CN107687831B - 航空发动机转、静子径向间隙计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机参数计算技术领域，具体提供了航空发动机转、静子径向间隙计算方法，首先建立坐标系，然后获取外环的直径、上偏差和下偏差，获取内环的直径、上偏差和下偏差，获取前轴承和后轴承之间的距离，获取外环、内环分别与前轴承之间的轴向距离，获取前、后轴承的轴承游隙以及同心度，获取外环、内环分别相对于本身装配基准的偏斜，算出内环、外环分别相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量，最后计算发动机间隙最大值以及最小值。

Description

航空发动机转、静子径向间隙计算方法

技术领域

本发明涉及飞机参数计算技术领域，特别涉及航空发动机转、静子径向间隙计算方法。

背景技术

航空涡扇发动机转、静子径向间隙尤其是转子叶尖和封严结构间隙对整机性能、振动等有着重要的影响，但部分间隙无法在整机装配和试车中进行测量，需依靠计算分析来判断是否满足要求。

目前航空发动机径向间隙计算中，往往采用将外环直径减去内环直径的一半的计算方法。现有径向间隙计算方法只考虑了尺寸及公差的影响，未考虑形位公差、轴承游隙等因素的影响，计算结果与实际存在较大偏差，无法准确的反映出发动机实际装配时的径向间隙情况。

发明内容

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了航空发动机转、静子径向间隙计算方法，其中转子部件通过前轴承和后轴承支撑在静子部件上，连接于静子部件的外环和连接于转子部件的内环间隙配合，所述计算方法包括如下步骤：

步骤一，设后轴承的理论中心为坐标原点O，设前轴承方向为x轴正向，以竖直向上方向为z轴正向，通过右手法则确定y轴方向；

步骤二，获取外环的直径D、外环上偏差ES和外环下偏差EI，获取内环的直径d、内环上偏差es和内环下偏差ei；

步骤三，获取前轴承和后轴承之间的距离L、外环与前轴承之间的轴向距离L1以及内环与前轴承之间的轴向距离L2；

步骤四，获取前轴承的轴承游隙e₁、后轴承的轴承游隙e₂和前轴承和后轴承间的同心度t；

步骤五，获取外环相对于本身装配基准的偏斜T1以及内环相对于本身装配基准的偏斜T2；

步骤六，算出内环相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量Z：

Z＝L2/L×(|e₂-e₁|/2+t)+min(e₁，e₂)/2+(T2/2)；

算出外环相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量J：

J＝L1/L×t-(T1/2)；

步骤七，通过下面公式计算发动机间隙最大值δmax以及发动机间隙最小值δmin：

δmax＝(D-d+ES-ei)/2+(Z-J)，

δmin＝(D-d+EI-es)/2-(Z-J)。

本发明提供的航空发动机转、静子径向间隙计算方法，考虑了尺寸公差、形位公差、轴承游隙等多因素的影响，考虑因素更加全面，计算结果与发动机实际装配后间隙更加接近，为准确分析和评估转/静子间隙提供了较为准确的数据支持。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。

图1是本发明的一种示意性实施例的整机机匣的侧视图；

图2是本发明的一种示意性实施例的静子机匣实际偏斜示意图；

图3是本发明的一种示意性实施例的同心度示意图；

图4是本发明的一种示意性实施例的前、后轴承同心度示意图。

附图标记：

1 静子部件

2 前轴承

3 转子部件

4 后轴承

5 转子部件理论中心线

6 外环

7 内环

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

本发明提供了航空发动机转、静子径向间隙计算方法，其中转子部件3通过前轴承2和后轴承4支撑在静子部件1上，连接于静子部件1的外环6和连接于转子部件3的内环7间隙配合，转子部件理论中心线5和静子部件的重合，如图1所示。

但整机实际装配后，静子机匣受前、后安装边径跳、端跳或平行度等因素的影响，静子机匣会产生偏斜，导致前、后轴承产生同心度t，如图2所示，转子部件3受前轴承2的轴承游隙e₁、后轴承4的轴承游隙e₂以及前轴承2和后轴承4间的同心度t的影响，发生偏斜，外环6随整个静子机匣偏斜的同时，还受本身跳动T1(外环相对于本身装配基准的偏斜)的影响，内环7随转子偏斜的同时，还受本身跳动T2(内环相对于本身装配基准的偏斜)的影响，一般情况，静子机匣同轴度t在平面内任意方向均会出现，即0°≤β<360°，如图3所示，导致径向间隙出现最大或最小值的情况发生在发动机最上方(β＝90°)或最下方(β＝270°)，极限情况1为β＝270°时的情况，极限情况2为β＝90°时的情况。

