JP2008157230A - 回転部材をバランスさせるためのシステム - Google Patents

回転部材をバランスさせるためのシステム Download PDF

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Abstract

【課題】ロータ（２００）におけるアンバランスを最小にするのを可能にするようにプログラムされたソフトウェアコードセグメントを含むコンピュータシステムを、提供する。
【解決手段】ロータは、嵌合継手によりタンデムに結合された第１の部分及び第２の部分を含む。コードセグメントは、嵌合継手内の各締結具の位置及び重量を受領し、組立体の回転軸線（２２６、２２８）に対する離心度に関する情報を受領し、ロータの受領離心度情報及び振動モード形の少なくとも１つに基づいて該ロータのアンバランスを求めるように構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、総括的には回転部材をバランスさせるための方法及びシステムに関し、より具体的には、物理寸法を用いて最終バランスを求めてガスタービンエンジンロータをバランスさせる方法及びシステムに関する。
機械ロータのような少なくとも幾つかの公知の回転部材は、一部品のみを含む一体型ロータを含む。他の公知のロータは、複数部分を互いに結合することによって組立てられた個別の部分を含む。そのようなロータは一般に、その相補形部分に対して組立てられている各部分をシミュレートするモックアップ又はダミーアーバを用いて個別にバランスさせられる。その部分とダミーアーバとの間のあらゆる結合離心度は、組立体のアンバランスとして現れ、ロータが高速回転している時に振動を引き起こす。離心度によるアンバランスは、部分の各々をバランスさせている間に解消される。しかしながら、各部分は、バランスさせている間に各部分をそのそれぞれのダミーアーバに結合したのとは異なるように最終組立時に互いに結合されて、最終組立体に未補正離心度の影響を持ち込むおそれがある。
米国特許第３，８９５，５３６号公報 米国特許第４，１６７，２１８号公報 米国特許第４，５４３，８２５号公報 米国特許第４，６２７，７４７号公報 米国特許第５，２１４，５８５号公報 米国特許第５，８７１，３１４号公報 米国特許第６，３４１，４１９号公報
１つの実施形態では、回転部材をバランスさせる方法は、回転部材の第１の部分及び該第１の部分に嵌合可能である第２の部分を個別にバランスさせる段階と、第１及び第２の部分を互いに結合する段階と、結合した第１及び第２の部分の物理寸法を測定する段階と、測定した物理寸法に基づいてバランス重量の大きさ及び位置を決定する段階とを含む。
別の実施形態では、コンピュータシステムは、嵌合継手によりタンデムに結合された第１の部分及び第２の部分を含むロータにおけるアンバランスを最小にするのを可能にするようにプログラムされたソフトウェアコードセグメントを含む。コードセグメントは、コンピュータシステムを制御して、嵌合継手内の各締結具の位置及び重量を受領し、組立体の回転軸線に対する離心度に関する情報を受領し、受領離心度情報に基づいてロータのアンバランスを求めるように構成される。
さらに別の実施形態では、タンデム結合ロータをバランスさせる方法は、ロータの第１の部分及び第２の部分の少なくとも１つを高速回転バランスさせる段階と、その周りで円周方向に均等に間隔を置いて配置された複数の締結具を有する嵌合継手により第１及び第２の部分を互いに結合する段階と、結合した第１及び第２の部分の離心度を測定する段階と、測定離心度に基づいてバランス重量の大きさ及び位置を決定する段階とを含む。
以下の詳細な説明は、本発明を一例として例示するものであり、その限定として示すものではない。その説明は、明らかに当業者が本発明を製作しまた使用することを可能にするものであり、現時点で本発明を実施する最良の形態と考えられるものを含む、本発明の幾つかの実施形態、改造、変更、代替及び用途について記述している。
図１は、例示的なガスタービンエンジン１０の長手方向断面図であり、ガスタービンエンジン１０は、ファン組立体１２、高圧圧縮機１４及び燃焼器１６を含む。エンジン１０はまた、高圧タービン１８及び低圧タービン２０を含む。ファン組立体１２と低圧タービン２０とは、第１のシャフト２１によって結合され、また高圧圧縮機１４と高圧タービン１８とは、第２のシャフト２２によって結合される。１つの実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、米国オハイオ州シンシナティ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｅｎｇｉｎｅｓから購入可能なＧＥｎｘ型エンジンである。ＣＤＰシール２８は、高圧圧縮機１４と高圧タービン１８との間の結合継手３０に近接して設置される。
