一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法

1.本发明涉及不平衡量测量技术领域，是一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。


背景技术：

2.航空发动机被称作“飞机的心脏”，其中核心机作为航空发动机的重要组成单元，由于加工误差，装配误差等原因，核心机转子质心偏离理想轴线，旋转状态下会产生大小与转速的平方成正比的不平衡激振力，周期性地作用在转子上，引起航空发动机的振动。目前减小不平衡激振力的方法主要是通过优化不平衡量等参数来间接实现。因此不平衡量的测量成为了消除不平衡激振力的首要任务。
3.目前的接触式不平衡量测量方法中，装置系统中偏心误差、测头偏移误差、测头半径误差、测头支杆倾斜误差、倾斜误差五个系统误差耦合导致不平衡量测量不精准问题，亟需提出一种考虑测量装置系统误差的不平衡量测量模型，为后续的误差分离提供理论基础。


技术实现要素：

4.本发明为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。
5.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
6.本发明提供了一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，本发明提供了以下技术方案：
7.一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，所述方法包括以下步骤：
8.步骤1：测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量；
9.步骤2：误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；
10.步骤3：根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；
11.步骤4：被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；
12.步骤5：测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；
13.步骤6：建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。
14.优选地，所述步骤1具体为：
15.自身装配面加工误差导致几何中心处于非理想位置，同时测量装置的轴线与转盘自身轴线无法调整到绝对重合的状态，在测量时存在偏心误差，偏心误差在测量时引起采样角度发生偏移，实际轴向采样角度偏移量通过下式表示：
[0016][0017]
实际转子径向跳动测量值通过下式表示：
[0018][0019]
实际转子径向采样角度偏移量通过下式表示：
[0020][0021]
其中，pj为偏心量，αj为相应偏心角，r
0j
为轴向拟合半径，r'
0j
为径向拟合半径，η'
ij
为轴向实际采样角度，η
ij
为轴向理想采样角度，φ
ij
为径向理想采样角度，φ'
ij
为径向实际采样角度，δl
ij
为表面加工误差。
[0022]
优选地，所述步骤2具体为：
[0023]
测量过程中传感器的测量方向无法和采样方向重合，引入传感器侧头偏移误差，误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，轴向实际角度偏移量通过下式表示：
[0024]
δη
ij
＝sin-1
((mj+pjsin(η
ij-αj))/r
0j
)
[0025]
其中，mj为测头偏移量，o
2j
为由测头偏移而产生的瞬时回转中心；
[0026]
实际转子径向跳动测量值通过下式表示：
[0027][0028]
优选地，所述步骤3具体为：
[0029]
测头无法加工成一个无尺寸理想点，引入测头半径误差，r为测头半径，实际测量时，偏心、倾斜系统误差与测头半径相互影响，测头半径对轴向和径向误差通过下式表示：
[0030]
v＝r
[0031]
在理想情况下，测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，由于机械快加工误差和接触力调整不当，使得接触方向难以保持水平，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，误差偏移量通过下式表示：
[0032][0033]
其中，为测头支杆倾斜角，aa为测头与被测件理想接触方向，bb为实际接触方向。
[0034]
优选地，所述步骤4具体为：
[0035]
被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，通过下式表示倾斜误差：
[0036][0037]
其中，r0是采样半径，g为几何轴线倾斜角，bj为几何轴线在测量平面上的投影方向与初始测量方向的夹角。
[0038]
优选地，所述步骤5具体为：
[0039]
传感器的测头误差补偿，测头支杆的倾斜误差依然使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：
[0040][0041][0042]
结合测量装置中偏心误差、测头偏移误差、测头半径误差、倾斜误差的径向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：
[0043][0044][0045]
优选地，所述步骤6具体为：
[0046]
基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，得到各级转子的不平衡量，各级转子通过接触面将各项误差相互耦合，根据误差传递分析多级转子堆叠后的不平衡量，间隙转子装配误差由定位和定向误差组成，定位误差通过平移矩阵确定，定向误差通过旋转矩阵确定，得多级转子装配累积偏心误差关系，则装配后第n级转子累积偏心误差表达式通过：
[0047][0048]
其中，tra
ri
为两级转子结合面间的变换矩阵，tra
zi
为转子的理想圆心的偏tracle为转子i基准面间隙偏心的平移变换矩阵，tradzi为转子i基准面加心，工误差引起的偏心平移变换矩阵，traori为转子i转子基准面到装配面回转中心的旋转变换矩阵，rotxi为第i
级转子基准面绕x轴的旋转矩阵；rotyi为第i级转子基准面绕y轴的旋转矩阵；qi为第i级转子装配面圆心的理想位置向量；dqi为第i级转子装配面圆心位置的加工误差向量；dq'i为第i级转子间隙偏心位置矢量；rotri为第i级转子绕z轴的旋转矩阵；
[0049]
确定推出转子质心偏心位置：
[0050][0051]
得到n级转子装配后，第n级转子的不平衡量为：
[0052][0053]mn
为第n级转子的质量。
[0054]
一种基于高速回转装备转子不平衡量堆叠装置，所述装置包括：
[0055]
