CN112985256A - 高压转子篦齿盘心跳动检测装置及其对接算法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压转子篦齿盘心跳动检测装置及其对接算法，所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置包括驱动机构、执行机构、测量头和接收器，所述驱动机构安装在所述执行机构的外侧端，所述测量头和所述接收器安装在所述执行机构的内侧端，通过所述驱动机构驱动所述执行机构从高压涡轮的后轴颈伸入，由所述测量头进行测量，并由所述接收器获得数据。本发明根据高压压气机转子单元体的装配质量和高压涡轮转子单元体的装配质量计算出最优的对接位置，该对接位置可以保证高压转子组合单元体篦齿盘盘心跳动最小，可以有效地提高效率和准确度。

Description

高压转子篦齿盘心跳动检测装置及其对接算法

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别涉及一种高压转子篦齿盘心跳动检测装 置及其对接算法。

背景技术

在现有技术中，高压转子对接的传统方法是试装不同装配位置，然后测量 鼓筒轴外侧的跳动，由于连接面有35～45个左右的螺栓孔，最差的情况下试装 5次才能找到合格位置。

由于在高压转子对接后，测量面在转子内部，测量空间极其狭小，并且无 法直接观察，测量装置需要设计的极为复杂，且操作效率低，测量结果可靠性 性差。国外OEM的测量装置对核心机装配座进行了改装，改装后可以同时测 量高压转子的联合基准，但是降低了装配座的刚度，这就提高后期压装工装的 使用的风险和跳动测量的误差。

有鉴于此，本领域技术人员有必要设计一种测量装置简便，通过空间坐标 变换结合实测数据的方式进行高压转子同轴度测量，以期克服上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中测量装置复杂，操作效率 低，且测量结果可靠性差等缺陷，提供一种高压转子篦齿盘心跳动检测装置及 其对接方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种高压转子篦齿盘心跳动检测装置，其特点在于，所述高压转子篦齿盘 心跳动检测装置包括驱动机构、执行机构、测量头和接收器，所述驱动机构安 装在所述执行机构的外侧端，所述测量头和所述接收器安装在所述执行机构的 内侧端，通过所述驱动机构驱动所述执行机构从高压涡轮的后轴颈伸入，由所 述测量头进行测量，并由所述接收器获得数据。

根据本发明的一个实施例，所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置还包括定 位环，所述定位环与高压涡轮的后轴颈连接。

根据本发明的一个实施例，所述测量头为激光发射头，所述接收器为激光 接收器。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射头和所述激光接收器通过所述定 位环进行定位。

根据本发明的一个实施例，所述执行机构为测量杆。

本发明还提供了一种高压转子篦齿盘心对接算法，其特点在于，所述高压 转子篦齿盘心对接算法采用如上所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，所述 高压转子篦齿盘心对接算法具体包括：高压转子的最优对接位置计算，以及在 两种状态下测量篦齿盘盘心的双截面。

根据本发明的一个实施例，所述高压转子的最优对接位置计算包括以下步 骤：

首先，以高压压气机转子的前轴颈为基准，测量后端篦齿盘后端面和柱面 的跳动；根据篦齿盘后端面的跳动拟合出后端面的倾斜的大小和角度，根据篦 齿盘后柱面的跳动拟合出后柱面的偏心的大小和角度，根据所述偏心和所述倾 斜的大小求出所述篦齿盘后端面相对于基准的平移矩阵和旋转矩阵，根据篦齿 盘后柱面的偏心和倾斜得到篦齿盘的平移量[XC1,YC1,ZC1]，则平移矩阵为 PK1；

其次，根据篦齿盘后端面的倾斜大小和角度，计算出篦齿盘的倾斜角度， 得到所述篦齿盘的旋转矩阵PR1；

接着，以所述高压涡轮的前端柱面、前端端面为基准，计算所述高压涡轮 的后端端面的跳动和后端柱面的跳动，通过端面拟合获得所述高压涡轮的后端 端面的倾斜的大小和角度；根据所述高压涡轮的后端端面的倾斜的大小和角度 计算出所述篦齿盘端面绕X轴旋转的角度和绕Y轴旋转的角度，以此获得所述 高压涡轮的旋转矩阵PR2；

根据所述高压涡轮的后端柱面的跳动数据，根据最小二乘法可以得到所述 后端柱面的偏心大小和角度，根据所述后端柱面的偏心大小和角度计算出所述 高压涡轮后端柱面的平移量，根据所述高压涡轮后端柱面的轴向距离计算出Z 轴方向高压涡轮平移距离，得到所述高压涡轮的平移矩阵PK2；