運転時に、空気は、ファン組立体１２を通って流れ、ファン組立体１２は、高圧圧縮機１４に加圧空気を供給する。高度に加圧された空気が、燃焼器１６に送給される。燃焼器１６からの気体流は、タービン１８及び２０を駆動するように送られた後に、排気ノズル２４（図示せず）を通してガスタービンエンジン１０から流出する。より具体的には、高圧圧縮機１４からの加圧空気は、燃焼器１６内で燃料と混合されかつ点火され、それによって燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは、高圧タービン１８を駆動し、高圧タービン１８は、高圧圧縮機１４を駆動する。燃焼ガスは、高圧タービン１８から低圧タービン２０内に吐出される。コア気体流は、低圧タービン２０から吐出され、排気ノズル２４に向けて後方に導かれる。
図２は、高圧タービンロータ（ＨＰＴＲ）２００をバランスさせる公知の方法の流れ図である。この例示的な実施形態では、ＨＰＴＲ２００をバランスさせることは、ＨＰＴＲ２００及び高圧圧縮機ロータ（図２には図示せず）をバランスさせるバランス法の一部として行われる。ＨＰＴＲ２００及び高圧圧縮機ロータは、ＨＰＴＲ２００が、完全組立てガスタービンエンジン内で高圧圧縮機ロータを駆動するように嵌合可能である。最初のグリーンバランス段階２０２では、ＨＰＴＲ２００に対してスタブアーバ２０４を嵌合し、ＨＰＴＲ２００を回転させかつ監視して、ＨＰＴＲ２００の振動を求める。ＨＰＴＲ２００のブレードを取り換えることによって、振動を低減することを試みる。振動の位相及び大きさに基づいて所定の位置に置いてＨＰＴＲ２００から材料を研磨する段階２０６によって、付加的な振動低減を試みる。
段階２０８において、スタブアーバ２０４からＨＰＴＲ２００を切り離して、ＨＰＴＲ２００に対して前方外側シールを取付ける。次にＨＰＴＲ２００は、ダミー高圧圧縮機ロータアーバ２１２と嵌合して２１０、シミュレート組立構成としてＨＰＴＲ２００を高速回転バランスさせることができるようにする。ダミー高圧圧縮機ロータアーバ２１２は、寸法、重量及び重心において高圧圧縮機ロータをシミュレートするように製作される。しかしながら、ダミー高圧圧縮機ロータアーバ２１２の嵌合表面２１４は、ＨＰＴＲ２００が最終的にそれと組合されることになる高圧圧縮機ロータの嵌合表面と、正確には同一にならない可能性がある。ＨＰＴＲ２００及びアーバ２１２は、高速回転バランスされ２１６、かつ回転軸線に対するＨＰＴＲ２００の振れが、測定される。振れは、ＨＰＴＲ２００及びアーバ２１２の組合せの離心度の量を求めるために用いられる。タービンロータ又は圧縮機ロータフランジにおける離心度はまた、「キンク」と呼ばれ、かつ「キンク」と同義語である。本明細書で用いる場合、キンクは、結合継手２２２における結合した第１及び第２の部分の重心と、結合継手２２２におけるアーバ２１２及びＨＰＴＲ２００の回転軸線２２６及び２２８の交差点２２４との間の半径方向距離２１８の測定値である。結合継手２２２におけるアーバ２１２に対するＨＰＴＲ２００の良好な着座を保証するために、ＨＰＴＲ２００は、アーバから分解され、次に再組立てされ、キンクが再測定される。キンクが、所定の閾値以上に第１の測定値と異なる場合には、ＨＰＴＲ２００及びアーバ２１２は、再現可能なキンク値が達成されるまで切り離されかつ再嵌合される。次にＨＰＴＲ２００及びアーバ２１２は、切り離される２３４。
図３は、本発明の例示的な実施形態による、高圧タービンロータ（ＨＰＴＲ）２００をバランスさせる方法の流れ図である。最初のグリーンバランス段階３０２では、ＨＰＴＲ２００に対してスタブアーバ２０４を嵌合し、ＨＰＴＲ２００を回転させかつ監視して、ＨＰＴＲ２００の振動を求める。ＨＰＴＲ２００のブレードを取り換えることによって、振動を低減することを試みる。振動の位相及び大きさに基づいて所定の位置に置いてＨＰＴＲ２００から材料を研磨する段階３０６によって、付加的な振動低減を試みる。段階３０８において、スタブアーバ２０４からＨＰＴＲ２００を切り離して、ＨＰＴＲ２００に対して前方外側シールを取付ける。次にＨＰＴＲ２００は、スタブアーバ２０４に対して再嵌合して３１０、ＨＰＴＲ２００を高速回転バランスさせることができるようになる。次にＨＰＴＲ２００及びスタブアーバ２０４は、分離されて高圧圧縮機ロータへの結合が用意された状態になる。図３に示す方法の実施は、図２に示す公知の方法の実施に勝る時間節約をもたらすと推定される。
