本發(fā)明涉及一種用于高速渦輪泵柔性轉(zhuǎn)子在重復(fù)裝配時的高速動平衡品質(zhì)一致性控制方法,特別是液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)的渦輪泵組合轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù):
進(jìn)入21世紀(jì),世界各國競相爭奪太空戰(zhàn)略地位,載人航天和深空探測活動重新受到重視,特別是運載火箭的更新?lián)Q代速度加快,引領(lǐng)航天推進(jìn)技術(shù)飛速發(fā)展。
氫氧發(fā)動機(jī)渦輪泵作為輸送液氫液氧的關(guān)鍵組件,其運行狀態(tài)直接影響火箭發(fā)動機(jī)整機(jī)的性能和可靠性。目前,國內(nèi)外氫氧發(fā)動機(jī)渦輪泵的工作轉(zhuǎn)速普遍較高,常采用工作在一、二階甚至二、三階臨界轉(zhuǎn)速之間的柔性轉(zhuǎn)子設(shè)計。高轉(zhuǎn)速給渦輪泵轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)工作帶來了挑戰(zhàn),必須采用高速動平衡工藝對其進(jìn)行平衡,以使轉(zhuǎn)子在工作轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)平穩(wěn),振幅處于設(shè)計允許范圍內(nèi)。對于工作轉(zhuǎn)速較高的渦輪泵轉(zhuǎn)子來說(>40000r/min),由于高轉(zhuǎn)速帶來的過臨界振動問題給高速動平衡的平衡精度乃至整個工藝方法,以及平衡系統(tǒng)和組合轉(zhuǎn)子的安全性等提出了更高的要求。液體火箭發(fā)動機(jī)服役對象(運載火箭)的高成本特點和高穩(wěn)定性要求,使得對其質(zhì)量控制非常嚴(yán)苛。渦輪泵組合轉(zhuǎn)子通常包括了轉(zhuǎn)軸、誘導(dǎo)輪、離心輪、渦輪、軸套、壓緊螺母、墊片、軸承、支承等零部件,而渦輪泵的整體結(jié)構(gòu)特點決定了其轉(zhuǎn)子在高速動平衡后,需要將組合轉(zhuǎn)子分解為零件狀態(tài),才能與渦輪泵殼體進(jìn)行最后的總裝。而由于渦輪泵軸系上各零件配合關(guān)系復(fù)雜(有螺紋連接、花鍵連接、定位面連接,配合包括過盈配合、過渡配合和間隙配合),因此在組合轉(zhuǎn)子反復(fù)裝配-分解后,由于軸系上零件配合關(guān)系的小幅改變,勢必會引起整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡品質(zhì)變化,使原本平衡好的轉(zhuǎn)子,振動位移再度超標(biāo)。在本發(fā)明前,高速動平衡品質(zhì)一致性控制技術(shù)在國內(nèi)液體火箭發(fā)動機(jī)領(lǐng)域尚屬空白,國內(nèi)其他領(lǐng)域高速動平衡存在的主要問題就是:高速動平衡的效果在轉(zhuǎn)子反復(fù)裝配-分解后明顯下降,具體來說,經(jīng)過高速動平衡的轉(zhuǎn)子,一般在重復(fù)裝配-分解一次后,過臨界轉(zhuǎn)速處的振動位移通常明顯放大三倍以上。而實際上不止液體火箭發(fā)動機(jī),旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)內(nèi)相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)子在高速動平衡后都需要分解為零件狀態(tài)并重新安裝至機(jī)械殼體內(nèi),因此,高速動平衡品質(zhì)的一致性控制,是制約旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)精度、運轉(zhuǎn)效率的突出矛盾,且目前無有效的控制方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出了一種渦輪泵柔性轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性控制方法,克服現(xiàn)有高速動平衡效果在軸系反復(fù)裝配-分解時一致性差的顯著缺點,對轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)的一致性控制好,轉(zhuǎn)子平衡后的振動位移水平不受軸系結(jié)構(gòu)反復(fù)裝配-分解的影響(重復(fù)裝配-分解后振動位移放大系數(shù)<1.2)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種渦輪泵柔性轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性控制方法,包括如下步驟:
步驟一、裝配渦輪泵組合轉(zhuǎn)子,找到渦輪泵組合轉(zhuǎn)子的泵葉輪、渦輪以及連接法蘭等集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量最小值p0,i,并對渦輪組合轉(zhuǎn)子的各零件的角向相對位置進(jìn)行劃線標(biāo)記;下標(biāo)0表示外圓跳動量初始最小值,i表示第i個集中質(zhì)量圓盤,對任意渦輪泵組合轉(zhuǎn)子,i=1,2,…,n,n為正整數(shù);
步驟二、在步驟一確定的外圓跳動量最小值狀態(tài)下,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移a0;
