CN111475890A - 基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法 - Google Patents

基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法。本发明分析了航空发动机转静子的定位误差及定向误差在装配中的传递过程，确定n级转静子装配后的偏心误差的传递关系，得到多级转静子装配后同轴度预测模型；利用转静子的偏移量可以进而得到转静子的相对同心量和相对跳动量，实现相对间隙的计算；之后，建立了基于各级转静子角向安装位置的多级转静子同轴度、相对间隙量的双目标优化模型，利用遗传算法对各级转静子角向安装位置优化，得到各级转静子角向最佳安装相位；最后，利用概率密度法实现转静子相对间隙参数的分配。

Description

基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙 参数分配方法
技术领域
本发明属于机械装配技术领域，特别是涉及基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法。
背景技术
航空发动机是飞机的“心脏”，其性能很大程度上决定了飞机的性能。多级转静子是航空发动机的主要部件，提升多级转静子的制造和装配精度能够有效的提升整机的性能，减小航空发动机自身振动。
多级转静子的优化是目前航空发动机优化设计的研究热点，单级转子或静子的加工制造质量以及多级转静子的装配质量等多方面都对航空发动机性能有较大影响，目前急需一种转静子相对间隙参数分配方法来提高转静子的制造和装配质量。
目前现有的方法仅实现了多级转静子装配几何量优化测量，建立的同轴度模型未考虑绕X和Y轴的旋转误差，没能够建立起相对间隙量的优化测量方法。
发明内容
本发明目的是为了解决现有的技术问题，提供了基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法，
多级转静子装配中，转静子定位、定向误差会在装配过程中进行传递与累积，n级转静子装配后由各级转静子定位和定向误差引起的偏心误差传递矩阵T0-n为：
Figure BDA0001937772750000011
式中，pi为第i级转静子径向测量面圆心的理想位置向量；dpi为第i级转静子径向测量面圆心位置的加工误差向量；Sri为第i级转静子绕Z轴旋转θri角度的旋转矩阵；Sr1为单位矩阵；Sxi为第i级转静子基准平面绕X轴旋转θxi角度的旋转矩阵；Syi为第i级转静子基准平面绕Y轴旋转θyi角度的旋转矩阵；Sxj-1为第j-1级转静子基准平面绕X轴旋转θxj-1角度的旋转矩阵；Syj-1为第j-1级转静子基准平面绕Y轴旋转θyj-1角度的旋转矩阵，Srj-1为第j-1级转静子基准平面绕Z轴旋转θrj-1角度的旋转矩阵；
n级转静子装配后第k级转静子累积偏心量可表示为：
Figure BDA0001937772750000021
式中dx0-k为n级转静子装配后第k级转静子测量面圆心在X轴方向上的累积偏移量，dy0-k为n级转静子装配后第k级转静子测量面圆心在Y轴方向上的累积偏移量；
依据同轴度的ISO标准定义，n级转静子装配后同轴度的表达式为：
Figure BDA0001937772750000022
由此建立了多级转静子装配后同轴度预测模型；
分析多级转静子装配后的偏移量，将转子与静子的偏移量进行计算即可求出所述转子与静子的相对同心量和相对跳动量，实现多级转静子装配后相对间隙的计算；
依据多级转静子同轴度、相对同心量、相对跳动量与角向安装位置之间的关系，建立基于各级转静子角向安装位置的多级转静子同轴度、相对间隙量的双目标优化模型；利用遗传算法优化各级转静子角向安装位置，即可得到各级转静子角向最佳安装相位；
利用多级转静子相对间隙测量模型，可以获得相对间隙的目标函数，进而得到相对间隙的概率密度，得到接触面跳动信息和相对间隙的概率关系，实现多级转静子相对间隙参数的分配。
附图说明
图1是本发明相对间隙参数分配方法的流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
结合图1，本发明提出基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法，
多级转静子装配中，转静子定位、定向误差会在装配过程中进行传递与累积，n级转静子装配后由各级转静子定位和定向误差引起的偏心误差传递矩阵T0-n为：
Figure BDA0001937772750000023