図４は、高圧圧縮機ロータ（ＨＰＣＲ）をバランスさせる、公知の方法４００の流れ図である。方法４００は、ＨＰＣＲに対してスタブアーバを嵌合する段階４０２と、ＨＰＣＲをバランスさせる段階４０４と、ＨＰＣＲに対してロータ洗浄を実施する段階とを含む。ＨＰＣＲからアーバを切り離し４０６、ＨＰＣＲに対してダミー高圧タービンロータを結合する４０８。ダミー高圧タービンロータ／ＨＰＣＲ結合体をバランサに装填し４１０、ロータのキンクを測定し４１２かつアンバランス４１４を求める。次にＨＰＣＲは、バランサ４１６から取外され、ダミーＨＰＴＲ４１８から切り離され、再組立てされ４２０、キンク４２４が再測定される。キンクが、所定の閾値以上に第１の測定値と異なる場合には、ＨＰＴＲ及びアーバは、再現可能なキンク値が達成されるまで切り離されかつ再嵌合される。キンク検査に合格すると、ダミー高圧タービンロータ／ＨＰＣＲ結合体は、バランサを用いて測定される４２６。次にＨＰＣＲは、バランスさせられ４２８、ダミー高圧タービンロータ／ＨＰＣＲ結合体は、バランサから取外され４３０、ＨＰＣＲは、ダミー高圧タービンロータから切り離される４３２。
図５は、本発明の例示的な実施形態による、高圧圧縮機ロータ（ＨＰＣＲ）をバランスさせる方法の流れ図である。方法５００は、ＨＰＣＲに対してスタブアーバを嵌合する段階５０２と、ＨＰＣＲをバランスさせる段階５０４と、ＨＰＣＲに対してロータ洗浄を実施する段階とを含む。ダミー高圧タービンロータ／ＨＰＣＲ結合体をバランサに装填する５０６。アンバランスを求める５０８。次にＨＰＣＲは、バランスさせられ５１０、ダミー高圧タービンロータ／ＨＰＣＲ結合体は、バランサから取外され５１２、ＨＰＣＲは、スタブアーバから切り離される５１４。図５に示す方法の実施は、図４に示す公知の方法の実施に勝る時間節約をもたらすと推定される。
図６は、高圧タービン及び圧縮機ロータを含む回転部材を垂直方向に組立てる公知の方法６００の流れ図である。方法６００は、図２に示す方法によりバランスさせたＨＰＴＲを、図４に示す方法によりバランスさせたＨＰＣＲに対して嵌合する段階６０２を含む。段階６０４において、ＣＤＰ位置における締結具を、トルク締めする。この例示的な実施形態では、ＨＰＣＲ及びＨＰＴＲフランジは、継手を固定するように螺合可能に結合可能である４６個のナット及びボルトを有する。次にＣＤＰキンクを測定する６０６。キンクは、ＨＰＴＲ及びＨＰＣＲをバランスさせるために用いるダミータービン及びダミー圧縮機フランジがＨＰＴＲ及びＨＰＣＲと異なるフランジ着座特徴を有する可能性があるので、所定の閾値を依然として超えている可能性がある。
図７は、本発明の例示的な実施形態による、高圧タービン及び圧縮機ロータを含む回転部材を垂直方向に組立てる方法７００の流れ図である。方法７００は、図３に示す方法によりバランスさせたＨＰＴＲを、図５に示す方法によりバランスさせたＨＰＣＲに対して嵌合する段階７０２を含む。ＨＰＣＲに対してＨＰＴＲを嵌合するために用いるフランジ継手は、そこに複数の円周方向に間隔を置いて配置された軸線方向の孔を有する一対の環状半径方向フランジを含み、それらの孔を通して締結ボルトを配置しかつナットによって固定して、必要に応じて組立て又は分解するようになった継手を形成する。個々のフランジ継手の嵌合面は、製造公差により寸法的バラツキを生じる。その結果、嵌合面は一般的に、ＣＤＰ継手において振れとして測定されるロータ構成部品の各々の両端部間の相対離心度又はキンクの一因となる。段階７０４にいて、ＣＤＰ位置における締結具を、トルク締めする。この例示的な実施形態では、ＨＰＣＲ及びＨＰＴＲフランジは、継手を固定するように螺合可能に結合可能である４６個のナット及びボルトを有する。次にＣＤＰキンクを測定し６０６、所定の閾値と比較する７０８。この例示的な実施形態では、約０．０００５インチのキンク閾値が用いられる。組立体の一部分は、許容可能なバランスを達成するためにはさらにトリムバランスさせることを必要とする、閾値を超えるキンクを有することになると推定される。残りの部分では、閾値以下の許容可能なキンク測定値が得られた場合に、垂直方向組立プロセスは、完了する。
キンク測定値が所定の閾値を超えている場合には、測定したキンク量によって持ち込まれたアンバランスを実質的に解消するバランス重量の配置及び大きさが、決定される７１０。この例示的な実施形態では、ＣＤＰフランジにおける１つ又はそれ以上の結合ボルトは、交換するボルトとは異なる重量を有する結合ボルトと交換することが決定される。各交換ボルトのボルト位置及び重量差の量が、タービンン及び圧縮機の寸法及び重量並びにキンク測定値に関するソフトウェアツール及び情報を用いて決定される７１０。結合ボルト取付け及びトルク締めツールを、据付け７１２、交換することを決定したボルトのナットを、緩めて除去する７１４。取付け及びトルク締めツールを、取外し７１６、緩んだボルトを除去する７１８。除去したボルトの位置に所定の重量を有する交換ボルトを取付け７２０、取付けけ及びトルク締めツールを据付け７２２、ボルト上にナットを取付け、交換ボルト上にナットを所定のトルク量までトルク締めする７２４。次に取付け及びトルク締めツールを取外し、垂直方向組立て及びトリムバランス作業は、完了する。
