某压气机试验件转子平衡精度分析
某型燃气轮机低压涡轮压气机转子动力学分析

收稿日期 : 2010- 04- 20 作者简介 : 关琦 ( 1980- ), 男 , 工程师 , 研究方向为涡轮机结构强度振动。
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舰
船
科
学
技
术
第 32 卷
1 结构简介
该型燃气轮机低压涡轮压气机转子呈轴流轮毂 式整体结构 , 它由 9级低压压气机和 1 级低压涡轮组 成 , 低压压气机与低压涡轮之间通过低压涡轮轴连接 并以花键传递扭矩 (见图 1) 。 0 ~ 8 级低压压气机轮 盘、 叶片材料为钛合金 ; 低压涡轮盘、 叶片材料为高温 合金; 低压涡轮轴材料为马氏体不锈钢。低压涡轮压 气机转子呈 3 点支承结构, 前支承采用径向止推滚珠 轴承, 支承点位于压气机 0 级轮盘前段, 由弹性支承、 挤压油膜阻尼器、 滚珠轴承组成 ; 中间支承采用滚柱 轴承, 由挤压油膜阻尼器、 滚珠轴承组成, 支承点位于 低压压气机后轴径后段 ; 后支承采用滚柱轴承, 由弹 性支承、 挤压油膜阻尼器、 滚珠轴承组成, 支承点位于 低压涡轮轴后段。
[ 3]
建立总体直角坐标系 (X , Y, Z ) 和局部圆柱坐标
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第 8期
关
琦 , 等: 某型燃气轮机低压涡轮压气机转子动力学分析 阻尼器的 8个参数计算
kxx = kyx = Cxx = Cyx =
2 ) L RL 3 48 E0 ( 1 + E 0 # 3 2 3 c ( 1 - E0 )
图 1 低压涡轮压气机转子 P ig . 5 T he rotor of low tu rbocompresso r
速产生比较大的影响, 叶片等效简化为集中质量加到 计算模型中。
2 计算模型
该型燃机低压涡轮压气机转子的 3D 模型较大 , 这将导致在网格划分以及计算过程中花费大量时间 , 因此我们对本机组的计算采 用 2D 轴对称模型。在 总体直角坐标系下建立二维轴对称单元 , 其种类有 3 节点或高阶 6 节点的三角形单元、 4 节点或高阶 8 节 点的四边形单元。每个节点有 9 个自由度 , 前 6 个自 由度与梁单元一样, 分别为沿旋转轴线方向的拉伸和 扭转, 以及由弯曲而引起的其他 2 个方向的线位移和 角位移。另外, 3 个自由度与旋转轴的横截面变形有 关 , 分别为拉伸引起的径向位移和弯曲引起的 2 个切 向位移。同时, 使用这类单元可以很好地模拟转子的 / 涡动效应 0。 系 ( er, z, eH )。 设定 u r, uz, uH, <r, <z, <H 为局部坐标系下的位移 分量, 将它们沿 H向按傅立叶级数展开如下 :
航空发动机转子动平衡方法探究

航空发动机转子动平衡方法探究发布时间:2022-03-10T02:38:37.643Z 来源:《新型城镇化》2022年3期作者:白云鹏[导读] 转子不平衡是造成转子过度振动和产生噪声的主要原因之一,会对发动机的工作性能和使用寿命造成直接影响。
国营长虹机械厂广西桂林 541002摘要:当航空发动机转子高速旋转时,转子质心与旋转中心偏离会引起发动机振动。
由于质量不平衡引起的发动机振动容易导致发动机性能下降,严重损坏发动机零件,甚至导致发动机停转。
发动机维护时,必须动态平衡转子,将转子的不平衡度用平衡机测量配平后,转子的不平衡量会达到相对稳定的水平。
关键词:航空、发动机、转子、动平衡、方法1航空发动机转子动平衡概述转子不平衡是造成转子过度振动和产生噪声的主要原因之一,会对发动机的工作性能和使用寿命造成直接影响。
因此,研究转子动平衡技术,尤其是航空发动机的柔性转子动平衡技术具有重要意义。
常用机械包含大量用于旋转运动的零件,例如各种驱动轴、主轴、电动机和涡轮转子,这些被统称为旋转体。
当旋转体理想旋转时,轴承上的压力与不旋转时轴承上的压力相同,这种旋转体是平衡旋转体。
但是,由于各种因素,例如材料不均匀、毛坯缺陷、加工和组装错误,甚至是设计中的几何形状不对称,旋转体上的每个微小颗粒产生的离心惯性力无法相互抵消,都会使轴承作用在机械及其基础上的离心惯性力引起振动,产生噪声,加速轴承磨损,缩短机械使用寿命并可能造成破坏性事故。
