CN86106678A

CN86106678A - 平衡外悬外重心转子的方法

Info

Publication number: CN86106678A
Application number: CN 86106678
Authority: CN
Inventors: 周士炎
Original assignee: Beijing Aeronaution College
Current assignee: Beijing Aeronaution College
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-04-27

Abstract

本发明为一种在软支承动平衡机上平衡外悬外重心转子的方法(最优准静—偶分离平衡法)。用它可解决上述转子不平衡量的分离问题，可大幅度提高平衡精度和效率。本发明提供了根据许用支承动载荷计算许用准静和偶不平衡量的公式，准静—偶不平衡量的分离，标定和调正以及平衡校正准则等。本方法已成功地用于国产发动机WP—7和WP—15的低压涡轮转子和英国SPEYS12—5W型发动机高压涡轮转子等外悬外重心转子的平衡。

Description

在转子动平衡技术领域中，外悬外重心转子在各工业部门中大量存在，如航空发动机的低压或高压涡轮转子，地面燃气涡轮转子，汽车增压器以及各种离心机和制冷系统中的涡轮转子等。这类转子的平衡至今为止始终是个难题。主要困难在于平面分离。其难度将随着支承间距对校正面间距的比值的增加而急剧增大。无论是硬支承动平衡机，还是软支承动平衡机都存在上述问题。故平衡的质量和效率无法不受到极大的限制。

本发明在于对外悬外重心转子在软支承动平衡机上的运动进行分析的基础上提出了一种对外悬外重心转子十分有效的新的平衡方法（最优准静-偶分离平衡法）及其实施方案。

本发明的技术内容：

1.外悬外重心转子的平衡要求用允许的支承动载荷（不平衡量）来表示最为合理。

2.外悬外重心转子（尤其当支承间距对校正面间距的比值较大时）在软支承动平衡机上采用最优准静-偶分离平衡法可获得极大的技术经济效果（可放宽对转子的平衡要求、分离比高并且稳定，读数重复性好，粗精平衡均适用以及平衡效率远高于传统的左右较正面分离法等）。

3.对于外悬外重心转子平衡品质最客观的检查方法是直接检查其支承动载荷（不平衡量）。

4.外悬外重心转子的许用准静不平衡量和许用偶不平衡是可以根据支承上允许的动载荷和转子的校正面和支承面的相对距离来计算出。计算的结果不是唯一的，可以灵活选取。这将给生产带来极大的方便。

5.许用不平衡量的计算公式：参见图（1），图为典型外悬外重心转子（D＜＜L)示意图，图中Ⅰ为左校正面，Ⅱ为右校正面，O为转子质心，A为左支承面，B为右支承面，L为转子支承间距，D为校正面间距，S为右校正面与左支承面的间距。设转子的质量为M,单位转子质量的许用不平衡量为e_per、分配系数为r，则：

许用准静不平衡量U_准静Ⅱ＝ (M·e_per)/2 ·r· (L)/(L+S)

许用偶不平衡量U_偶Ⅰ，_Ⅱ＝ (M·e_per)/2 ·（I-r)· (L)/(D)

选用不同的r值，可以获得不同的许用范围。可以根据转子情况选取最有利的许用区域。

6.左右支承动载荷（不平衡量）的计算公式：

按最坏情况考虑时

｜U_左支承｜＝｜U_准静｜· (L+S)/(L) +｜U_偶｜· (D)/(L)

|U_右支承｜＝｜U_准静｜· (S)/(L) ＋｜U_偶｜· (D)/(L)

由上式可知，U_左支承永远大于U_右支承，故检验时只检查左支承动载荷（不平衡量）即可。

如动平衡机具有直接测量实际左右支承动载荷（不平衡量）功能，可以不用上列按绝对值计算的公式。

7.准静平面的选择必须从分离比的角度来看是最优的。这不难通过计算或实验予以确定。

8.当转子－支承系统的阻尼不容忽视时，为了获得良好的准静－偶分离比，在解算电路中应设置移相环节。这可以通过“正交解算”或“移相解算”来实现（参见图（2））。

9.对于L/D比较高的外悬外重心转子，由于偶不平衡的校正试重一般远大于准静不平衡的校正试重，为了减少校正试重的数目并适当降低对纯偶校正的追求，应采用“先偶后准静”的校正原则。