図８は、本発明の実施形態による例示的な回転部材８００の概略図である。この例示的な実施形態では、高圧タービンロータ（ＨＰＴＲ）８０２は、ＣＤＰ継手８０６において高圧圧縮機ロータ（ＨＰＣＲ）８０４に結合される。回転部材８００は、その周りで該回転部材８００が回転する回転軸線８０８を含む。ＨＰＴＲ８０２及びＨＰＣＲ８０４は、ＣＤＰ継手８０６において方形に結合することができないので、ＨＰＴＲ８０２の重心８１０及びＨＰＣＲ８０４の重心８１２は、回転軸線８０８上に位置することができない。このような離心度（ｅＣＤＰ）は、「キンク」と呼ばれ、回転軸線８０８と、ＣＤＰ継手８０６におけるＨＰＴＲ８０２の幾何学中心線８１４及びＨＰＣＲ８０４の幾何学中心線の交差点との間の距離ｅＣＤＰとして表現される。この例示的な実施形態では、ｅＣＤＰは、ＣＤＰ継手８０６に近接した領域における組立てたタービン及び圧縮機の振れを用いて求められる。加えて、ＨＰＣＲ８０４及びＨＰＴＲ８０２に関する寸法情報は、設計図又は他の手段から求められるか或いは既知である。例えば、距離８１６は、ＣＤＰ継手８０６と重心８１０との間の距離を表わし、また距離８１８は、ＣＤＰ継手８０６とＨＰＴＲ８０２の支持基準点８２０との間の距離を表わす。距離８２２は、ＣＤＰ継手８０６と重心８１０との間の距離を表わし、また距離８２４は、ＣＤＰ継手８０６とＨＰＣＲ８０４の支持基準点８２６との間の距離を表わす。寸法情報、重量情報及び振れデータは、ソフトウェアツールに入力され、ソフトウェアツールは、測定したキンキによって生じる振動を実質的に解消することになる力を得るために交換する必要がある１つ又はそれ以上のボルト位置及びボルト重量の大きさを決定する。
別の実施形態では、ＣＤＰ継手締結具の重量は、組立体キンクによるだけでなく、組立てた回転部材の振動モード形による発生対応分を含むように決定される。バランス重量の大きさは、ＣＤＰシール位置が、ロータの振動モード形の残部よりも多く又は少なく偏向している場合には、上方又は下方に調整することができる。
図９は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）で使用することができる回転部材の例示的な振れ測定結果の極線図９００である。極線図９００は、度又はラジアンの単位で目盛付けした角度グリッド９０２と、インチのような距離の単位で目盛付けした距離軸９０４とを含む。極線図９００は、本発明の実施形態による垂直方向トリムバランス法からの振れ測定結果を表わすトレース９０６を含む。トレース９０６は、約７０°近くの膨出領域９１２に向かってほぼ円形断面のオフセットを含む。十字線９１４はまた、回転部材８００の中心線のキンクの方向及び大きさをグラフに示すのを可能にしている。極線図９００は、角度グリッド９０２を囲むボルト位置の列９０８を含み、回転部材９００のＣＤＰ位置におけるボルト位置に対応する位置に設置した円９１０によって各ボルトを表わしている。この例示的な実施形態では、列９０８は、回転部材９００のＣＤＰ位置の周りに均等に間隔を置いて配置された４６個のボルトを表わす４６個の円９１０を含む。各円は、組立て時に用いるボルトトルク締めパターンを示しかつＣＤＰ位置における各ボルトを特定するために番号付けすることができる。回転部材８００内のキンクにより発生する力を打ち消すことになる力を生成するのを可能にするために、ソフトウェアツールを使用して、いずれのボルトを除去しかつ異なる重量を有するボルトと交換すべきであるかを決定する。この例示的な実施形態では、解決策は、測定したキンクにより回転部材内に発生する力を打ち消すために交換されることになる３つのボルト９１６を含む。ボルト９１６は、交換するボルトとは異なる重量を有するボルトと交換される。
ガスタービンエンジンロータのような回転部材をバランスさせるための上記の方法及びシステムは、費用効果がありかつ高い信頼性がある。本方法は、回転部材の嵌合可能部分を別々にバランスさせる段階と、結合継手に近接した回転部材の同心度を測定する段階と、回転部材の同心度の欠如によって発生する力を補正するように回転部材の重量を変更する段階とを含む。
ロータをバランスさせる本方法は、測定したロータ振れ（離心度）データを用いる段階を含む。ロータに適用する場合に、短い「スタブ」アーバ上でＨＰＣ及びＨＰＴをバランスさせる。ＨＰＣ及びＨＰＴは、大きなダミーアーバ上ではバランスされないので、ロータキンクによるアンバランスは、補正されない。ＨＰＣ及びＨＰＴを互いに嵌合した後に、最終組立体の離心度又は「キンク」を測定し、ＣＤＰシールにおいてバランス補正量を取付けて組立体をバランスさせる。
