一种用于核心机单元体整体平衡的软支承摆架装置

摘要

本实用新型公开了一种用于核心机单元体整体平衡的软支承摆架装置。软支承摆架底座上设软支承摆架刚度板，软支承摆架刚度板侧面设传感器，软支承摆架刚度板上装用于支承核心机单元体轴部的支承瓦座和轴瓦，轴瓦用于支承被测量件核心机单元体的轴部；设置了带有上下安装块、刚度筋和摆架保护机构的软支承摆架刚度板，通过上下安装块分离设置两端以及用刚度筋做两端间的振动介质，再用摆架保护机构对刚度筋振动保护，从而将核心机单元体的不平衡测量转移到刚度筋，进而通过传感器测量刚度筋处振动振幅反映不平衡量。本实用新型用于解决了测量核心机单元体在高压转子压入机匣过程中引入的新不平衡量的问题，有更大的振动信号，更高的测量精度。

说明书

技术领域

本实用新型涉及动平衡领域的一种支承摆架装置，尤其涉及航空发动机的核心机单元体整体平衡领域的一种用于核心机单元体整体平衡的软支承摆架装置。

背景技术

核心机单元体由转子，静子机匣，轴承支承等组成，其中转子由压气机转子和高压涡轮转子组成，若转子残余不平衡量没有达到要求，在工作过程中会引起较大的机械振动，严重影响航空发动机的工作性能，直接影响航空发动机的使用寿命。目前高压转子在加工装配过程中会采用各种技术手段减小转子的不平衡量，并且严格按照设计要求完成多步平衡，但在将高压转子装入机匣过程中，还是会引入不平衡量。按照目前核心机单元体的平衡工艺仍有较高概率会出现核心机单元体整体振动超出要求的的情况发生。因此有必要在完成核心机单元体的整体装配后，在尽可能接近发动机真实工作状态下对核心机单元体再做一次整体动平衡。目

前国内通常使用硬支承摆架装置仅对核心机单元体转子进行平衡，如果直接将硬支承摆架装置应用于核心机单元体的平衡，会由于核心机单元体整体中存在阻尼结构，并且硬支承摆架刚性强，造成测试时核心机单元体的振动优先被核心机单元体本身结构中的阻尼吸收一部分，使得动平衡测试的信号减弱进而影响到整体动平衡的精度的问题。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种用于核心机单元体整体动平衡的软支承摆架装置，用于解决采用硬支承摆架对核心机单元体进行整体动平衡时的振动信号小，测量精度不足的问题，实现对核心机单元体的高精度动平衡测量。

本实用新型的技术方案是：

软支承摆架装置主要由支承瓦座、软支承摆架刚度板、软支承摆架底座和传感器组成；软支承摆架底座置于底部，软支承摆架底座上面放置软支承摆架刚度板，软支承摆架刚度板侧面布置传感器，软支承摆架刚度板上面安装支承瓦座，支承瓦座上放置轴瓦，轴瓦用于支承被测量件核心机单元体的轴部。

所述的软支承摆架刚度板主要由下安装块、刚度筋、摆架保护机构和上安装块组成；上安装块和下安装块分别位于上方和下方，上安装块和下安装块之间设置有刚度筋和摆架保护机构，多个刚度筋间隔布置。

所述的上安装块的侧面还安装有用于安装固定传感器的传感器安装板，传感器上端固定安装于上安装块，下端固定连接于下安装块。

所述的上安装块和下安装块之间设置有三个刚度筋，其中两个刚度筋位于上安装块和下安装块的两侧之间，剩余的一个刚度筋位于上安装块和下安装块中部之间。

所述的刚度筋中间局部加厚设置。

所述的刚度筋采用弹簧钢制作。

所述的摆架保护机构主要由固定板、气缸固定块、两滑动楔块导向块、固定楔块、滑动楔块、拉块和气缸组成；固定楔块安装固定在上安装块底面，固定板安装固定在下安装块顶面，传感器下端固定于固定板，气缸通过气缸固定块安装固定在固定板上，两个滑动楔块导向块分别固定安装在固定板的两侧，两个滑动楔块导向块上开有导向槽，滑动楔块两侧嵌装在两侧滑动楔块导向块的导向槽中沿导向槽上下滑动，气缸的气杆朝下且和拉块的底部固定连接，拉块的顶部和滑动楔块侧面固定连接。

所述的软支承摆架底座主要由底座和移动机构组成，其中底座用于直接与平衡机底座连接，测量时为固定部分；移动机构置于底座底部，用于带动底座沿垂直于被测量件核心机单元体轴向的水平方向移动。

