张子豪,郭俊康,洪军,孙岩辉

(1.西安交通大学机械工程学院,710049,西安;2.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,710049,西安;3.长安大学工程机械学院,710064,西安)

航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,由机械制造各零部件装配而成,其中转子组装是整个装配的核心环节。转子系统转速极高,承受巨大的启动负载以及热冲击,而且伴随大量的、复杂的动态机械载荷作用[1-2]。如果转子系统装配方案设计不合理、装配偏心量过大,整机会产生巨大振动,直接影响发动机服役性能。

高压转子设计为多级组合转子,为减少转子中装配偏心误差,减少装配现场的试装、调试等工作,提高工作效率。其中Hussain通过齐次矩阵变换方法,建立了航空发动机转子连接装配分析模型[3-4],基于该模型预测装配偏心和优化零件的装配相位,以提高整体装配的几何同轴度;文献[5]基于矢量投影方法,提出了一种堆叠装配方法和一种调整方法,旨在准确预测装配偏心;金隼通过雅克比旋量模型建立了航空发动机转子误差传递分析[6-7],以多级盘装配同轴度综合误差最小为目标,优化了装配角度,并且进一步改进模型,考虑止口处的部分并联结构,提高偏心预测准确度。单福平等建立了包含尺寸和形位公差的刚性装配模型[8-9],以蒙特卡洛仿真方法预测航空发动机的装配精度,对零件安装角度进行了优化。

以上方法均是基于刚体假设完成的偏心计算和相位优化,本质是不考虑配合面的形貌特征,忽略装配过程中的受力变形现象。……