このようなロータバランスは、そのバランス作業が最終組立て前に大きなダミーアーバを使用してではなくて最終組立体で実施されるので、大きなダミーアーバでバランスさせることに勝る改良となる。一般的にＨＰＣ及びＨＰＴの互いの着座又は「嵌合」は、大きなダミーアーバとの嵌合とは異なり、結果としてロータの異なるバランス条件を生じる。本発明の実施形態の方法を用いると、大きなアーバを使用しないしまたそのようなアーバが必要なく、その結果としてツール費用の節約が得られると共に、検査、較正及びこのツールの保管を排除することによって継続的な節約が得られる。加えて、組立てプロセスは、より少ない総プロセス段階及びより短い段階当たり使用時間のためにあまり時間がかからない。その結果、上記の方法及びシステムにより、バランス結果の改善、ガスタービンエンジン振動の減少、工具費用の低下、組立工数の低減及び組立時間の短縮が得られる。
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
高圧タービン（ＨＰＴ）及び高圧圧縮機（ＨＰＣ）を含む例示的なガスタービンエンジンの長手方向断面図。 図１に示す高圧タービンロータ（ＨＰＴＲ）をバランスさせる公知の方法の流れ図。 本発明の例示的な実施形態による、高圧タービンロータ（ＨＰＴＲ）をバランスさせる方法の流れ図。 図１に示す高圧圧縮機ロータ（ＨＰＣＲ）をバランスさせる公知の方法の流れ図。 本発明の例示的な実施形態による、高圧圧縮機ロータ（ＨＰＣＲ）をバランスさせる方法の流れ図。 高圧タービンロータ及び圧縮機ロータを含む回転部材を垂直方向に組立てる公知の方法の流れ図。 本発明の例示的な実施形態による、高圧タービンロータ及び圧縮機ロータを含む回転部材を垂直方向に組立てる方法の流れ図。 本発明の実施形態による例示的な回転部材の概略図。 図１に示すガスタービンエンジン１０で使用することができる回転部材の例示的な振れ測定結果の極線図。
符号の説明
１０ ガスタービンエンジン
１２ ファン組立体
１４ 高圧圧縮機
１６ 燃焼器
１８ 高圧タービン
２０ 低圧タービン
２１ 第１のシャフト
２２ 第２のシャフト
２４ 排気ノズル
２８ ＣＤＰシール
３０ 結合継手
２００ 高圧タービンロータ（ＨＰＴＲ）
２０２ 最初のグリーンバランス段階
２０４ スタブアーバ
２０６ 研磨する段階
２０８ 段階
２１０ 嵌合させる段階
２１２ ロータアーバ
２１４ 嵌合表面
２１６ 高速バランスさせる段階
２１８ 半径方向距離
２２２ 結合継手
２２４ 交差点
２２６ 回転軸線
２２８ 回転軸線
２３４ 切り離される段階
３０２ 最初のグリーンバランス段階
３０６ 研磨する段階
３０８ 段階
３１０ 再嵌合される段階
３１２ 高速バランスさせる段階
４００ 方法
４０２ ＨＰＣＲに対してスタブアーバを嵌合する
４０４ 研磨及びロータ洗浄
４０６ ＨＰＣＲからアーバを分離する
４０８ ＨＰＣＲに対してダミーＨＰＴＲを嵌合する
４１０ バランサに装填する
４１２ キンク検査
４１４ アンバランスを測定する
４１６ バランサから取外す
４１８ ＨＰＣＲからアーバを分離する
４２０ ＨＰＣＲに対してダミーＨＰＴＲを嵌合する
４２２ バランサに装填する
４２４ キンク検査
４２６ アンバランスを測定する
４２８ ロータをバランスさせる
４３０ バランサから取外す
４３２ ＨＰＣＲからアーバを分離する
５００ 方法
５０２ ＨＰＣＲに対してスタブアーバを嵌合する
５０４ 研磨及びロータ洗浄
５０６ バランサに装填する
５０８ アンバランスを測定する
５１０ ロータをバランスさせる
５１２ バランサから取外す
５１４ ＨＰＣＲからアーバを分離する
６００ 方法
６０２ コアに対してＨＰＴＲ又はＨＰＴモジュールを嵌合する
６０４ ４６個のＣＤＰナットをトルク締めする
６０６ ＣＤＰキンクを測定する
７００ 方法
７０２ コアに対してＨＰＴＲ又はＨＰＴモジュールを嵌合する
７０４ ４６個のＣＤＰナットをトルク締めする
７０６ ＣＤＰキンクを測定する
７０８ キンク＜０．０００５？
７１０ ある場合にはいずれのＣＤＰボルトを交換すべきであるか決定する
７１２ ＡＭＤツールを据付ける
７１４ ナットを緩めて除去する
７１６ ＡＭＤツールを取外す
７１８ 緩んだボルトを回収する
７２０ 交換ボルトを取付ける
７２２ ＡＭＤツールを据付ける
７２４ 交換ボルト上にナットを取付けかつトルク締めする
７２６ ＡＭＤツールを取外す
８００ 回転部材
８０２ ＨＰＴＲ
８０４ ＨＰＴＲ
８０６ ＣＤＰ継手
８０８ 回転軸線
８１０ 重心
８１２ 重心
８１４ 幾何学中心線
８１６ 距離
８１８ 距離
８２０ 支持基準点
８２２ 距離
８２４ 距離
８２６ 支持基準点
９００ 極線図
９０２ 角度グリッド
９０４ 距離軸
９０６ トレース
９０８ 列
９１０ 円
９１２ 膨出領域
９１４ 十字線
９１６ ボルト

Claims (6)

  1. 嵌合継手によりタンデムに結合された第１の部分及び第２の部分を含むロータ（２００）におけるアンバランスを最小にするのを可能にするようにプログラムされたソフトウェアコードセグメントを含むコンピュータシステムであって、前記コードセグメントが、