接着，根据所述高压压气机转子带有所述篦齿盘的平移矩阵PK1、旋转矩 阵PR1，所述高压涡轮转子的平移矩阵PK2、旋转矩阵PR2，得出所述高压压 气机转子的前端到所述高压涡轮转子的后端的平移旋转矩阵 PK1·PR1·PK2·PR2；

最后，根据所述高压涡轮转子的后端到所述高压压气机转子的前端的平移 旋转矩阵，得出最优的高压涡轮相对高压压气机的装配相位处篦齿盘绕Z轴旋 转的角度。

根据本发明的一个实施例，所述在两种状态下测量篦齿盘盘心的双截面具 体包括以下步骤：

首先，采用所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置测量出所述高压涡轮转子 的篦齿盘盘心的跳动测量截面和辅助测量截面的跳动，根据跳动的数据通过最 小二乘法拟合出所述跳动测量截面和所述辅助测量截面对应的偏心和角度；

其次，以所述篦齿盘盘心的跳动测量截面的圆心为圆点， [XC1-XC2,YC1-YC2,ZC1-ZC2]方向向量为Z轴，建立坐标系E；以所述高压压 气机转子的前轴颈基准柱面和前轴颈基准端面建立坐标系A，得到所述坐标系 A到坐标系AE的坐标变换的平移矩阵P_AE；

接着，根据所述坐标系E的轴向向量[XC1-XC2,YC1-YC2,ZC1-ZC2]，计算 出所述坐标系A到所述坐标系E的旋转坐标，以及所述坐标系A到所述坐标 系E的坐标；

接着，计算所述篦齿盘盘心的辅助测量截面的偏心大小和相位，所述篦齿 盘盘心的跳动测量截面的偏心大小和相位，根据所述篦齿盘盘心的跳动测量截 面的圆周读数，得出所述跳动测量截面的跳动大小和高点角度。

根据本发明的一个实施例，所述高压转子篦齿盘心对接算法还包括测量篦 齿盘盘心的单截面。

根据本发明的一个实施例，所述测量篦齿盘盘心的单截面中具体包括以下 步骤：

首先，以高压压气机转子的前端为基准，测量篦齿盘的安装边的跳动，和 所述篦齿盘盘心的跳动测量截面和辅助测量截面中任意一个截面的跳动，计算 出所述高压压气机转子的后端面对面的旋转平移矩阵PKR1；

其次，以高压涡轮转子的前端为基准，测量高压涡轮轴颈的后端端面和后 端柱面的跳动，计算出所述高压涡轮前端到所述高压涡轮后端的旋转平移矩阵 PKR2；

最后，在所述高压压气机转子和所述高压涡轮转子处于组合转子状态时， 计算出所述篦齿盘心在联合基准下的跳动。

本发明的积极进步效果在于：

本发明高压转子篦齿盘心跳动检测装置及其对接方法，所述检测装置在高 压转子对接前、后分别对篦齿盘盘心两处截面进行测量，根据空间坐标变换和 旋转平移矩阵运算，得出篦齿盘心在联合基准下的跳动。该指标是高压转子同 轴度的重要评价指标。

所述对接方法为一种高压转子对接算法，根据高压压气机转子单元体的装 配质量和高压涡轮转子单元体的装配质量计算出最优的对接位置，该对接位置 可以保证高压转子组合单元体篦齿盘盘心跳动最小，可以有效地提高效率和准 确度。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例 的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明中高压转子对接的整体示意图。

图2为本发明中高压压气机转子的跳动基准和测量面的示意图。

图3为本发明中高压涡轮转子的跳动基准和测量面的示意图。

图4为本发明中篦齿盘的跳动基准和测量面的示意图。

图5为本发明中高压压气机转子(不带篦齿盘)的测量示意图。

图6为本发明高压转子篦齿盘心跳动检测装置的使用状态示意图。

图7为本发明中高压转子联合基准的测量示意图。

【附图标记】

驱动机构 10

执行机构 20

测量头 30

接收器 40

定位环 50

高压涡轮 100

高压压气机转子 200

篦齿盘 300

高压压气机转子的前轴颈柱面 210

高压压气机转子的前轴颈端面 220

篦齿盘后端面 310

篦齿盘后柱面 320

高压涡轮前端端面 110

高压涡轮前端柱面 120

高压涡轮的后端端面 130

高压涡轮的后端柱面 140

跳动测量截面 330

辅助测量截面 340

高压压气机的后端柱面 230

高压压气机的后端端面 240

篦齿盘前端面 350

篦齿盘前柱面 360

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发 明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选 实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相 同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本 发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详 细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含 的意义来理解本发明。