10.最优准静－偶分离平衡法的实施方案的电测原理过程见图（2）。图中（i)为电补，（2）为跟踪滤波，（3）为正交解决，（4）为衰减放大，（5）为移相，（6）为跟踪主滤，（7）为记忆，（8）为准静不平衡指示器。（9）为偶不平衡指标器，（10）为同步参考正余弦信号形成和f-V变换电路，（11）为输入的光电脉冲信号，（12）为参考正余弦信号。

外悬外重心转子在我国国民经济的各技术领域中大量使用，但其平衡始终是个难题。国外八十年代最先进的硬支承动平衡机对此也无能为力。我国有大量软支承动平衡机。如使用本发明所提出的方法，外悬外重心转子的平衡困难问题即可迎刃而解。

本方法具有分离效果好、信噪比高，合格允差范围灵活，粗精平衡均适用以及平衡效率远高于传统方法等优点。本方法可以在一般软支承动平衡机上实现，有较大的经济意义。

本方法已成功地用于我国国产涡轮喷气发动机WP-7和WP－15的低压涡轮转子和英国ROLLS-ROYCe公司SPEY SI2-5W型涡轮风扇发动机高压涡轮转子等外悬外重心转子的平衡。

参考资料：

Klaus Feqern,Auswuchttechnik,Banq1,1977。

Hatto Schneiqer,Auswuchttechnik,1977。

周士炎、肖之中，“解决刚性转子左右校正面影响问题的一个新途径”《试验机与材料试验》1982年4期

Claims

1、一种在软支承动平衡机上平衡外悬外重心转子的方法，本发明的特征是采用最优准静一偶不平衡量分离的平衡方法。

2、如权利要求（1）所述的平衡方法，其特征在于对外悬外重心转子的平衡质量的设计图纸要求和检验要求均直接规定为转子左右支承动载荷（不平衡量）的最大允许值，取代传统的左右较正面不平衡量的要求。

3、如权利要求（1）所述的平衡方法，其特征在于选择能获得最优分离比的校正面作为准静平面。

4、如权利要求（1）所述的平衡方法，其特征在于许用准静不平衡量U准静Ⅱ和许用偶不平衡量U偶Ⅰ，Ⅱ的计算采用以下公式：

U准静Ⅱ＝ (M·eper)/2 ·r· (L)/(L+S)

U偶Ⅰ，Ⅱ＝ (M·eper)/2 ·（1-r）· (L)/(D)

5、如权利要求（1）所述的平衡方法，其特征在于转子左右支承的最大可能动载荷的计算采用以下公式：

｜U_左支承｜＝｜U_准静｜· (L+S)/(L) +｜U_偶｜· (D)/(L)

｜U_右支承｜＝｜U_准静｜· (S)/(L) +｜U_偶｜· (D)/(L)

6、如权利要求（1）所述的平衡方法，其特征在于平衡校正采用先偶后准静不平衡量的校正原则。

7、一种软支承平衡机的电测系统，本发明的特征在于它具有为有效地平衡外悬外重心转子所需要的电补偿、跟踪前滤、准静偶移相解算，准静偶相位校正、跟踪主滤、带宽选择、电记忆、电路自校自检、左右支承动载荷（不平衡量）直接检查和数据后置处理等功能。

8、如权利要求（7）所述的准静-偶移相解算功能电路，其特征在于采用在加法器解算电路之前配置有双相正交输出的压控跟踪前滤或在加法器解算电路内部增添压控R-C移相环节的方案。

9、如权利要求（7）所述的准静-偶相位校正功能电路，其特征在于采用移相角度不受转子转速变化影响的用手控R配以模拟乘法器转速压控电容C实现R-C可控移相的方案。

10、如权利要求（7）所述的左右支承动载荷（不平衡量）直接检查的功能电路，其特征在于解脱解算电路并衰减远离转子质心端动载荷（不平衡量）输出的方案。