步驟三、拆卸渦輪泵組合轉(zhuǎn)子,各零件不按照劃線進(jìn)行重新裝配,仍控制渦輪泵組合轉(zhuǎn)子泵葉輪、渦輪以及連接法蘭等集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量至步驟一中外圓跳動量最小值狀態(tài),進(jìn)行高速動平衡試驗,記錄轉(zhuǎn)子振動位移a1;若a1>1.2a0,則渦輪泵組合轉(zhuǎn)子在高速動平衡時需按步驟一中的劃線裝配;否則,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子在高速動平衡時不需要按步驟一中的劃線裝配;
步驟四、渦輪泵組合轉(zhuǎn)子重新裝配,增大第1個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量p0,1至pj,1,保持其他集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量為p0,2,p0,3,…,p0,n,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,1;j為正整數(shù);
步驟五、j=j(luò)+1,重復(fù)步驟四,直至轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,1>1.2a0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的第1個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量上限pj+1,1;
步驟六、保持調(diào)整后的前i-1個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量不變,增大第i個集中質(zhì)量圓盤的跳動量p0,i至pj,i,保持第i+1至第n個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量為p0,i+1,…,p0,n,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,i;
步驟七、j=j(luò)+1,重復(fù)步驟六,直至轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,i>1.2a0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的第i個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量上限pj+1,i;i=i+1,當(dāng)i>n時,進(jìn)入步驟八,否則返回步驟六;
步驟八、如果渦輪泵組合轉(zhuǎn)子為工作在一階臨界轉(zhuǎn)速與二階臨界轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)子,進(jìn)入步驟十五;如果渦輪泵組合轉(zhuǎn)子為工作在二階臨界轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)子,進(jìn)入步驟九;
步驟九、按照步驟一中渦輪泵組合轉(zhuǎn)子泵葉輪、渦輪以及連接法蘭處的外圓跳動量最小值p0i、軸系擰緊力矩t0對渦輪泵組合轉(zhuǎn)子重新裝配并進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移at0;
步驟十、減小軸系擰緊力矩t0至tk,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移atk,k為正整數(shù);
步驟十一、k=k+1,重復(fù)步驟十,直至轉(zhuǎn)子振動位移atk>1.2at0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的軸系擰緊力矩下限tk+1;
步驟十二、按照步驟一中渦輪泵組合轉(zhuǎn)子泵葉輪、渦輪以及連接法蘭處的外圓跳動量最小值p0i、軸系擰緊力矩t0、轉(zhuǎn)子對中度u0對渦輪泵組合轉(zhuǎn)子重新裝配并進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移au0;
步驟十三、增大轉(zhuǎn)子對中度u0至um,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移aum,m為正整數(shù);
步驟十四、m=m+1,重復(fù)步驟十三,直至轉(zhuǎn)子振動位移aum>1.2au0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的轉(zhuǎn)子對中度上限um+1;進(jìn)入步驟十六;
步驟十五、根據(jù)步驟一確定的劃線、最終獲得的集中質(zhì)量圓盤外圓跳動量上限進(jìn)行渦輪泵組合轉(zhuǎn)子裝配,方法結(jié)束;
步驟十六、根據(jù)步驟一確定的劃線、最終獲得的集中質(zhì)量圓盤外圓跳動量上限、軸系擰緊力矩下限、轉(zhuǎn)子對中度上限進(jìn)行渦輪泵組合轉(zhuǎn)子裝配。
所述步驟一中軸系各零件包括轉(zhuǎn)軸、誘導(dǎo)輪、離心輪、渦輪、軸套、壓緊螺母、墊片、軸承、支承,其中外徑尺寸>2.5倍軸外徑的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)為集中質(zhì)量圓盤。
