CN110261036A - 一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法 - Google Patents

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李霞
孙旭东
苗沁雨
岳鹤群
刘佳宁
多鑫雨
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining unbalance
    • G01M1/16—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G—PHYSICS
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    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/30—Compensating unbalance
    • G01M1/36—Compensating unbalance by adjusting position of masses built-in the body to be tested

Abstract

本发明属于动平衡技术领域，具体涉及一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法；本发明基于机械振动测试的方法，将转子的振动转移到静子上测试；将转子按装配顺序装配到机匣上，通过机匣的两个安装边引出两个支承轴，支承到平衡机的两个支架上；转子旋转时将振动值传递到机匣上，通过机匣上引出的支撑轴传递到平衡机上；为了稳定测振，选取的安装边需有定心和定位的结构，且两个安装边的位置应尽量远离，利于平衡机的两个支点分离不平衡量；本发明的方法纳入了基本所有的影响因素，能全面地考核转子的工作振动特性，针对多个无刚性联结且有一定的窜动量的联合转子具有通用性。

Description

一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法
技术领域
本发明属于动平衡技术领域，具体涉及一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法。
背景技术
转子动平衡是调整转子重心的方法，避免转子在高速旋转时出现振动大故障。对于多个无刚性联结的且各转子间有一定窜动量的联合转子，无法通过平衡机的两个支点直接对转子进行支承，动平衡时通常只能对单个转子进行动平衡。联合转子在工作时，各转子之间并不是独立工作，它们之间有不规则的力的传递，相互的作用力造成单个转子的动平衡失效，从而出现振动大的现象，并且随着工作时间的延长，振幅急剧增加，极易出现转静子刮磨等异常现象。
但由于联合转子之间无刚性联结，转子间存在不规律的窜动量，无法通过平衡机上的两个支点将转子支承起来进行动平衡。另外，若在平衡机上增加支点将转子支承起来，采用多面动平衡的方法，由于平衡机对平衡转子同轴度的感应敏感性，对动平衡工装自身的精度要求非常高，工装的加工和在平衡机上的调整都非常困难，多段转子的吊装风险性高。目前普遍使用的动平衡的方法有两点支承和多面动平衡方法均无法适用。
发明内容
本发明的目的是：提供一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，以解决目前动平衡方法针对转子间有多个无刚性联结且转子间有一定的窜动量的联合转子无法适用的技术问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，转移到静子上测试的方法。所述的多段轴联合转子动平衡方法具体操作为：将转子按装配顺序装配到机匣上，通过机匣的两个安装边引出两个支承轴，支承到平衡机的两个支架上，所述转子旋转时将振动值传递到机匣上，通过机匣上引出的支撑轴传递到平衡机上并进行测试。
所述的多段轴联合转子动平衡方法的具体步骤如下：
步骤一、对联合转子中的单个转子进行动平衡，达到计算的最大剩余不平衡量；
步骤二、将动平衡后的转子进行装配到机匣中；
步骤三、机匣安装到平衡工装上；
步骤四、进行动平衡。
所述的机匣的两个安装边位于机械试车时安装测振点的安装边上。
若所述测振点的安装边的数量为多个，则所述机匣的两个安装边布置在距离最远的两个测振安装边上。
所述的多段轴联合转子动平衡方法在机匣上具有定心和定位的结构。
所述的多段轴联合转子动平衡方法中的平衡工装的一端与机匣安装边连接，另一端为高精度轴，用于平衡机滚轮的支承。
本发明的有益效果是：
①本发明利用了机械振动测试的方法，将转子的振动转移到静子上测试，可以在装配过程中进行，不需要增加装配工序，避免了联合转子动平衡时的转子装配工序，且平衡件的吊装方便，避免了吊装风险。
②本发明的方法可以直观地检验组合转子的振动值，避免工作时的振动大故障。
③本发明的方法纳入了基本所有的影响因素，能全面地考核转子的工作振动特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明方法的平衡工装实施例示意图；