2现有转子平衡方法的应用缺陷以某台进厂维修排故级别的发动机为例,发动机故障原因是因为EGT温度超高,压气机转子组件拆下后没有进行及时分解。
当按要求磨削高压压气机之后,需要重新对其进行平衡。
在平衡过程中发现,在平衡机数次旋转中,其初始不平衡量的大小均不一致。
设备厂家和OEM针对此类现象给出的原因是HPC转子的叶片有所松动,这两个厂家给出的故障排除建议分别是清洗内腔灰尘和根据8点法对转子组件进行平衡。
航空发动机转子动态平衡的仿真分析研究

航空发动机转子动态平衡的仿真分析研究航空发动机是现代飞行器必不可少的核心装备,发动机转子是发动机内最为重要的零部件之一。
由于长时间的高速旋转,转子的平衡状态一旦出现失调,就会对飞行器带来严重的安全隐患。
因此,保证发动机转子的平衡性能,是发动机研制和运行中必须重视的问题。
本文将通过仿真分析的方式,研究航空发动机转子动态平衡的相关问题。
1. 转子动态平衡的基本原理转子动态平衡是指在转子运转过程中,通过调整转子各部位的平衡质量,使转子保持稳定的旋转状态。
转子动态平衡的本质是控制旋转质量力矩和旋转惯量力矩之间的平衡关系,以达到使旋转中心与重心重合的目标。
转子动态平衡主要有两种方法:质量均衡法和振动分析法。
质量均衡法是通过添加或移除质量,来调整转子的质量分布情况,以达到平衡的目的。
具体来说,就是在转子上加装或减去适量的平衡质量,使得重心位置与转子轴心重合。
振动分析法是基于振动传感器的振动测量,利用模拟或数字信号处理技术,获得转子在运行过程中出现的不平衡情况,从而进行调整。
这种方法的优点是测量精度高、适用范围广,但需要较高的成本和技术支持。
2. 转子动态平衡的仿真模型建立为了进一步研究转子动态平衡的问题,需要建立转子动态平衡仿真模型。
在建立模型之前,需要考虑以下因素:(1) 转子的基本参数:转子的长度、直径、转速、材质等。
(2) 质量分布情况:转子上各部位质量分布情况。
(3) 平衡模式:通过质量均衡法或振动分析法进行平衡。
基于以上因素,可以建立转子动态平衡仿真模型。
通过有限元分析或者其他仿真软件进行仿真,获得转子在运行过程中的振动情况和旋转平衡状况。
3. 仿真分析与实验对比在得到转子动态平衡仿真模型后,需要进行仿真分析。
通过模拟转子在运行过程中的振动情况,得到转子在不同平衡条件下的振动幅值和相位差。
通过对比不同平衡条件下的振动数据,可以得到哪种平衡方式更为优越。
同时,在进行仿真分析的同时,也需要进行实验对比。
某机压气机转子平衡工艺

某机压气机转子平衡工艺
某机压气机转子平衡工艺
某机压气机转子平衡技术是压气机的一项关键的精密制造技术,为动元件的精确安装和运
行提供了前提保证,其质量及平衡精度是判断压气机质量和性能的重要标准。
因而我们务
必要重视该转子的平衡工艺流程,以确保压气机精密制造的质量和性能。
由于转子的不对称,在制造过程中一定要仔细审核转子的外形,调整其重量以保证均衡,传动精度。
首先,采用气泵式触探仪,检查转子外形,当转子的气涡环不均匀时,以润滑油测量转子的外形曲线,以调整质量和精度要求。
其次,钝感转轴放在支架上,顺时针或
者逆时针旋转,来检查转子的节拍,它反映了转子的奥氏体和硬度结构差。
在此之后,应采用旋转式火焰平衡机,调整转子的重量,以达到均衡的要求。
首先,将转
子连接到转轴上,调整中心轴,使转子和中心轴成垂直位置,然后将转子固定在支架上,
在固定的位置上调整转子的重量,让转子成平衡状态,完成修改。
最后,采用称重法和差动称重法,来测量调整后的转子的质量,从而判断是否已经达到要求。
某机压气机转子平衡工艺是压气机精密制造工艺中的重要程序,需要完全按照流程来完成,以确保压气机的正常使用,降低发动机的损耗,提高效率。
案例说明 -低压涡轮转子平衡

企业生产实际教学案例说明
案例名称
低压涡轮转子平衡
适用 机型
CFM56
案例类别 案例来源
企业生产案例-调试 企业调研
案例 业
四川国际 航空发动 机维修有
限公司
审核 黄爱华
案例参考文件
BALANCE JOBCARD CFM56 TOOLS CROSS REFERENCE LIST
操作员有动平衡机上岗证和行吊上岗证
安全操作要求 主要工作过程
结论
掌握手册的使用,熟练使用特种设备,了解转子 人员素质要求
平衡对发动机性能和装配质量的影响。 吊装和调试过程中不能造成零件的污染和二次损伤 1、平衡前准备; 2、将转子安装到平衡机上; 3、测量并记录不平衡量; 4、重新分布叶片或加配平块; 5、完成平衡,取下平衡转子。