所述步驟一中集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量最小值p0,i不大于0.05mm。
所述步驟四、步驟五、步驟六或步驟七中,集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量的調(diào)整步長不大于0.005mm。
所述步驟九中渦輪泵組合轉(zhuǎn)子軸系擰緊力矩t0=7.5×螺紋大徑。
所述步驟十或步驟十一中,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子軸系擰緊力矩tk的調(diào)整步長不大于t0/100。
所述步驟十二中,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子對中度u0不大于軸徑/600。
所述步驟十三或步驟十四中,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子對中度um的調(diào)整步長不大于0.005mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
(1)本發(fā)明提高了渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性,使組合轉(zhuǎn)子的高速動平衡效果不受轉(zhuǎn)子裝配-分解的影響。通過高速動平衡品質(zhì)一致性控制技術(shù),可達(dá)到渦輪泵轉(zhuǎn)子在平衡后,盡管經(jīng)過多次反復(fù)裝配-分解,仍然能夠保證振動位移水平在120μm以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同尺寸量級(φ300mm×400mm~φ600mm×700mm)的渦輪泵轉(zhuǎn)子過臨界轉(zhuǎn)速振動位移300μm的行業(yè)水準(zhǔn)(不進(jìn)行一致性控制)。
(2)本發(fā)明提高了渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡合格率和交付效率。目前行業(yè)內(nèi)判斷渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡一致性的方法主要依靠重復(fù)性試驗,即轉(zhuǎn)子經(jīng)過高速動平衡后,通過重復(fù)裝配-分解進(jìn)行運轉(zhuǎn)試驗,記錄轉(zhuǎn)子的振動位移,并要求<300μm,而整個過程沒有任何控制手段,較容易發(fā)生重復(fù)性不合格的情況,隨即需要對轉(zhuǎn)子重新進(jìn)行高速動平衡,一方面造成平衡品質(zhì)失控,另一方也大幅降低了產(chǎn)品的交付效率。
(3)應(yīng)用本發(fā)明所述的高速動平衡品質(zhì)一致性控制方法,可以達(dá)到有效控制組合轉(zhuǎn)子拆裝后振動位移散差的目的,同時也大幅提升了產(chǎn)品的交付效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的高速動平衡關(guān)鍵工藝參數(shù);
圖2為本發(fā)明提供的渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)拆裝一致性控制流程;
具體實施方式
本發(fā)明提出了影響液體火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵組合轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的五類工藝參數(shù),包括軸系的對接法蘭螺栓及壓緊螺母擰緊力矩、轉(zhuǎn)子對接的同心度、組合轉(zhuǎn)子各零件的安裝偏角、高速動平衡擺架的剛性以及組合轉(zhuǎn)子的裝配參數(shù),如附圖1所示,這五類參數(shù)中,安裝偏角、動平衡擺架剛性屬于試驗臺工藝可調(diào)可控參數(shù),而轉(zhuǎn)子對接的同心度、軸系壓緊螺母的擰緊力矩、組合轉(zhuǎn)子的裝配參數(shù)屬于產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)范疇(范圍值),需要通過高速動平衡工藝確定其設(shè)計合理性。針對這些參數(shù)進(jìn)行了理論和試驗研究,最終得到了本發(fā)明所提出的高速動平衡一致性控制方法。
組合轉(zhuǎn)子的裝配精度對高速動平衡及動平衡工藝一致性的結(jié)果起決定性作用。通過研究發(fā)現(xiàn)如果組合轉(zhuǎn)子裝配的過程中所要求控制的因素(比如輪盤跳動量、不對中度、力矩、裝配周向位置等)設(shè)計不符合要求,會導(dǎo)致動平衡重復(fù)性試驗的過程中振動數(shù)據(jù)一致性不好。實際上,當(dāng)裝配工藝參數(shù)達(dá)不到要求的情況下或裝配一致性不好的情況下,進(jìn)行高速動平衡和裝配轉(zhuǎn)子進(jìn)行的重復(fù)性試驗都沒有意義。