    前記嵌合継手内の各締結具の位置及び重量を受領し、
    組立体の回転軸線（２２６、２２８）に対する離心度に関する情報を受領し、
    前記ロータの受領離心度情報及び振動モード形の少なくとも１つに基づいて該ロータのアンバランスを求めるように構成される、
    コンピュータシステム。
  2. 前記ソフトウェアコードセグメントが、前記求めたアンバランスに基づいて前記ロータ（２００）の振動を低減するのを可能にするように選択した交換締結具の位置を決定するように構成される、請求項１記載のコンピュータシステム。
  3. 前記ソフトウェアコードセグメントが、前記ロータ（２００）の離心度によって発生した振動力を打ち消すような補正重量の配置角度及び大きさを決定するように構成される、請求項１記載のコンピュータシステム。
  4. 前記ソフトウェアコードセグメントが、前記嵌合継手上の締結具位置における補正重量配置を決定するように構成される、請求項１記載のコンピュータシステム。
  5. 前記ソフトウェアコードセグメントが、利用可能な事前設定した締結具重量に基づいて補正重量を決定するように構成される、請求項１記載のコンピュータシステム。
  6. 前記ソフトウェアコードセグメントが、前記離心度情報を角度測定値及び距離測定値として受領するように構成される、請求項１記載のコンピュータシステム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190057968A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 두산중공업 주식회사 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8959785B2 (en) * 2010-12-30 2015-02-24 General Electric Company Apparatus and method for measuring runout
CN102564698B (zh) * 2011-12-21 2014-01-01 浙江省电力公司电力科学研究院 一种单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法
US8888458B2 (en) 2012-03-12 2014-11-18 United Technologies Corporation Turbomachine rotor balancing system
US9404367B2 (en) * 2012-11-21 2016-08-02 Solar Turbines Incorporated Gas turbine engine compressor rotor assembly and balancing system
US9638056B2 (en) 2013-03-12 2017-05-02 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Gas turbine engine and active balancing system
US9506832B2 (en) 2013-11-08 2016-11-29 Laurel Valley Power Company, Llc Portable high speed balance machine
US9932832B2 (en) 2014-05-29 2018-04-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Method of balancing a spool of a gas turbine engine
US10239635B2 (en) * 2017-06-08 2019-03-26 The Boeing Company Methods for balancing aircraft engines based on flight data
GB2571707A (en) * 2018-02-28 2019-09-11 Rolls Royce Plc Modular rotor balancing
DE102018203214A1 (de) 2018-03-05 2019-09-05 MTU Aero Engines AG Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils
US11732585B2 (en) 2021-01-28 2023-08-22 General Electric Company Trapped rotatable weights to improve rotor balance