现有技术通常采用硬支撑对核心机单元体支承，进而测量核心机单元体动平衡，然而硬支撑这样的固有频率会显著较高，使得核心机单元体的振动会被核心机单元体自身内部的阻尼机构吸收，无法实现准确的平衡测量。

而本实用新型通过设置了一种特殊的软支承结构进行对核心机单元体进行支承，且将传感器的测量位置转移到软支承结构内部的刚度筋处，使得结构的固有频率和扭转频率均显著低于核心机单元体的工作频率，不会影响测量时核心机单元体的振动，实现核心机单元体不平衡量的准确测量。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型装置可以用于对核心机单元体进行整体动平衡，用于解决了测量核心机单元体在高压转子压入机匣过程中引入的新不平衡量的问题。并且本装置软支承摆架结构在保证安全性及可靠性的同时，比硬支承摆架结构有更大的振动信号，更高的测量精度，符合核心机单元体对动平衡工艺的要求。

附图说明

图1是本实用新型软支承摆架装置示意图。

图2是本实用新型软支承摆架装置爆炸图。

图3是本实用新型软支承摆架刚度板爆炸图。

图4是本实用新型软支承摆架底座爆炸图。

图5是本实用新型实际操作示意图。

图6是本实用新型刚度筋示意图。

图7是本实用新型摆架保护机构爆炸图。

图中：A0软支承摆架装置，A0.1支承瓦座，A0.2软支承摆架刚度板，A0.3软支承摆架底座，A0.4传感器；A0.2.1下安装块，A0.2.2刚度筋，A0.2.3摆架保护机构，A0.2.4上安装块，A0.2.5传感器安装板；A0.3.1底座，A0.3.2移动机构；固定板A0.2.3.1，气缸固定块A0.2.3.2，滑动楔块导向块A0.2.3.3，固定楔块A0.2.3.4，滑动楔块A0.2.3.5，拉块A0.2.3.6，气缸A0.2.3.7；B平衡机底座，C瓦座，D被测量件核心机单元体，E万向联轴节，F驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本实用新型作进一步说明。

如图5所示，软支承摆架装置A0通过键定位固定安装在平衡机底座B上，被测量件核心机单元体D两端通过轴瓦C置于两个软支承摆架装置A0上配合连接。平衡机驱动装置F同样通过键定位固定安装在平衡机底座B上，平衡机驱动装置F与被测量件核心机单元体D一端通过万向联轴节E连接。

软支承摆架装置A0上安装有一移动机构A0.3.2(图4)，转动移动机构A0.3.2可实现软支承摆架装置A0在平衡机底座B上沿垂直于核心机单元体D旋转轴轴向地移动，实现被测量件核心机单元体D在合适的位置与软支承摆架A0的配合链接，以达到被测量件核心机单元体D动平衡测量的目的。

如图1和图2所示，软支承摆架装置A0主要由支承瓦座A0.1、软支承摆架刚度板A0.2、软支承摆架底座A0.3和传感器A0.4组成；软支承摆架底座A0.3置于底部，软支承摆架底座A0.3上面放置软支承摆架刚度板A0.2，软支承摆架刚度板A0.2侧面布置传感器A0.4，软支承摆架刚度板A0.2上面固定安装支承瓦座A0.1，支承瓦座A0.1上放置轴瓦C，轴瓦C用于支承被测量件核心机单元体D的轴部，支承瓦座A0.1与轴瓦C配合，起到支承核心机单元体D的作用。

具体实施中，被测量件核心机单元体D为内部带有阻尼机构的转子结构形式。

如图3所示，软支承摆架刚度板A0.2主要由下安装块A0.2.1、刚度筋A0.2.2、摆架保护机构A0.2.3和上安装块A0.2.4组成；上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1分别位于上方和下方，上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1之间设置有多个刚度筋A0.2.2和摆架保护机构A0.2.3，多个刚度筋A0.2.2间隔布置，每个刚度筋A0.2.2上端固定连接上安装块A0.2.4，下端固定连接下安装块A0.2.1，刚度筋A0.2.2和摆架保护机构A0.2.3不接触连接。

上安装块A0.2.4的侧面还安装有用于安装固定传感器A0.4的传感器安装板A0.2.5，传感器A0.4安装在传感器安装板A0.2.5上，传感器A0.4上端固定安装于上安装块A0.2.4，下端固定连接于下安装块A0.2.1，具体实施中，传感器A0.4下端的探测杆活动穿过刚度筋A0.2.2上的大通孔后和摆架保护机构A0.2.3固定连接。