式中，pi为第i级转静子径向测量面圆心的理想位置向量；dpi为第i级转静子径向测量面圆心位置的加工误差向量；Sri为第i级转静子绕Z轴旋转θri角度的旋转矩阵；Sr1为单位矩阵；Sxi为第i级转静子基准平面绕X轴旋转θxi角度的旋转矩阵；Syi为第i级转静子基准平面绕Y轴旋转θyi角度的旋转矩阵；Sxj-1为第j-1级转静子基准平面绕X轴旋转θxj-1角度的旋转矩阵；Syj-1为第j-1级转静子基准平面绕Y轴旋转θyj-1角度的旋转矩阵，Srj-1为第j-1级转静子基准平面绕Z轴旋转θrj-1角度的旋转矩阵；
n级转静子装配后第k级转静子累积偏心量可表示为：
Figure BDA0001937772750000031
式中dx0-k为n级转静子装配后第k级转静子测量面圆心在X轴方向上的累积偏移量，dy0-k为n级转静子装配后第k级转静子测量面圆心在Y轴方向上的累积偏移量；
依据同轴度的ISO标准定义，n级转静子装配后同轴度的表达式为：
Figure BDA0001937772750000032
由此建立了多级转静子装配后同轴度预测模型；
分析多级转静子装配后的偏移量，将转子与静子的偏移量进行计算即可求出所述转子与静子的相对同心量和相对跳动量，实现多级转静子装配后相对间隙的计算；
依据多级转静子同轴度、相对同心量、相对跳动量与角向安装位置之间的关系，建立基于各级转静子角向安装位置的多级转静子同轴度、相对间隙量的双目标优化模型；利用遗传算法优化各级转静子角向安装位置，即可得到各级转静子角向最佳安装相位；
利用多级转静子相对间隙测量模型，可以获得相对间隙的目标函数，进而得到相对间隙的概率密度，得到接触面跳动信息和相对间隙的概率关系，实现多级转静子相对间隙参数的分配。
本发明分析了航空发动机转静子的定位误差及定向误差在装配中的传递过程，确定n级转静子装配后的偏心误差的传递关系，得到多级转静子装配后同轴度预测模型；利用转静子的偏移量可以进而得到转静子的相对同心量和相对跳动量，实现相对间隙的计算；之后，建立了基于各级转静子角向安装位置的多级转静子同轴度、相对间隙量的双目标优化模型，利用遗传算法对各级转静子角向安装位置优化，得到各级转静子角向最佳安装相位；最后，利用概率密度法实现转静子相对间隙参数的分配。
以上对本发明所提供的基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.基于偏心矢量跟随测调的大型高速回转装备零部件相对间隙参数分配方法，其特征在于：
多级转静子装配中，转静子定位、定向误差会在装配过程中进行传递与累积，n级转静子装配后由各级转静子定位和定向误差引起的偏心误差传递矩阵T0-n为：
Figure FDA0001937772740000011
式中，pi为第i级转静子径向测量面圆心的理想位置向量；dpi为第i级转静子径向测量面圆心位置的加工误差向量；Sri为第i级转静子绕Z轴旋转θri角度的旋转矩阵；Sr1为单位矩阵；Sxi为第i级转静子基准平面绕X轴旋转θxi角度的旋转矩阵；Syi为第i级转静子基准平面绕Y轴旋转θyi角度的旋转矩阵；Sxj-1为第j-1级转静子基准平面绕X轴旋转θxj-1角度的旋转矩阵；Syj-1为第j-1级转静子基准平面绕Y轴旋转θyj-1角度的旋转矩阵，Srj-1为第j-1级转静子基准平面绕Z轴旋转θrj-1角度的旋转矩阵；
n级转静子装配后第k级转静子累积偏心量可表示为：
Figure FDA0001937772740000012
式中dx0-k为n级转静子装配后第k级转静子测量面圆心在X轴方向上的累积偏移量，dy0-k为n级转静子装配后第k级转静子测量面圆心在Y轴方向上的累积偏移量；
依据同轴度的ISO标准定义，n级转静子装配后同轴度的表达式为：
Figure FDA0001937772740000013
由此建立了多级转静子装配后同轴度预测模型；
分析多级转静子装配后的偏移量，将转子与静子的偏移量进行计算即可求出所述转子与静子的相对同心量和相对跳动量，实现多级转静子装配后相对间隙的计算；
依据多级转静子同轴度、相对同心量、相对跳动量与角向安装位置之间的关系，建立基于各级转静子角向安装位置的多级转静子同轴度、相对间隙量的双目标优化模型；利用遗传算法优化各级转静子角向安装位置，即可得到各级转静子角向最佳安装相位；
利用多级转静子相对间隙测量模型，可以获得相对间隙的目标函数，进而得到相对间隙的概率密度，得到接触面跳动信息和相对间隙的概率关系，实现多级转静子相对间隙参数的分配。
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