图1为本发明中高压转子对接的整体示意图。图2为本发明中高压压气机 转子的跳动基准和测量面的示意图。图3为本发明中高压涡轮转子的跳动基准 和测量面的示意图。图4为本发明中篦齿盘的跳动基准和测量面的示意图。图 5为本发明中高压压气机转子(不带篦齿盘)的测量示意图。图6为本发明高 压转子篦齿盘心跳动检测装置的使用状态示意图。图7为本发明中高压转子联 合基准的测量示意图。

如图1至图7所示，本发明公开了一种高压转子篦齿盘心跳动检测装置， 其包括驱动机构10、执行机构20、测量头30和接收器40，将驱动机构10安 装在执行机构20的外侧端，测量头30和接收器40安装在执行机构20的内侧 端，通过驱动机构10驱动执行机构20从高压涡轮100的后轴颈伸入，由测量 头30进行测量，并由接收器40获得数据。

优选地，所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置还包括定位环50，将定位环 50与高压涡轮100的后轴颈连接。

此处测量头30优选为激光发射头，接收器40优选为激光接收器。所述激 光发射头和所述激光接收器通过定位环50进行定位。执行机构20优选为测量 杆。

如图6所示，根据上述高压转子篦齿盘心跳动检测装置的结构描述，所述 检测装置通过定位环50与高压涡轮100的后轴颈连接，驱动机构10驱动执行 机构20从高压涡轮100的后轴颈内伸入，在测量头30，接收器40到达篦齿盘 盘心的跳动测量截面时，驱动机构10停止驱动执行机构20。所述激光发射器 和所述激光接收器的定位通过定位环50保证。高压压气机200的后端柱面230、 后端端面240分别和篦齿盘前端面350、篦齿盘前柱面360重合对接。

根据上述结构描述，本发明还提供了一种高压转子篦齿盘心对接算法，其 采用如上所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，所述高压转子篦齿盘心对接 算法具体包括：高压转子的最优对接位置计算，以及在两种状态下测量篦齿盘 盘心的双截面。

所述高压转子篦齿盘心对接算法包括测量高压压气机转子200的偏心和倾 斜、篦齿盘300的前基准后端偏心和倾斜、高压涡轮100的前端基准后端偏心 和倾斜。所述高压转子篦齿盘心对接算法包括跳动的拟合算法、平移矩阵算法、 旋转矩阵算法。所述篦齿盘心跳动检测装置包括激光测量机构、数据处理算法、 篦齿盘跳动测量和空间变换算法。

优选地，所述高压转子的最优对接位置计算包括以下步骤：

首先，以高压压气机转子200的前轴颈为基准，测量后端篦齿盘后端面和 柱面的跳动。其中高压压气机转子200的前端基准包括前轴颈柱面210和前轴 颈端面220。篦齿盘后端面310和篦齿盘后柱面320为篦齿盘300和高压涡轮 前端端面110和高压涡轮前端柱面120配合。

根据篦齿盘后端面310的跳动拟合出后端面的倾斜的大小和角度，根据篦 齿盘后柱面320的跳动拟合出后柱面的偏心的大小和角度，根据所述偏心和所 述倾斜的大小求出篦齿盘后端面310相对于基准的平移矩阵和旋转矩阵。

根据篦齿盘后柱面320的偏心和倾斜得到篦齿盘的平移量[XC1,YC1,ZC1]， 则平移矩阵为PK1。

其次，根据篦齿盘后端面310的倾斜大小和角度，计算出篦齿盘的倾斜角 度。假设篦齿盘绕X轴倾斜α1，绕Y轴倾斜β1，绕Z轴旋转的角度为gama1， 则篦齿盘的旋转矩阵为：

接着，所述高压压气机转子最优对接算法，以高压涡轮前端柱面120、前 端端面110为基准，测量高压涡轮的后端端面130的跳动和后端柱面140的跳 动。其中，高压涡轮的后端端面130的跳动数据包括端面的倾斜信息，再通过 端面拟合获得高压涡轮的后端端面130的倾斜的大小P1和角度P1_angle。