偏心误差测量模块，所述偏心误差测量模块测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量表；
[0056]
误差耦合模块，所述误差耦合模块根据误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；
[0057]
测头半径误差模块，所述测头半径误差模块根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；
[0058]
倾斜误差模块，所述倾斜误差模块根据被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；
[0059]
轴向轮廓测量模型模块，所述轴向轮廓测量模型模块根据测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；
[0060]
轴径双向测量模型模块，所述轴径双向测量模型建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。
[0061]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。
[0062]
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。
[0063]
本发明具有以下有益效果：
[0064]
本发明针对测量装置中偏心误差、测头偏移误差、测头半径误差、倾斜误差五个系统误差耦合导致测量装置不平衡量测量不精准问题，提出了相应的五系统误差轮廓测量模型，在精确的轮廓测量模型基础上，分析转子的装配误差及误差传播规律，得到最后一级转子的不平衡量，最终可以通过误差溯源的方式，消除系统误差，减小不平衡量。
附图说明
[0065]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0066]
图1为偏心误差示意图；
[0067]
图2为测头偏移误差示意图；
[0068]
图3为测头半径误差示意图；
[0069]
图4为测头支杆倾斜误差示意图；
[0070]
图5为倾斜误差示意图；
[0071]
图6为堆叠模型示意图。
具体实施方式
[0072]
下面将结合附图对本发明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。
[0073]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0074]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0075]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0076]
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
[0077]
具体实施例一：
[0078]
根据图1至图6所示，本发明为解决上述技术问题采取的具体优化技术方案是：本发明涉及一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。
[0079]
一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
[0080]
步骤1：测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量表；
[0081]
步骤2：误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；
[0082]
步骤3：根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；
[0083]
步骤4：被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；
[0084]
步骤5：测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；
[0085]
步骤6：建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。
[0086]
具体实施例二：
[0087]
本技术实施例二与实施例一的区别仅在于：
[0088]
所述步骤1具体为：
[0089]
自身装配面加工误差导致几何中心处于非理想位置，同时测量装置的轴线与转盘自身轴线无法调整到绝对重合的状态，该方法考虑了发动机转盘在测量时，自身装配面加工误差导致几何中心处于非理想位置，同时由于测量装置的轴线与转盘自身轴线无法调整到绝对重合的状态，因此在测量时会存在偏心误差。如图1所示，在测量时存在偏心误差，偏心误差在测量时引起采样角度发生偏移，实际轴向采样角度偏移量通过下式表示：
[0090][0091]
实际转子径向跳动测量值通过下式表示：
[0092][0093]
实际转子径向采样角度偏移量通过下式表示：
[0094][0095]
其中，pj为偏心量，αj为相应偏心角，r
0j
为轴向拟合半径，r'
0j
为径向拟合半径，η'
ij
为轴向实际采样角度，η
ij
为轴向理想采样角度，φ
ij
为径向理想采样角度，φ'
ij
为径向实际采样角度，δl
ij
为表面加工误差。
[0096]
具体实施例三：
[0097]
本技术实施例三与实施例二的区别仅在于：
[0098]
所述步骤2具体为：
[0099]
测量过程中传感器的测量方向难以保证和采样方向重合，会引入传感器侧头偏移误差。如图2所示，测量过程中传感器的测量方向无法和采样方向重合，引入传感器侧头偏移误差，误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，轴向实际角度偏移量通过下式表示：
[0100]
δη
ij
＝sin-1
((mj+pjsin(η
ij-αj))/r
0j
)
[0101]
其中，mj为测头偏移量，o
2j
为由测头偏移而产生的瞬时回转中心；
[0102]
实际转子径向跳动测量值通过下式表示：
[0103][0104]
具体实施例四：
[0105]
本技术实施例四与实施例三的区别仅在于：
[0106]
所述步骤3具体为：
[0107]
由于测头不可能加工成一个无尺寸理想点，必然会引入测头半径误差。如图3所示，测头无法加工成一个无尺寸理想点，引入测头半径误差，r为测头半径，实际测量时，偏
心、倾斜系统误差与测头半径相互影响，测头半径对轴向和径向误差通过下式表示：
[0108]
v＝r
[0109]
在理想情况下，测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，由于机械快加工误差和接触力调整不当，使得接触方向难以保持水平，引入测量误差，如图4所示，使得测量点表面出现跳动误差，误差偏移量通过下式表示：
[0110][0111]
其中，为测头支杆倾斜角，aa为测头与被测件理想接触方向，bb为实际接触方向。
[0112]