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50124008A (ja) * 1974-02-25 1975-09-29
JPS5997203U (ja) * 1982-12-22 1984-07-02 株式会社日立製作所 ロ−タバランスウエイト
JPH0375538A (ja) * 1989-06-30 1991-03-29 General Electric Co <Ge> 回転子の釣合をとる方法
GB2265964A (en) * 1992-04-07 1993-10-13 Rolls Royce Rotor balancing
JPH05284689A (ja) * 1992-04-01 1993-10-29 Toshiba Corp 回転体連結部の調整支援装置
JPH07233857A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Toshiba Corp 回転軸を有する回転体のバランス取り構造
JP2000008803A (ja) * 1998-06-22 2000-01-11 Chubu Plant Service Co Ltd 発電用蒸気タービンロータの車軸のセンタリング調整支援装置及び発電用蒸気タービンロータの車軸のセンタリング調整支援装置用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2000045701A (ja) * 1998-07-29 2000-02-15 Hitachi Ltd ガスタービンロータ及びその組立て方法
JP2000161077A (ja) * 1998-11-20 2000-06-13 Hitachi Ltd ガスタービンエンジンのロータ及びその組立方法
WO2001086130A1 (en) * 2000-05-09 2001-11-15 Turbec Ab A rotor unit and a method for its balancing
US6341419B1 (en) * 2000-02-29 2002-01-29 General Electric Company Loop stacked rotor assembly
JP2002221003A (ja) * 2001-01-25 2002-08-09 Toyota Motor Corp ロータのバランス取り方法、その装置、およびロータ
US6931861B2 (en) * 2002-07-13 2005-08-23 Rolls-Royce Plc Anti-score plates
JP2006083854A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジンのバランス修正方法およびその装置
JP2008185032A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Snecma ターボ機械のロータのモジュールごとのバランス取りのための方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3895536A (en) 1974-09-09 1975-07-22 Carl M Behm Apparatus for and method of testing for predetermined unbalance of electric motor rotors and the like
US4167218A (en) 1977-02-28 1979-09-11 Kabushiki Kaisha Meidensha Machine tool arrangement
SU813151A1 (ru) * 1978-12-12 1981-03-15 Предприятие П/Я М-5671 Способ балансировки составногоРОТОРА ТуРбОМАшиНы
DE3271395D1 (en) 1982-09-25 1986-07-03 Schenck Ag Carl Method of balancing pivotless rotors, and device therefor
US5412583A (en) * 1993-06-10 1995-05-02 Dynamics Research Corp. Computer implemented balancer
US5537814A (en) * 1994-09-28 1996-07-23 General Electric Company High pressure gas generator rotor tie rod system for gas turbine engine