上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1之间设置有三个刚度筋A0.2.2，其中两个刚度筋A0.2.2位于上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1的两侧之间，剩余的一个刚度筋A0.2.2位于上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1中部之间。

具体实施设置两个摆架保护机构A0.2.3，位于三个刚度筋A0.2.2的相邻两个之间。

软支承摆架刚度板A0.2采用分体式结构，刚度筋A0.2.2与下安装块A0.2.1和上安装块A0.2.4之间通过加工公差保证配合精度，方便后期对于刚度筋A0.2.2的更换。

核心机单元体D具有特殊性(旋转部分质量小于整体质量的二分之一，非旋转部分的寄生质量很大，同时由于机匣的存在会将两软支承摆架装置A0连接在一起形成类似浮台的机构)，刚度筋A0.2.2的设计同时要考虑其平动的固有频率和刚度筋A0.2.2的承载能力。

刚度筋A0.2.2的结构如图6所示，刚度筋A0.2.2中间局部加厚设置，增加了刚度筋A0.2.2的承载能力，在保证了固有频率较低的同时又增强了刚度筋A0.2.2的承载能力，能满足刚度筋A0.2.2的设计。

被测量件核心机单元体D外壳机匣会与两软支承摆架装置A0连接形成浮台，在软支承摆架刚度板A0.2设计时不仅要降低整体的平动固有频率，同时还要降低软支承摆架刚度板A0.2的扭动频率，具体实施采用三根刚度筋A0.2.2的支承形式，如图3所示，一根刚度筋A0.2.2支承于中间，另外两根刚度筋A0.2.2尽可能的向两侧支承，增加支承间距以达到降低扭转频率的效果。

这样使得软支承摆架刚度板A0.2在能够支承寄生质量很重的核心机单元体D的同时，软支承摆架A0.2的测量方向(即平动方向)的固有频率和扭转频率都远低于核心机单元体D的工作频率，从而满足软支承摆架测量转速不小于摆架固有频率三倍的要求。

如图7所示，摆架保护机构A0.2.3主要由固定板A0.2.3.1、气缸固定块A0.2.3.2、两滑动楔块导向块A0.2.3.3、固定楔块A0.2.3.4、滑动楔块A0.2.3.5、拉块A0.2.3.6和气缸A0.2.3.7组成；固定楔块A0.2.3.4安装固定在上安装块A0.2.4底面，固定板A0.2.3.1安装固定在下安装块A0.2.1顶面，传感器A0.4下端固定于固定板A0.2.3.1，具体地传感器A0.4下端的探测杆活动穿过刚度筋A0.2.2上的大通孔后和摆架保护机构A0.2.3的固定板A0.2.3.1固定连接。气缸A0.2.3.7通过气缸固定块A0.2.3.2安装固定在固定板A0.2.3.1上，两个滑动楔块导向块A0.2.3.3分别固定安装在固定板A0.2.3.1的两侧，两个滑动楔块导向块A0.2.3.3上开有导向槽，滑动楔块A0.2.3.5两侧嵌装在两侧滑动楔块导向块A0.2.3.3的导向槽中沿导向槽上下滑动，气缸A0.2.3.7的气杆朝下且和拉块A0.2.3.6的底部固定连接，拉块A0.2.3.6的顶部和滑动楔块A0.2.3.5侧面固定连接。

固定板A0.2.3.1安装固定在下安装块A0.2.1上通过螺栓连接，气缸A0.2.3.7安装在气缸固定块A0.2.3.2上，气缸固定块A0.2.3.2通过螺栓连接在固定板A0.2.3.1上；有两滑动楔块导向块A0.2.3.3通过螺栓连接在固定板A0.2.3.1，两滑动楔块导向块A0.2.3.3上开有导向槽可使得滑动楔块A0.2.3.5沿导向槽上下滑动。固定楔块A0.2.3.4通过螺栓与在上安装块A0.2.4连接固定，拉块A0.2.3.6同时与气缸A0.2.3.7和滑动楔块A0.2.3.5连接。

当被测量件核心机单元体D在升速和降速时，气缸A0.2.3.7气杆收回，拉块A0.2.3.6推动滑动楔块A0.2.3.5向上滑动，滑动楔块A0.2.3.5与固定楔块A0.2.3.4接触，使摆架上部分与下部分固定，限制了摆架刚度筋的变形抖动，从而解决了被测量件核心机单元体D升降速时转速在通过摆架固有频率段时产生过大振动的问题，起到保护设备安全运行的作用。

