一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107702854A(43)申请公布日2018.02.16(21)申请号201710557989.X(22)申请日2017.07.10(71)申请人北京航天动力研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号（北京9200信箱11分箱）(72)发明人窦唯刘洋姜绪强闫宇龙刘洪杰吴霖李铭张召磊叶小明夏德新(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人陈鹏(51)Int.Cl.G01M1/04(2006.01)G01M1/22(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法(57)摘要一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法，包括如下步骤：步骤一、利用有限元算法对涡轮泵柔性转子进行动特性计算，并结合高速动平衡品质一致性控制方法，确定涡轮泵柔性转子高速动平衡参数和指标；步骤二、进行涡轮泵柔性转子的装配，并将涡轮泵柔性转子安装在高速动平衡机上，进行位移传感器的安装及调试；步骤三、对涡轮泵柔性转子进行去重平衡及高速动平衡效果的反复拆装一致性测试；步骤四、根据步骤一～步骤三中的测试结果，进行涡轮泵装配。本发明解决了其他高速动平衡方法及其精度无法适用于涡轮泵装配及使用条件的问题。CN107702854ACN107702854A权利要求书1/2页1.一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用有限元算法对涡轮泵柔性转子进行动特性计算，并结合高速动平衡品质一致性控制方法，确定涡轮泵柔性转子高速动平衡参数和指标；步骤二、进行涡轮泵柔性转子的装配，并将涡轮泵柔性转子安装在高速动平衡机上，进行位移传感器的安装及调试；步骤三、对涡轮泵柔性转子进行去重平衡及高速动平衡效果的反复拆装一致性测试；步骤四、根据步骤一～步骤三中的测试结果，进行涡轮泵装配。2.根据权利要求1所述的一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤如下：步骤1.1：采用有限元算法对涡轮泵柔性转子进行动特性计算，确定涡轮泵柔性转子的一阶临界转速ω1，二阶临界转速ω2，三阶临界转速ω3；选择满足ω2<0.8×ωmax的高速动平衡机，其中，ωmax为高速动平衡机最高平衡转速；根据一阶临界转速ω1，二阶临界转速ω2，以及涡轮泵工作转速ωn，确定涡轮泵柔性转子需要平衡的转速区间；步骤1.2：根据涡轮泵转子不平衡响应及振动的仿真结果，确定高速动平衡机摆架地角螺栓的拧紧力矩Tb、转接工装与摆架的螺栓连接力矩Tgb、转接工装自身的螺栓力矩标准Tg；根据涡轮泵柔性转子的转速、振动参数计算轴承的运转发热功率W，确定高速动平衡冷却润滑油温度T冷、压力P冷和流量m冷的取值范围；根据涡轮泵柔性转子高速动平衡时的升速率，确定高速动平衡机内真空度P真空取值范围；步骤1.3：利用高速动平衡品质一致性控制方法，确定该型号涡轮泵柔性转子高速动平衡品质一致性的平衡品质控制参数指标，包括各级集中质量圆盘的外圆跳动量P、轴系拧紧力矩T以及转子与动平衡机的对中度U；步骤1.4：根据涡轮泵转子的集中质量圆盘的材料、尺寸、在轴上的位置分布，制定振动位移测量方式，选择位移传感器型号；根据涡轮泵柔性转子弹性支承结构的材料、尺寸以及轴承的形式，制定弹性支承应力及轴承温度测量方式，确定温度传感器型号；步骤1.5：根据涡轮泵柔性转子动特性仿真的瞬态、稳态不平衡响应结果，确定涡轮泵高速动平衡振动位移指标上限A，并确定涡轮泵柔性转子反复拆装后的振动位移指标上限n×A中n的取值，再根据涡轮泵柔性转子动特性仿真结中的轴系振型确定去重平面位置。3.根据权利要求2所述的一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤如下：步骤2.1：按步骤1.3中确定的各个集中质量圆盘位置的跳动量P、柔性转子轴系螺母的压紧力矩T的参数要求，进行涡轮泵柔性转子的装配；步骤2.2：按步骤1.2中确定的高速动平衡机摆架地角螺栓的拧紧力矩Tb、转接工装与摆架的螺栓连接力矩Tgb、转接工装自身的螺栓力矩标准Tg以及步骤1.3中确定的一致性控制参数涡轮泵柔性转子与高速动平衡机的连接对中度U的参数要求，将涡轮泵柔性转子安装在高速动平衡机上；步骤2.3：根据步骤一中有限元动特性仿真计算结果，并根据步骤1.4中确定的位移测量方式和传感器的类型，进行高速动平衡位移传感器的安装及调试，并确定位移传感器与集中质量圆盘的间隙上限、间隙下限。2CN107702854A权利要求书2/2页4.根据权利要求3所述的一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法，其特征在于，所述步骤三的具体步骤如下：步骤3.1：启动高速动