根据高压涡轮的后端端面130的倾斜的大小P1和角度P1_angle计算出所 述篦齿盘端面绕X轴旋转的角度α2和绕Y轴旋转的角度β2，以此获得所述高 压涡轮的旋转矩阵PR2；

根据高压涡轮的后端柱面140的跳动数据，根据最小二乘法可以得到后端 柱面140的偏心大小P2和角度P2_angle。根据后端柱面140的偏心大小P2和 角度P2_angle计算出高压涡轮后端柱面140的平移量XC,YC。根据高压涡轮 后端柱面140的轴向距离计算出Z轴方向高压涡轮平移距离ZC，得到高压涡 轮100的平移矩阵PK2；

接着，根据高压压气机转子200带有篦齿盘300的平移矩阵PK1、旋转矩 阵PR1，高压涡轮100转子的平移矩阵PK2、旋转矩阵PR2，得出高压压气机 转子200的前端到高压涡轮100转子的后端的平移旋转矩阵

PK1·PR1·PK2·PR2，即

最后，根据高压涡轮100转子的后端到高压压气机转子200的前端的平移 旋转矩阵，得出最优的高压涡轮100相对高压压气机的装配相位处篦齿盘300 绕Z轴旋转的角度。

具体地说，选取高压压气机的前轴颈柱面210和高压涡轮的后端柱面140 为Z轴建立坐标系Z_UNI，可以建立Z_UNI和PKR的坐标转换关系。这里假 设在高压压气机转子面到在Z_UNI下的平移旋转P_Z_UNI，再根据高压压气 机的平移旋转矩阵PK1,PR1，可以计算出高压压气机转子后柱面到联合基准坐 标系下的旋转平移矩阵P_FI＝PK1·PR1·P_Z_UNI。

由于高压压气机的倾斜的大小P1,P1_alpha1，是已知量。高压涡轮的P2， P2_alpha2也是已知量。因此高压压气机转子绕X轴的旋转α1，绕Y轴的旋转 β1已知。高压涡轮绕X轴的旋转α2,绕Y轴的旋转β2也是已知。α1和β1由 高压压气机转子单元体装配质量保证，α2和β2由高压涡轮转子单元体装配质 量保证。在P_FI中唯一变化的量是高压涡轮的旋转角度gama2，gama2即高压 涡轮转子相对于高压压气机转子的旋转角度。

根据不同的gama2可以计算出P_FI，根据P_FI可以得出在联合基准下篦 齿盘配合面(高压涡轮的前端柱面120或者篦齿盘后柱面320)的跳动，这是 衡量转子装配质量的重要依据。计算不同的gama2值下，高压涡轮的前端柱面 120的跳动量值的大小，可以求解出最优的gama2值，即得出最优的高压涡轮 相对高压压气机的装配相位gama2。

优选地，所述在两种状态下测量篦齿盘盘心的双截面具体包括以下步骤：

首先，采用所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置测量出高压涡轮100转子 的篦齿盘300盘心的跳动测量截面330和辅助测量截面340的跳动。根据篦齿 盘盘心的跳动测量截面330的跳动数据，通过最小二乘法拟合出篦齿盘300盘 心的跳动测量截面330的圆心C_HPT1的偏心和角度。根据篦齿盘300盘心的 辅助测量截面340的跳动数据，通过最小二乘法拟合出篦齿盘盘心的辅助测量 截面340的圆心C_HPT2的偏心和角度。

其次，根据篦齿盘300盘心的跳动测量截面330的圆心C_HPT1偏心和角 度，篦齿盘300盘心的辅助测量截面340的圆心C_HPT2的偏心和角度，以篦 齿盘盘心的跳动测量截面330的圆心C_P1为圆点， [XC1-XC2,YC1-YC2,ZC1-ZC2]方向向量为Z轴，建立坐标系E。以高压压气机 转子200的前轴颈柱面210和前轴颈端面220建立坐标系A，得到所述坐标系 A到坐标系AE的坐标变换的平移矩阵P_AE；

接着，根据所述坐标系E的轴向向量[XC1-XC2,YC1-YC2,ZC1-ZC2]，算出 AE坐标系相对于A坐标系绕X轴的旋转量alfa_E和绕Y轴的旋转量beta_E。