具体实施例五：
[0113]
本技术实施例五与实施例四的区别仅在于：
[0114]
所述步骤4具体为：
[0115]
被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，通过下式表示倾斜误差：
[0116][0117]
其中，r0是采样半径，g为几何轴线倾斜角，bj为几何轴线在测量平面上的投影方向与初始测量方向的夹角。
[0118]
具体实施例六：
[0119]
本技术实施例六与实施例五的区别仅在于：
[0120]
所述步骤5具体为：
[0121]
传感器的测头误差补偿，测头支杆的倾斜误差依然使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：
[0122][0123][0124]
结合测量装置中偏心误差、测头偏移误差、测头半径误差、倾斜误差的径向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：
[0125][0126][0127]
具体实施例七：
[0128]
本技术实施例七与实施例六的区别仅在于：
[0129]
所述步骤6具体为：
[0130]
基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，得到各级转子的不平衡量，各级转子通过接触面将各项误差相互耦合，根据误差传递分析多级转子堆叠后的不平衡量，如图6所示，间隙转子装配误差由定位和定向误差组成，定位误差通过平移矩阵确定，定向误差通过旋转矩阵确定，得多级转子装配累积偏心误差关系，则装配后第n级转子累积偏心误差表达式通过：
[0131][0132]
其中，tra
ri
为两级转子结合面间的变换矩阵，tra
zi
为转子的理想圆心的偏心，tra
cle
为转
[0133]
子i基准面间隙偏心的平移变换矩阵，tra
dzi
为转子i基准面加工误差引起的偏心平移变换矩阵，tra
ori
为转子i转子基准面到装配面回转中心的旋转变换矩阵，rot
xi
为第i级转子基准面绕x轴的旋转矩阵；rot
yi
为第i级转子基准面绕y轴的旋转矩阵；qi为第i级转子装配面圆心的理想位置向量；dqi为第i级转子装配面圆心位置的加工误差向量；dq'i为第i级转子间隙偏心位置矢量；rot
ri
为第i级转子绕z轴的旋转矩阵。
[0134]
确定推出转子质心偏心位置：
[0135][0136]
得到n级转子装配后，第n级转子的不平衡量为：
[0137][0138]mn
为第n级转子的质量。
[0139]
具体实施例八：
[0140]
本技术实施例八与实施例七的区别仅在于：
[0141]
本发明提供一种基于高速回转装备转子不平衡量堆叠装置，其特征是：所述装置包括：
[0142]
偏心误差测量模块，所述偏心误差测量模块测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量表；
[0143]
误差耦合模块，所述误差耦合模块根据误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；
[0144]
测头半径误差模块，所述测头半径误差模块根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；
[0145]
倾斜误差模块，所述倾斜误差模块根据被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；
[0146]
轴向轮廓测量模型模块，所述轴向轮廓测量模型模块根据测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；
[0147]
轴径双向测量模型模块，所述轴径双向测量模型建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。
[0148]
具体实施例九：
[0149]
本技术实施例九与实施例八的区别仅在于：
[0150]
本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。
[0151]
具体实施例十：
[0152]
本技术实施例十与实施例九的区别仅在于：
[0153]
本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。
[0154]
具体实施例十一：
[0155]
本技术实施例十一与实施例十的区别仅在于：
[0156]
本发明提供一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，包括以下步骤：
[0157]
步骤1：使用回转轴线法对单级转子进行轮廓测量；
[0158]
步骤2：通过轴向测量模型得到单级转子的轴向测量误差，通过径向测量模型得到单级转子的径向测量误差；
[0159]
步骤3：重复1、2步骤，直至测得所有的单级转子的轴径双向误差，并得到各级转子精确的轮廓数据；
[0160]
步骤4：分析装配中的定位和定向误差，并通过误差传递规律分析误差互相耦合后每一级转子偏心量；
[0161]
步骤5：根据不平衡量定义，评定互相耦合后的各级转子的不平衡量。
[0162]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或
者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0163]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0164]
以上所述仅是一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法的优选实施方式，一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：步骤1：测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量；步骤2：误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；步骤3：根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；步骤4：被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；步骤5：测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；步骤6：建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。2.根据权利要求1所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述步骤1具体为：自身装配面加工误差导致几何中心处于非理想位置，同时测量装置的轴线与转盘自身轴线无法调整到绝对重合的状态，在测量时存在偏心误差，偏心误差在测量时引起采样角度发生偏移，实际轴向采样角度偏移量通过下式表示：实际转子径向跳动测量值通过下式表示：实际转子径向采样角度偏移量通过下式表示：其中，p