平衡也是一项重要的工作,发动机装配整个过程的质量和安全性很 大程度上取决于各个部位转子的平衡,平衡可以在转子的圆周上为叶片
提供最优化的分配,使所有力矩总和最小化,利于提高发动机性能。 为了顺利进行平衡且尽量减小发动机的增重,叶片的称重和布置,
压气机各级的安装,不平衡量的准确测量显得尤为重要。
有力矩总和最小化,利于提高发动机性能。
经该案例,学生可了解转子平衡对发动机性能和装
教学使用 配质量的重要性和作用,了解工作流程和平衡机的应
用。
低压涡轮各级完成装配和平衡,低压涡轮转子完成装配
岗位要求
工作环境要求 工具与设备 人员配备与 工种要求
人员技能要求
工作环境清洁,无障碍物。 动平衡机、行吊 动平衡操作员 1 名
案例背景 生产现象
整机状态
到寿大修
发动机总装时为保证装配质量,减小振值,对转子 工艺流程位置
压气机性能试验稳态数据录取方法探讨

图1压比调节前后的实时效率按照上述两种方式录取压气机80%、87%、94%相对换算转速下堵点至最高效率点的试验数据,将设计点压比、换算流量作为参考点,无量纲化的换算流量-压比、换算流量-效率特性线如图2、图3所示。
图2换算流量-压比特性线两种录取方式得到的特性线几乎完全重合,表明效率稳定后录取数据与工况调节完成后稳定2分钟录取数据图3换算流量-效率特性线得到的试验结果基本没有差异。
然而,由图1可知,在阀门调节完成后约25秒效率达到稳定,相比于稳定2分钟后采集数据,大幅度缩短了稳态数据采集前稳定的时间。
此外,试验过程中发现,不同转速下,调节压比后效率达到稳定所需的时间不同;相同转速下,调节节流比、引气率、可调静叶角度与调节压比后效率达到稳定的时间也不同,但总体上效率稳定所需时间短于2分钟。
此外,从转子叶尖间隙对压气机性能影响的角度[4],本文进行了进一步的探讨。
调节压气机工况后稳定时间不同,转子叶片叶尖间隙会有一定差异。
以压气机升转过程为例,从87%相对换算转速升转至91%相对换算转速后,转子叶尖间隙的变化如图4所示。
图4压气机升转后叶尖间隙的变化由图4可知,压气机转速升高后,在离心力的转子叶片伸长,叶尖间隙减小;随后机匣温度升高产生热膨胀,叶尖间隙增大;最后随着转子温度的升高,叶尖间隙略有减小。
压气机转速调节后10分钟,转子叶尖间隙尚未完全达到平衡。
因此,通过稳定一段时间使转子叶尖间隙稳定后进行采集稳态数据,在实际试验过程中不具备可执行性。
综上所述,利用实时效率判定是否具备稳态采集条件的方法可行且有效,在保证数据质量的同时缩短了稳定时间。
此外,对于不同台份的压气机,这种判定方法有利于保证试验数据质量的一致性,比通过计时判定状态稳定的方法更加合理。
2稳态数据采样时间稳态数据采集的采样时间主要用于提高重复测量次数,降低随机效应导致的测量不确定度。
为了研究采样时间对测量结果的影响,将压气机相同工况下采集10秒的数据与采集30秒的数据进行对比,不同采样时间的测量结果如图5、图6所示。
某型号航空发动机高压压气机转子装配稳定性控制
某型号航空发动机高压压气机转子装配稳定性控制摘要:高压压气机为航空发动机核心机部件。
本文分析了转子装配不稳定的影响因素,通过优化转子装配来提高平衡准确性,以降低某型号航空发动机振动情况发生率。
关键词:航空发动机,高压压气机转子,稳定性,优化装配,振动Assembly Stability Control Of High Pressure Compressor Rotor Of An AeroengineWang Jin, Feng Suo, Han Mingming, Liu YanliangAVIC Shenyang Liming Aero Engine Corporation Ltd., Shenyang, Liaoning, 110043Abstract:High pressure compressor is the core component of aeroengine. In this paper, the influence factors of rotor assembly instability are analyzed, and the balance accuracy is improved by optimizing the rotor assembly to reduce the vibration failure rate ofan aeroengine.Key words:aeroengine, high pressure compressor rotor, stability, optimized assembly, vibration引言发动机转子因装配稳定性导致的不平衡量大,引起的振动,其特征比较明显,随着油门杆角度的增加,机载振动值也随之增大,当油门杆稳定时,机载振动值不会出现突增或者突降的现象,基本稳定或略有变化。