则所述坐标系A到所述篦齿盘盘心坐标系E的旋转坐标变换为：

所述前轴颈的坐标系A到所述篦齿盘的坐标系E的坐标变换为：

当采用所述篦齿盘心跳动检测装置时，所述测量装置通过定位环50与高 压涡轮100的后轴颈连接，驱动机构10驱动执行机构20从高压涡轮100的后 轴颈内伸入，在测量头30，接收器40到达篦齿盘300盘心的跳动测量截面330 时，驱动机构10停止驱动执行机构20。所述激光发射器和激光接收器的定位 通过定位环50保证。

所述激光发射器(即测量头30)发射一条线激光至篦齿盘盘心的跳动测量 截面330，驱动机构10进行旋转，扫描篦齿盘盘心的跳动测量截面330一周数 据，通过圆周数据拟合出跳动测量截面330的圆心偏心大小和相位。驱动机构 10驱动执行机构20继续沿发动机旋转轴线方向移动，执行机构20带动所述激 光发射器和所述激光接收器到达目标位置(例如篦齿盘圆心处，其位置与辅助 测量截面340处的圆心C_HPT2一致)。所述激光发射器发出线激光，通过驱 动机构10旋转一周扫描篦齿盘一整圈数据，通过接收器40测得的距离参数， 计算出篦齿盘盘心(其位置与辅助测量截面340处的圆心C_HPT2一致)的偏 心大小和相位。

接着，在高压涡轮100的后端端面130和后端柱面140建立右手坐标系B， 根据所述篦齿盘盘心的跳动测量截面330的圆心C_T1偏心和角度，计算出圆 心C_T1的坐标(XT1,YT1,ZT1)。篦齿盘盘心的辅助测量截面340的圆心C_T2 的偏心和角度，计算出圆心C_T2的坐标(XT2,YT2,ZT2)。此处圆心C_T1、 圆心C_T2和圆心C_HPT1、圆心C_HPT2位置一致。以篦齿盘盘心的辅助测 量截面340的圆心C_T1为原点，[XT1-XT2,YT1-YT2,ZT1-ZT2]方向向量为Z 轴，建立坐标系E2。此处坐标系E2指的是通过C_T1和C_T2建立的坐标系， 由于C_T1和C_T2和C_HPT1、C_HPT2位置一致，所以E2和E重合。所述 坐标系B的原点到所述坐标系E2的原点距离为D_BE2,所述篦齿盘截面直径 D_E2,所述坐标系B到所述坐标系E2的坐标变换的平移矩阵为：

根据所述坐标系E的轴方向向量[XT1-XT2,YT1-YT2,ZT1-ZT2]可以算出 BE坐标系相对于B坐标系绕X轴的旋转量α_E2和绕Y轴的旋转量β_E2。则 所述坐标系A到所述篦齿盘盘心坐标系E的旋转坐标变换为：

所述前轴颈坐标系B到所述篦齿盘坐标系BE的坐标变换为：

然后，所述篦齿盘坐标系AE与所述篦齿盘坐标系BE测量的相同位置， 即两个坐标系重合。根据所述前轴颈基准A坐标系到篦齿盘的坐标变换T_AE， 所述基准B坐标系到篦齿盘坐标系的坐标变换T_BE，则B矩阵相对于A矩阵 的坐标变换为：T_AB＝T_AE·T_BE^-1。

根据T_AB可以求出B在A坐标系中的XA,YA,ZA，根据XA、YA、ZA， 可以求出A坐标系到AB坐标系的变换TA_AB，则AB到E的坐标变换： TAB_E＝TA_AB^-1TA_E。

根据所述AB坐标系到E坐标系的坐标变换即可求出篦齿盘坐标系E在联 合基准AB中的坐标，即可算出篦齿盘圆心(其位置与跳动测量截面330处的 圆心C_HPT1一致)的偏心大小和相位，根据篦齿盘圆心(其位置与跳动测量 截面330处的圆心C_HPT1一致)的圆度数据，即可得出篦齿盘圆心(其位置 与跳动测量截面330处的圆心C_HPT1一致)的跳动大小和高点角度。此时得 出的篦齿盘圆心跳动是通过激光测量E2联合E坐标系得出的。

优选地，所述高压转子篦齿盘心对接算法还包括测量篦齿盘盘心的单截面。 所述测量篦齿盘盘心的单截面中具体包括以下步骤：

首先，以高压压气机转子的前端为基准，测量篦齿盘的安装边(例如篦齿 盘的后柱面320和后端面310)的跳动，和篦齿盘盘心的跳动测量截面330和 辅助测量截面340中任意一个截面的跳动，计算出所述高压压气机转子的后端 面对面的旋转平移矩阵PKR1。