US5767403A (en) * 1996-07-15 1998-06-16 Ford Motor Company Balanced driveline assembly and method
IT1285484B1 (it) 1996-10-08 1998-06-08 Balance Systems Srl Dispositivo di equilibratura di un rotore mediante asportazione di materiale

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50124008A (ja) * 1974-02-25 1975-09-29
JPS5997203U (ja) * 1982-12-22 1984-07-02 株式会社日立製作所 ロ−タバランスウエイト
JPH0375538A (ja) * 1989-06-30 1991-03-29 General Electric Co <Ge> 回転子の釣合をとる方法
JPH05284689A (ja) * 1992-04-01 1993-10-29 Toshiba Corp 回転体連結部の調整支援装置
GB2265964A (en) * 1992-04-07 1993-10-13 Rolls Royce Rotor balancing
JPH07233857A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Toshiba Corp 回転軸を有する回転体のバランス取り構造
JP2000008803A (ja) * 1998-06-22 2000-01-11 Chubu Plant Service Co Ltd 発電用蒸気タービンロータの車軸のセンタリング調整支援装置及び発電用蒸気タービンロータの車軸のセンタリング調整支援装置用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2000045701A (ja) * 1998-07-29 2000-02-15 Hitachi Ltd ガスタービンロータ及びその組立て方法
JP2000161077A (ja) * 1998-11-20 2000-06-13 Hitachi Ltd ガスタービンエンジンのロータ及びその組立方法
US6341419B1 (en) * 2000-02-29 2002-01-29 General Electric Company Loop stacked rotor assembly
WO2001086130A1 (en) * 2000-05-09 2001-11-15 Turbec Ab A rotor unit and a method for its balancing
JP2002221003A (ja) * 2001-01-25 2002-08-09 Toyota Motor Corp ロータのバランス取り方法、その装置、およびロータ
US6931861B2 (en) * 2002-07-13 2005-08-23 Rolls-Royce Plc Anti-score plates
JP2006083854A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジンのバランス修正方法およびその装置
JP2008185032A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Snecma ターボ機械のロータのモジュールごとのバランス取りのための方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190057968A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 두산중공업 주식회사 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102153015B1 (ko) * 2017-11-21 2020-09-07 두산중공업 주식회사 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈
US10961851B2 (en) 2017-11-21 2021-03-30 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Rotor disk assembly and gas turbine including the same

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US7685876B2 (en) 2010-03-30
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