所述计算方法包括如下步骤：

如图4所示，步骤一，设后轴承4的理论中心为坐标原点O，设前轴承2方向为x轴正向，以竖直向上方向为z轴正向，通过右手法则确定y轴方向。

步骤二，获取外环6的直径D、外环上偏差ES和外环下偏差EI，获取内环7的直径d、内环上偏差es和内环下偏差ei。

步骤三，获取前轴承2和后轴承4之间的距离L、外环6与前轴承2之间的轴向距离L1以及内环7与前轴承2之间的轴向距离L2。

步骤四，获取前轴承2的轴承游隙e₁、后轴承4的轴承游隙e₂和前轴承2和后轴承4间的同心度t。

步骤五，获取外环6相对于本身装配基准的偏斜T1以及内环7相对于本身装配基准的偏斜T2，T1即外环6径向跳动，T2即内环7径向跳动。

获取前轴承2外环中心和后轴承4外环中心的连线逆时针转到y轴正半轴的角度β。

步骤六，算出内环7相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量Z：

Z＝L2/L×(|e₂-e₁|/2+t)+min(e₁，e₂)/2+(T2/2)；

算出外环6相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量J：

J＝L1/L×t-(T1/2)；

上述两个公式中，由于发动机转、静子圆度精度较高，因此跳动对间隙的影响分别为T1/2、T2/2。

步骤七，通过下面公式计算发动机间隙最大值δmax以及发动机间隙最小值δmin：

δmax＝(D-d+ES-ei)/2+(Z-J)，

δmin＝(D-d+EI-es)/2-(Z-J)。

以某型航空发动机某处径向间隙为例，具体各尺寸见表1。

表1某型航空发动机径向间隙相关尺寸

按本发明计算公式，计算此处径向间隙的最大值、最小值如下：

Z＝L2/L×(|e2-e1|/2+t)+min(e1，e2)/2+(T2/2)＝0.1092；

J＝L1/L×t-(T1/2)＝0.0225；

δmin＝(D-d+EI-es)/2-(Z-J)＝0.2133；

δmax＝(D-d+ES-ei)/2+(Z-J)＝0.4867。

所以，此处间隙的范围为0.2133～0.4867mm。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.航空发动机转、静子径向间隙计算方法，其中转子部件(3)通过前轴承(2)和后轴承(4)支撑在静子部件(1)上，连接于静子部件(1)的外环(6)和连接于转子部件(3)的内环(7)间隙配合，其特征在于，所述计算方法包括如下步骤：

步骤一，设后轴承(4)的理论中心为坐标原点O，设前轴承(2)方向为x轴正向，以竖直向上方向为z轴正向，通过右手法则确定y轴方向；

步骤二，获取外环(6)的直径D、外环上偏差ES和外环下偏差EI，获取内环(7)的直径d、内环上偏差es和内环下偏差ei；

步骤三，获取前轴承(2)和后轴承(4)之间的距离L、外环(6)与前轴承(2)之间的轴向距离L1以及内环(7)与前轴承(2)之间的轴向距离L2；

步骤四，获取前轴承(2)的轴承游隙e₁、后轴承(4)的轴承游隙e₂和前轴承(2)和后轴承(4)间的同心度t；

步骤五，获取外环(6)相对于本身装配基准的偏斜T1以及内环(7)相对于本身装配基准的偏斜T2；

步骤六，算出内环(7)相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量Z：

Z＝L2/L×(|e₂-e₁|/2+t)+min(e₁，e₂)/2+(T2/2)；

算出外环(6)相对于发动机理想轴线偏移对径向间隙的最大影响量J：

J＝L1/L×t-(T1/2)；

步骤七，通过下面公式计算发动机间隙最大值δmax以及发动机间隙最小值δmin：

δmax＝(D-d+ES-ei)/2+(Z-J)，

δmin＝(D-d+EI-es)/2-(Z-J)。