其次，以高压涡轮转子的前端为基准，测量高压涡轮轴颈的后端端面130 和后端柱面140的跳动，计算出所述高压涡轮前端到所述高压涡轮后端的旋转 平移矩阵PKR2。

最后，在所述高压压气机转子和所述高压涡轮转子处于组合转子状态时， 测量出以高压涡轮后端为基准时，篦齿盘盘心的跳动测量截面330和辅助测量 截面340中任意一个截面跳动，从而计算出篦齿盘盘心相对于高压涡轮的后端 端面130和后端柱面140的平移矩阵PK3。

假设在联合基准到高压压气机转子的旋转平移矩阵P_UNI，则组合对接后， 篦齿盘盘心(其位置与跳动测量截面330处的圆心C_HPT1一致)相对于联合 基准的平移矩阵为M_CDP＝P_UNI·PKR1·PKR2·PK3，根据M_CDP即可提 取出篦齿盘盘心在联合基准下的跳动。此处是通过涡轮和压气机在单件状态下 进行测量，理论计算得到涡轮和压气机对接后，篦齿盘盘心的联合基准跳动， 用于预测。此处的篦齿盘盘心的计算过程，无需通过激光扫描机构测量两个截 面，只需在压气机单件状态下，测量一个截面即可。

根据上述描述，本发明高压转子篦齿盘心跳动检测装置及其对接算法可以 根据高压压气机转子单元体的装配质量和高压涡轮转子单元体的对接位置，计 算出高压涡轮转子相对于高压压气机转子空间的空间位置。根据高压气机的后 端篦齿盘端面跳动、柱面跳动，高压涡轮转子单元体的后端跳动情况，计算出 篦齿盘心相对于高压转子联合基准的旋转平移矩阵，建立起高压涡轮对接位置 和篦齿盘心跳动的矩阵关系。

同时，该装置通过激光测量机构在高压压气机转子单元体时测量篦齿盘盘 心两处截面跳动，在组合转子状态时，以高压涡轮后端为基准，再次测量篦齿 盘盘心两处截面跳动，根据两次测量结果计算出篦齿盘盘心在前后联合基准状 态下的跳动。

综上所述，本发明高压转子篦齿盘心跳动检测装置及其对接方法，所述检 测装置在高压转子对接前、后分别对篦齿盘盘心两处截面进行测量，根据空间 坐标变换和旋转平移矩阵运算，得出篦齿盘心在联合基准下的跳动。该指标是 高压转子同轴度的重要评价指标。

所述对接方法为一种高压转子对接算法，根据高压压气机转子单元体的装 配质量和高压涡轮转子单元体的装配质量计算出最优的对接位置，该对接位置 可以保证高压转子组合单元体篦齿盘盘心跳动最小，可以有效地提高效率和准 确度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解， 这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的 技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多 种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压转子篦齿盘心跳动检测装置，其特征在于，所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置包括驱动机构、执行机构、测量头和接收器，所述驱动机构安装在所述执行机构的外侧端，所述测量头和所述接收器安装在所述执行机构的内侧端，通过所述驱动机构驱动所述执行机构从高压涡轮的后轴颈伸入，由所述测量头进行测量，并由所述接收器获得数据。

2.如权利要求1所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，其特征在于，所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置还包括定位环，所述定位环与高压涡轮的后轴颈连接。

3.如权利要求2所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，其特征在于，所述测量头为激光发射头，所述接收器为激光接收器。

4.如权利要求1所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，其特征在于，所述激光发射头和所述激光接收器通过所述定位环进行定位。

5.如权利要求1所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，其特征在于，所述执行机构为测量杆。

6.一种高压转子篦齿盘心对接算法，其特征在于，所述高压转子篦齿盘心对接算法采用如权利要求1-5任意一项所述的高压转子篦齿盘心跳动检测装置，所述高压转子篦齿盘心对接算法具体包括：高压转子的最优对接位置计算，以及在两种状态下测量篦齿盘盘心的双截面。