发动机转子因装配稳定性导致的不平衡量大引起的振动超标情况中,高压分量大的发动机约占95%,本文以某型号发动机高压压气机转子为例,讨论转子稳定性控制的方法。
论发动机转子平衡及重要性——毕业论文
摘要对于旋转部件,运转平稳是极为重要的。
尤其是航空发动机,丝毫的振动对于航空发动机的性能和寿命有巨大的负面影响。
航空发动机在运转时,旋转部件通常需要承受高转速,高离心力以及高温。
恶劣的环境导致航空发动机对动平衡的要求较一般机械更高。
本文将从机械概念上的平衡入手,定义航空发动机的平衡,以及如何配平,并介绍目前配平的新技术。
关键词:航空发动机,机械上的平衡,航空发动机的配平,计算机模拟ABSTRACTIt is very important for the rotating parts to run smoothly. In particular, the aircraft engine, the slightest vibration for the performance and life of the engine has a huge negative impact. When the engine is running, the rotating parts usually need to bear high speed, high centrifugal force and high temperature. The bad environment leads to the higher requirement of the aero engine to the dynamic balance. This paper will start from the concept of mechanical balance of the definition of aero engine balance, and how to trim, and introduces the new technology of trim.Keywords: aero engine, mechanical balance,Engine trim, computer simulation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)第1章机械概念上的平衡 (2)第2章大发的简介 (4)第3章大发产生不平衡的原因,以及不平衡的危害 (6)第4章大涵道比涡轮风扇发动机的动平衡 (8)4.1提高大发的制造精度和装配精度 (8)4.2调整转子的质量分布 (9)4.3在动平衡机上对转子进行双面平衡 (10)第5章大发配平的新趋势 (12)第6章结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)绪论本文主要写的是民用的航空发动机。
航空发动机转子动平衡方法探究
航空发动机转子动平衡方法探究摘要:当航空发动机转子处于高速运转状态时,转子质心将会偏离旋转中心,导致发动机振动。
如果发动机振动来源于质量不平衡,就会降低发动机的性能,严重者使发动机零件受损,甚至是导致发动机停转。
面对这种现象,就需要对发动机进行维护,也就是让发动机转子动平衡,即用平衡机将转子的不平衡度测量配平,使转子的不平衡量相对趋于稳定水平。
鉴于此,本文立足于航空发动机转子动平衡概述,围绕动平衡方法展开如下探讨。
关键词:航空发动机;转子动平衡;振动;平衡方法引言如果航空发动机转子系统在处于高温、高速以及高压状态下的时候,很容易出现点变形,从而达到发动机整机振动,严重者还会影响发动机的正常使用。
通过分析航空发动机转子动平衡不平衡的原因,发现航空发动机转子动平衡方法的使用存在着一定的缺陷,在此基础之上,优化改进平衡方法,并且通过分析计算工装误差的方法,能够有效解决转子动平衡振动问题。