j
为偏心量，α
j
为相应偏心角，r
0j
为轴向拟合半径，r'
0j
为径向拟合半径，η'
ij
为轴向实际采样角度，η
ij
为轴向理想采样角度，φ
ij
为径向理想采样角度，φ'
ij
为径向实际采样角度，δl
ij
为表面加工误差。3.根据权利要求2所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述步骤2具体为：测量过程中传感器的测量方向无法和采样方向重合，引入传感器侧头偏移误差，误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，轴向实际角度偏移量通过下式表示：δη
ij
＝sin-1
((m
j
+p
j
sin(η
ij-α
j
))/r
0j
)其中，m
j
为测头偏移量，o
2j
为由测头偏移而产生的瞬时回转中心；实际转子径向跳动测量值通过下式表示：4.根据权利要求3所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述步骤3具体为：
测头无法加工成一个无尺寸理想点，引入测头半径误差，r为测头半径，实际测量时，偏心、倾斜系统误差与测头半径相互影响，测头半径对轴向和径向误差通过下式表示：v＝r在理想情况下，测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，由于机械快加工误差和接触力调整不当，使得接触方向难以保持水平，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，误差偏移量通过下式表示：其中，为测头支杆倾斜角，aa为测头与被测件理想接触方向，bb为实际接触方向。5.根据权利要求4所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述步骤4具体为：被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，通过下式表示倾斜误差：其中，r0是采样半径，g为几何轴线倾斜角，b
j
为几何轴线在测量平面上的投影方向与初始测量方向的夹角。6.根据权利要求5所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法，其特征是：所述步骤5具体为：传感器的测头误差补偿，测头支杆的倾斜误差依然使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：产生影响，最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：结合测量装置中偏心误差、测头偏移误差、测头半径误差、倾斜误差的径向轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：型和实际采样角度通过下式表示：。7.根据权利要求6所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡
量堆叠方法，其特征是：所述步骤6具体为：基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，得到各级转子的不平衡量，各级转子通过接触面将各项误差相互耦合，根据误差传递分析多级转子堆叠后的不平衡量，间隙转子装配误差由定位和定向误差组成，定位误差通过平移矩阵确定，定向误差通过旋转矩阵确定，得多级转子装配累积偏心误差关系，则装配后第n级转子累积偏心误差表达式通过：其中，tra
ri
为两级转子结合面间的变换矩阵，tra
zi
为转子的理想圆心的偏心，tracle为转子i基准面间隙偏心的平移变换矩阵，tradzi为转子i基准面加工误差引起的偏心平移变换矩阵，traori为转子i转子基准面到装配面回转中心的旋转变换矩阵，rotxi为第i级转子基准面绕x轴的旋转矩阵；rotyi为第i级转子基准面绕y轴的旋转矩阵；qi为第i级转子装配面圆心的理想位置向量；dqi为第i级转子装配面圆心位置的加工误差向量；dq'i为第i级转子间隙偏心位置矢量；rotri为第i级转子绕z轴的旋转矩阵；确定推出转子质心偏心位置：得到n级转子装配后，第n级转子的不平衡量为：m
n
为第n级转子的质量。8.一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠装置，其特征是：所述装置包括：偏心误差测量模块，所述偏心误差测量模块测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量表；误差耦合模块，所述误差耦合模块根据误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；测头半径误差模块，所述测头半径误差模块根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；倾斜误差模块，所述倾斜误差模块根据被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；
轴向轮廓测量模型模块，所述轴向轮廓测量模型模块根据测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；轴径双向测量模型模块，所述轴径双向测量模型建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-7所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求1-7所述的一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。

技术总结
本发明是一种基于五偏置轴径双向测量模型的航空发动机转子不平衡量堆叠方法。本发明涉及不平衡量测量技术领域，本发明测量偏心误差，确定实际轴向采样角度偏移量表；误差与偏移误差耦合，导致采样角度发生偏移，确定轴向实际角度偏移量；根据引入的测头半径误差，确定测头半径对轴向和径向误差；被测几何轴线与测量回转轴线无法重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致不平衡量测量出现偏移，确定倾斜误差；测头支杆的倾斜误差使测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定最终的轴向轮廓测量模型和实际采样角度；建立基于轴径双向测量模型，得到转子的精确轮廓数据，基于转子精确的轮廓数据，可以得到各级转子的不平衡量。可以得到各级转子的不平衡量。可以得到各级转子的不平衡量。


技术研发人员：刘永猛 郝志勇 谭久彬 孙传智
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/22