7.如权利要求6所述的高压转子篦齿盘心对接算法，其特征在于，所述高压转子的最优对接位置计算包括以下步骤：

首先，以高压压气机转子的前轴颈为基准，测量后端篦齿盘后端面和柱面的跳动；根据篦齿盘后端面的跳动拟合出后端面的倾斜的大小和角度，根据篦齿盘后柱面的跳动拟合出后柱面的偏心的大小和角度，根据所述偏心和所述倾斜的大小求出所述篦齿盘后端面相对于基准的平移矩阵和旋转矩阵，根据篦齿盘后柱面的偏心和倾斜得到篦齿盘的平移量[XC1,YC1,ZC1]，则平移矩阵为PK1；

其次，根据篦齿盘后端面的倾斜大小和角度，计算出篦齿盘的倾斜角度，得到所述篦齿盘的旋转矩阵PR1；

接着，以所述高压涡轮的前端柱面、前端端面为基准，计算所述高压涡轮的后端端面的跳动和后端柱面的跳动，通过端面拟合获得所述高压涡轮的后端端面的倾斜的大小和角度；根据所述高压涡轮的后端端面的倾斜的大小和角度计算出所述篦齿盘端面绕X轴旋转的角度和绕Y轴旋转的角度，以此获得所述高压涡轮的旋转矩阵PR2；

根据所述高压涡轮的后端柱面的跳动数据，根据最小二乘法可以得到所述后端柱面的偏心大小和角度，根据所述后端柱面的偏心大小和角度计算出所述高压涡轮后端柱面的平移量，根据所述高压涡轮后端柱面的轴向距离计算出Z轴方向高压涡轮平移距离，得到所述高压涡轮的平移矩阵PK2；

接着，根据所述高压压气机转子带有所述篦齿盘的平移矩阵PK1、旋转矩阵PR1，所述高压涡轮转子的平移矩阵PK2、旋转矩阵PR2，得出所述高压压气机转子的前端到所述高压涡轮转子的后端的平移旋转矩阵PK1·PR1·PK2·PR2；

最后，根据所述高压涡轮转子的后端到所述高压压气机转子的前端的平移旋转矩阵，得出最优的高压涡轮相对高压压气机的装配相位处篦齿盘绕Z轴旋转的角度。

8.如权利要求7所述的高压转子篦齿盘心对接算法，其特征在于，所述在两种状态下测量篦齿盘盘心的双截面具体包括以下步骤：

首先，采用所述高压转子篦齿盘心跳动检测装置测量出所述高压涡轮转子的篦齿盘盘心的跳动测量截面和辅助测量截面的跳动，根据跳动的数据通过最小二乘法拟合出所述跳动测量截面和所述辅助测量截面对应的偏心和角度；

其次，以所述篦齿盘盘心的跳动测量截面的圆心为圆点，[XC1-XC2,YC1-YC2,ZC1-ZC2]方向向量为Z轴，建立坐标系E；以所述高压压气机转子的前轴颈基准柱面和前轴颈基准端面建立坐标系A，得到所述坐标系A到坐标系AE的坐标变换的平移矩阵P_AE；

接着，根据所述坐标系E的轴向向量[XC1-XC2,YC1-YC2,ZC1-ZC2]，计算出所述坐标系A到所述坐标系E的旋转坐标，以及所述坐标系A到所述坐标系E的坐标；

接着，计算所述篦齿盘盘心的辅助测量截面的偏心大小和相位，所述篦齿盘盘心的跳动测量截面的偏心大小和相位，根据所述篦齿盘盘心的跳动测量截面的圆周读数，得出所述跳动测量截面的跳动大小和高点角度。

9.如权利要求6所述的高压转子篦齿盘心对接算法，其特征在于，所述高压转子篦齿盘心对接算法还包括测量篦齿盘盘心的单截面。

10.如权利要求9所述的高压转子篦齿盘心对接算法，其特征在于，所述测量篦齿盘盘心的单截面中具体包括以下步骤：

首先，以高压压气机转子的前端为基准，测量篦齿盘的安装边的跳动，和所述篦齿盘盘心的跳动测量截面和辅助测量截面中任意一个截面的跳动，计算出所述高压压气机转子的后端面对面的旋转平移矩阵PKR1；

其次，以高压涡轮转子的前端为基准，测量高压涡轮轴颈的后端端面和后端柱面的跳动，计算出所述高压涡轮前端到所述高压涡轮后端的旋转平移矩阵PKR2；

最后，在所述高压压气机转子和所述高压涡轮转子处于组合转子状态时，计算出所述篦齿盘心在联合基准下的跳动。

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