1.航空发动机转子动平衡概述航空发动机转子产生振动和噪声的主要原因是由于转子不平衡引起的,这种现象会直接影响发动机的使用寿命和使用性能。
因此,对于转子动平衡技术的研究意义重大,特别是对航空发动机柔性转子动平衡技术的研究具有非常重要的现实意义。
我们经常见到的用于旋转运动中的零件主要有主轴、各种驱动轴、涡轮转子以及电动机等,这些机械设备有着共同的特点,即均为旋转体。
如果旋转体处于理想的旋转状态时,此时轴承上的压力和不旋转时轴承上的压力相同,将这种旋转体称为平衡旋转体。
但是,在毛坯缺陷、材料均匀性不达标以及加工错误等因素的影响下,旋转体上的每个微小颗粒产生的离心惯性将难以抵消,最终将使轴承作用于机械以及基础上的离心惯性力引起振动,进而产生噪声,加剧轴承的磨损程度,这样一来,机械设备的使用寿命也将会被缩短,甚至对机械设备造成破坏性事故[1]。
为此,面对这种现象,必须通过对转子进行平衡,从而将其精确度控制在合理的范围内,或者通过减小机械振动幅度使转子处于平衡状态。
压气机实验报告
一、实验目的1. 了解活塞式压气机的工作原理和构造。
2. 根据实验测量的数据,掌握计算理论轴功率、等温压缩轴功率、压气机效率和容积效率的方法。
3. 分析影响压气机性能的因素。
二、实验原理活塞式压气机是一种常用的气体压缩设备,其工作原理是通过活塞在气缸内做往复运动,将气体吸入和排出,从而实现气体的压缩。
在实验中,通过对压气机性能参数的测量和计算,可以了解压气机的运行状况和效率。
三、实验仪器与设备1. 单缸活塞式压缩机:功率750W,排气量36 L/min,工作压力0.7MPa。
2. 电动机:0.75KW,电动机支撑装置。
3. 称重传感器:测量电动机力矩。
4. 数显电动机转速表。
5. 文丘里流量计及差压传感器:量程0—1000Pa,精度0.5级。
6. 缸体压力表、罐体压力表。
7. PT100铂电阻温度传感器:测量各点温度。
8. 变频器:调节电动机转速。
9. 数显8路万能信号输入巡检仪:测量显示电动机扭矩、电动机转速、缸体压力、罐体压力、出口流量、各点温度。
四、实验步骤1. 连接实验仪器与设备,确保各部件运行正常。
2. 调节电动机转速,使压气机达到额定转速。
3. 测量电动机扭矩、电动机转速、缸体压力、罐体压力、出口流量、各点温度等参数。
4. 记录实验数据,进行数据处理和分析。
五、实验数据与结果1. 电动机扭矩:M = 4.5 N·m2. 电动机转速:n = 1450 r/min3. 缸体压力:Pc = 0.6 MPa4. 罐体压力:Ps = 0.8 MPa5. 出口流量:Q = 30 L/min6. 各点温度:T1 = 25℃,T2 = 30℃,T3 = 35℃六、数据处理与分析1. 计算理论轴功率:Nt = (Pc - Ps) Q / (ρ γ)其中,ρ为空气密度,γ为空气绝热指数。
根据实验数据,可得:Nt = (0.6 - 0.8) 30 / (1.2 1.4) = 7.14 kW2. 计算等温压缩轴功率:Ne = (Pc - Ps) Q / (γ - 1)根据实验数据,可得:Ne = (0.6 - 0.8) 30 / (1.4 - 1) = 10.71 kW3. 计算压气机效率:η = Ne / Nt = 10.71 / 7.14 = 1.54. 计算容积效率:ηv = Q / (Q0 V)其中,Q0为理论流量,V为气缸排量。
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摘要 : 航 空发动机及其转动部件运行 的平稳性 与转动件 的平衡 品质密切相关。为保 证压 气机试验件可 靠运行 , 分析 了压气机 转子静平衡 、 初始动平衡 、 最终 动平衡允许剩余不平衡量控制方法, 以及最终 动不平衡量 的分配方法, 并针对某压 气机试验件 转子,
通过采取零件静平衡 、 组件初始动平衡、 转子最终低速 动平衡的分步平衡方 法, 保证 了该试验件转子的平衡 品质。试验运行结果表
o 引言
振 动问题是 航 空发动 机研 制 中的 1 个难题 , 发动 机 及其 部 件试 验 件 的 振 动始 终 伴 随并 困扰 着 其 研制
a nd ina f l l o w s pe e d d y na mi c b a l a n c e o f t e s t a r t i c l e r o t o r .Re s ul t s h o ws t h a t s u bs t e p ba l a n c e me t h o d i s e f f e c t i v e f o r c o mpr es s o r t e s t ar t i c l e
