[发明专利]用于柔性转子动平衡的平衡块及去重平衡方法

说明书

本发明公开了一种用于柔性转子动平衡的平衡块及去重平衡方法，该平衡块整体呈空心薄壁轴结构，包括用于紧固至传动轴上的连接段及用于经去重处理以满足传动轴的动平衡要求的去重段，去重段包括沿周向均布的四个弧形齿，相邻两弧形齿之间形成U形槽，弧形齿与U形槽在平衡块的周向上交替均布。其结构简单、使用方便，可以实现与传动轴的快速安装及拆卸，且通过对平衡块的去重段的去料后，能达到转子件的平衡要求，其适用于经表面处理的转子轴，且调试简单，加工及安装效率高。

技术领域

本发明涉及转子动力学领域，特别地，涉及一种用于柔性转子动平衡的平衡块。此外，本发明还涉及一种应用上述平衡块的去重平衡方法。

背景技术

航空发动机转子是航空发动机的重要部件，一个不平衡的航空发动机转子将引起发动机振动，产生噪音，加速轴承磨损，缩短发动机的使用寿命，严重时导致破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其产生的机械振动幅度降在允许的范围内。

新一代航空发动机追求高性能和高推重比，转速能达到2万转/分以上，对柔性转子的动平衡要求越来越高。专利CN 105867307A公开了一种用于航空发动机传动轴的高速动平衡去料方法，该方法通过测量传动轴在指定转速条件下的不平衡量，去除传动轴上相应区域的不平衡量达到平衡要求。该方法具体步骤为：在测量不平衡量后，拆分已经装配好的转子部件，分解出传动轴，采用机加工对传动轴表面去重(料)后重新组装转子部件，再进行平衡试验，直至达到允许的平衡精度。该方法主要有以下不足：转子部件重复装配产生的误差导致该方法试验精度不高，需要反复对传动轴拆分、复装才能达到平衡要求，工作量巨大，影响生产效率。此外，对于在表面做过特殊工艺处理的航空发动机传动轴，不允许在动平衡后再去除零件表面的材料，很显然，现有的高速动平衡修复方法不适用于该类传动轴的动平衡去料要求。

发明内容

本发明提供了一种用于柔性转子动平衡的平衡块及去重平衡方法，以解决现有的柔性转子的动平衡控制方法导致的操作繁琐、影响生产效率且不适用于经特殊工艺处理的传动轴的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种用于柔性转子动平衡的平衡块，用于对作为柔性转子的传动轴的动平衡进行控制，平衡块整体呈空心薄壁轴结构，包括用于紧固至传动轴上的连接段及用于经去重处理以满足传动轴的动平衡要求的去重段，去重段包括沿周向均布的四个弧形齿，相邻两弧形齿之间形成U形槽，弧形齿与U形槽在平衡块的周向上交替均布。

进一步地，连接段的端面沿轴向延伸两个相对的弧形凸台，两个弧形凸台上对称开设用于与传动轴连接的连接孔。

进一步地，弧形凸台沿轴向的中心线与任一U形槽的中心线共线，连接孔位于中心线上。

根据本发明的另一方面，还提供一种用于柔性转子的去重平衡方法，应用上述的平衡块，该去重平衡方法包括：

在传动轴上加载平衡块，并测量加载后的传动轴在指定转速条件下的不平衡量值及确定不平衡重点方向与指定基准点形成的第一夹角；

根据不平衡量值计算平衡块上需去除的重量；

根据第一夹角确定平衡块上待去料的弧形齿；

根据第一夹角及需去除的重量计算待去料的弧形齿对应的去料长度；

取下平衡块并按计算出的去料长度加工去除待去料的弧形齿；

复装加工后的平衡块，以满足传动轴的动平衡要求。

进一步地，指定基准点选取平衡块上的任一连接孔中心。

进一步地，根据不平衡量值计算平衡块上需去除的重量基于以下公式获得：

M_平×L_平＝U