其中，1—与机匣连接的安装边、2-螺栓、3—没有定心结构的安装边、4—A支承轴、5—B支承轴、6-压缩空气连接口、7-减重结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
具体方法如下：
1动平衡前的准备
平衡工装应根据平衡件的重量，选取合适的材料，一般采用40Cr，同时要考虑到工装在确保强度的同时减重，方便安装。平衡工装一端与安装边连接，另一端为高精度轴，用于平衡机滚轮的支承。平衡工装的示意图如图1所示。
螺栓2在装配时对称、均匀拧紧，没有定心结构的安装边3可用精密螺栓定心，A支承轴4、B支承轴5均为高精度支承轴，其中B支承轴5为中空结构，避免压缩空气对支点的影响；机匣上具有减重结构7，如减重孔。
首先对联合转子中的单个转子进行动平衡，根据转子的重量以及工作转速，计算转子允许是最大剩余不平衡量，如，10Kg的转子工作转速为30000r/min，转子动平衡时，每个支点的剩余不平衡量为10g.mm。采用此方法的转子，可以将单个转子每个支点的剩余不平衡量扩大到20g.mm，从而减小单个转子的动平衡难度。动平衡后标记各转子剩余不平衡量的角向位置。
将动平衡后的转子，按照装配顺序安装到对应的机匣中，当涉及到转子之间的连接时，两转子在同一支点处的的剩余不平衡量重点位置呈180°装配，机匣之间的连接螺纹对称均匀拧紧。
将动平衡工装安装到平衡件的对应机匣安装边上，装配时的螺纹2交叉、对称、均匀地拧紧。
2动平衡
按平衡件和平衡工装的尺寸，调节平衡机两摆架的间距。
将平衡件安装到动平衡机上，平衡工装支承在平衡机摆架的滚轮上。
安装吹转工具，并调节吹转工具的位置，避免吹转工具与零件发生磕碰，并根据转子的轴向活动量留有足够的裕度。将吹转工具与压缩空气连接。
调节平衡机两摆架的高度，确保平衡件的水平良好。
根据试验件尺寸，调节平衡机对应参数，主要是左支点到左去重面的距离，右支点到右去重面的距离，两去重面之间的距离。
开启平衡机，打开压缩空气，调节压缩空气的大小，使平衡转速达到规定值1000r/min，转速主要根据平衡机能稳定测量剩余不平衡量来确定，若在压缩空气能力足够的情况下，可以再提高转速，不超过3000r/min。
待平衡数值稳定后，关闭平衡机。若剩余不平衡量在合格范围内，继续进行后续的装配，若数值不合格，根据剩余不平衡量的角向调整内部转子的角向，一般调整最外端的转子的角向。若右支点的剩余不平衡量不合格，将右侧转子的剩余不平衡量的轻点位置调整到组合平衡时的重点位置，重新装配，重新进行平衡。
本发明公开了一种基于机械振动测试的多段轴联合转子动平衡方法，将转子的振动转移到静子上测试。这种方法纳入了所有影响机械振动的因素，包括转子自身之间的影响、静子件的影响、装配手法的影响等，直接反应了机械工作时的振动特性，直观、方便、全面、准确性高。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：所述的多段轴联合转子动平衡方法是基于机械振动测试的原理，将转子的振动转移到静子上测试的方法。
2.根据权利要求2所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：所述的多段轴联合转子动平衡方法具体操作为：将转子按装配顺序装配到机匣上，通过机匣的两个安装边引出两个支承轴，支承到平衡机的两个支架上，所述转子旋转时将振动值传递到机匣上，通过所述支撑轴传递到平衡机上并进行测试。
3.根据权利要求2所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：所述的多段轴联合转子动平衡方法的具体包含如下步骤：
步骤一、对联合转子中的单个转子进行动平衡；
步骤二、将动平衡后的转子进行装配到所述机匣中；
步骤三、将所述机匣安装到平衡工装上；
步骤四、进行动平衡。
4.根据权利要求3所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：步骤一中所述动平衡满足的条件是：达到计算的最大剩余不平衡量。
5.根据权利要求3所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：所述的机匣上具有定心和定位的结构。
6.根据权利要求3所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：所述机匣的两个安装边位于机械试车时安装测振点的安装边上。
7.根据权利要求6所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：若所述测振点的安装边的数量为多个，则所述机匣的两个安装边布置在距离最远的两个测振安装边上。
8.根据权利要求3所述的小型航空发动机多段轴联合转子动平衡方法，其特征在于：步骤三中所述的平衡工装的一端与机匣安装边连接，另一端为支承平衡机滚轮的高精度轴。
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