当被测量件核心机单元体D升到测量转速进行匀速旋转时，气缸A0.2.3.7气杆伸出，拉块A0.2.3.6拉动滑动楔块A0.2.3.5向下滑动，滑动楔块A0.2.3.5与固定楔块A0.2.3.4脱开，摆架上部分自由度被解放，摆架刚度筋可以正常产生响应振动，由于转速已经远超过固有频率，此时振动幅度已经可以满足设备的安全运行条件，传感器开始正常采集振动信息，完成测量。

如图4所示，软支承摆架底座A0.3主要由底座A0.3.1和移动机构A0.3.2组成，其中底座A0.3.1用于直接与平衡机底座B连接，测量时为固定部分；移动机构A0.3.2置于底座A0.3.1底部，用于带动底座A0.3.1沿垂直于被测量件核心机单元体D轴向的水平方向移动。

具体实施中，移动机构A0.3.2主要由两链轮和两轴承座及一根移动轴组成，起到软支承摆架装置A0在平衡机底座B上移动的作用。

本实用新型具体工作过程是：

将两套软支承摆架装置A0和平衡机驱动装置F均通过键定位固定安装在平衡机底座B上，将被测量件核心机单元体D两端通过轴瓦C置于两套软支承摆架装置A0上，平衡机驱动装置F与被测量件核心机单元体D一端通过万向联轴节E连接驱动被测量件核心机单元体D旋转，然后：

T1：如图5，松开两套软支承摆架装置A0与平衡机底座B的连接，通过转动移动机构A0.3.2将两套软支承摆架装置A0在平衡机底座B上移动至合适的位置；

T2：如图5，将轴瓦C安装到软支承摆架装置A0顶部并压紧固定，将被测量件核心机单元体D吊装到瓦座C上，如位置有细微偏差再通过转动移动机构A0.3.2进行位置上的细微调整；

T3：如图5，使用内六角螺栓将平衡机驱动装置F经万向联轴节E与被测量件核心机单元体D的一端连接，在检查被测量件核心机单元体D与轴瓦C和万向联轴节E之间的相对位置符合被测量件核心机单元体D的动平衡要后。锁紧软支承摆架装置A0与平衡机底座B之间的连接螺栓。

如安装过程中需要调整万向联轴节E与被测量件核心机单元体D的相对位置可再通过转动移动机构A0.3.2来实现。

T4：按照动平衡要求设定好被测量件核心机单元体D的动平衡参数(平衡转速，动平衡合格要求，转子半径，支承位置等参数)后即启动动平衡机，平衡机驱动装置F工作，通过万向联轴节E带动被测量件核心机单元体D旋转：

一开始升速时，气缸A0.2.3.7气杆收回，拉块A0.2.3.6推动滑动楔块A0.2.3.5向上滑动，滑动楔块A0.2.3.5与固定楔块A0.2.3.4接触，使摆架上部分与下部分固定，即上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1之间压紧接触，上安装块A0.2.4无法自由振动；

到达测量转速后，气缸A0.2.3.7气杆伸出时拉块A0.2.3.6拉动滑动楔块A0.2.3.5向下滑动，滑动楔块A0.2.3.5与固定楔块A0.2.3.4脱开，摆架上部分自由度被解放，即上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1之间脱离不固定，上安装块A0.2.4自由振动，被测量件核心机单元体D在测量转速下的振动会通过轴瓦C和支承瓦座A0.1传递到刚度筋A0.2.2上产生振动响应，最终被传感器A0.4测量A0.2.2振动的振幅，从而达到被测量件核心机单元体D动平衡测量的目的；

测量后进行降速时，气缸A0.2.3.7气杆再次收回，拉块A0.2.3.6推动滑动楔块A0.2.3.5向上滑动，滑动楔块A0.2.3.5与固定楔块A0.2.3.4接触，使摆架上部分与下部分固定直至转速降至零，即上安装块A0.2.4和下安装块A0.2.1之间压紧接触，上安装块A0.2.4无法自由振动，整个测量流程结束。

由此，本实用新型是设置了带有上下安装块、刚度筋A0.2.2和摆架保护机构A0.2.3的软支承摆架刚度板A0.2，通过上下安装块分离设置形成两端以及用刚度筋A0.2.2做两端之间的振动介质，再用摆架保护机构A0.2.3对刚度筋A0.2.2进行振动保护，从而将核心机单元体D的不平衡测量转移到刚度筋A0.2.2，进而通过传感器A0.4测量刚度筋A0.2.2处的振动振幅进而反映作为核心机单元体D动平衡的不平衡量，能够实现为核心机单元体D动平衡不平衡量更准确的测量。