r o t o r w e r e a n a l y z e d, a n d d i s t r i b u t i n g me t h o d o f f i n a l d y n a mi c u n b a l a n c e w a s i n t r o d u c e d . F o r a c o mp r e s s o r t e s t a r t i c l e r o t o r , t h e b a l a n c e
Ab s t r a c t :S t a t i o n a r i t y o f a e r o e n g i n e a n d i t s r o t o r c o mp o n e n t s h a v e r e l a t i o n s wi t h t h e r o t o r b a l a n c e q u a l i t y . F o r t h e c o mp r e s s o r t e s t
r o t o r , t h e t e s t a t r i c l e W O r k e d we l l , t h e v i b r a t i o n v a l u e i s s ma l 1 . K e y wo r d s : s t a t i c b a l a n c e ; d y n a mi c b a l a n c e ; b la a n c e q u a l i t y ; c o mp r e s s o r ; h a l f - l f e x i b l e r o t o r
第4 2 卷 第 1 期
2 0 1 6年 2月
航 空 发 动 机
Ao.1
F e b . 2 01 6
某压气机试 验件转子平衡精度分析
纪福森 , 翟 贤超
( 中航 工业沈 阳发动机设计研究所 , 沈阳 1 1 0 0 1 5 )
An a l y s i s o f Ba l a n c e Pr e c i s i o n f o r a Co mp r e s s o r Te s t Ri g
J I F u — s e n,ZHAI Xi a n — c h a o
( AVI C S h e n y a n g E n g i B e De s i g n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e ,S h e n y a n g 1 1 0 0 1 5 , Ch i n a )
a r t i c l e r e l i a b l e o p e r a t i o n , p e r mi s s i o n u n b a l a n c e v a l u e f o r s t a t i c b a l a n c e ,i n i t i a l d y n a mi c b a l a n c e a n d f i n a l d y n a mi c b a l a n c e o f c o mp r e s s o r
p r e c i s i o n w a s c o n t r o l l e d b y s u b s t e p b a l a n c e me t h o d , i n c l u d i n g s t a t i c b a l a n c e o f p a r t s , i n i t i a l d y n a mi c b a l a n c e o f c o mp r e s s o r r o t o r a s s e mb l e
明: 采取 分 步 平 衡 精度 控制 方 法 , 试验件运行平稳 、 振 动 水 平低 。
关键词 : 静平衡; 动平衡 ; 平衡 品质; 压气机 ; 半挠性转子 中图分类号 : V 2 6 3 . 2 文献标识码 : A d o i : 1 0 . 1 3 4 7 7  ̄. c n k i . a e r o e n g i n e . 2 0 1 6 . 0 1 . 0 1 8