為此開展關(guān)鍵工藝參數(shù)對柔性轉(zhuǎn)子高速動平衡的影響效果研究,對提升動平衡精度和控制動平衡重復(fù)裝配一致性具有重要意義。按照附圖2的一致性控制研究流程,深入掌握關(guān)鍵工藝參數(shù)不同對渦輪泵高速動平衡的影響,可以得到使渦輪泵高速動平衡品質(zhì)一致性得到有效控制的工藝參數(shù)收斂區(qū),即附圖2中p、t、u等參數(shù)的收斂值。收斂值作為渦輪泵高速動平衡時品質(zhì)一致性的關(guān)鍵控制參數(shù),在渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡及其后的總裝時要嚴(yán)格按照上述工藝參數(shù)取值進(jìn)行,并做好檢查記錄,如此才能保證渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡后,其平衡效果能夠在多次反復(fù)裝配-分解時仍然保持,只要裝配控制參數(shù)達(dá)到工藝設(shè)計要求,組合轉(zhuǎn)子在反復(fù)裝配-分解后的振動位移量就滿足放大系數(shù)<1.2的控制能力。
如圖1、圖2所示,一種渦輪泵柔性轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性控制方法,包括如下步驟:
步驟一、裝配渦輪泵組合轉(zhuǎn)子,找到渦輪泵組合轉(zhuǎn)子的泵葉輪、渦輪以及連接法蘭等集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量最小值p0,i,并對渦輪組合轉(zhuǎn)子的各零件的角向相對位置進(jìn)行劃線標(biāo)記;下標(biāo)0表示外圓跳動量初始最小值,i表示第i個集中質(zhì)量圓盤,對任意渦輪泵組合轉(zhuǎn)子,i=1,2,…,n,n為正整數(shù);所述步驟一中軸系各零件包括轉(zhuǎn)軸、誘導(dǎo)輪、離心輪、渦輪、軸套、壓緊螺母、墊片、軸承、支承,其中外徑尺寸>2.5倍軸外徑的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)為集中質(zhì)量圓盤。所述步驟一中集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量最小值p0,i不大于0.05mm。
步驟二、在步驟一確定的外圓跳動量最小值狀態(tài)下,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移a0;
步驟三、拆卸渦輪泵組合轉(zhuǎn)子,各零件不按照劃線進(jìn)行重新裝配,仍控制渦輪泵組合轉(zhuǎn)子泵葉輪、渦輪以及連接法蘭等集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量至步驟一中外圓跳動量最小值狀態(tài),進(jìn)行高速動平衡試驗,記錄轉(zhuǎn)子振動位移a1;若a1>1.2a0,則渦輪泵組合轉(zhuǎn)子在高速動平衡時需按步驟一中的劃線裝配;否則,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子在高速動平衡時不需要按步驟一中的劃線裝配;
步驟四、渦輪泵組合轉(zhuǎn)子重新裝配,增大第1個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量p0,1至pj,1,保持其他集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量為p0,2,p0,3,…,p0,n,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,1;j為正整數(shù);
步驟五、j=j(luò)+1,重復(fù)步驟四,直至轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,1>1.2a0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的第1個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量上限pj+1,1;
步驟六、保持調(diào)整后的前i-1個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量不變,增大第i個集中質(zhì)量圓盤的跳動量p0,i至pj,i,保持第i+1至第n個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量為p0,i+1,…,p0,n,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,i;
步驟七、j=j(luò)+1,重復(fù)步驟六,直至轉(zhuǎn)子振動位移aj+1,i>1.2a0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的第i個集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量上限pj+1,i;i=i+1,當(dāng)i>n時,進(jìn)入步驟八,否則返回步驟六;
所述步驟四至步驟七中,集中質(zhì)量圓盤的外圓跳動量的調(diào)整步長不大于0.005mm。
步驟八、如果渦輪泵組合轉(zhuǎn)子為工作在一階臨界轉(zhuǎn)速與二階臨界轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)子,進(jìn)入步驟十五;如果渦輪泵組合轉(zhuǎn)子為工作在二階臨界轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)子,進(jìn)入步驟九;
步驟九、按照步驟一中渦輪泵組合轉(zhuǎn)子泵葉輪、渦輪以及連接法蘭處的外圓跳動量最小值p0i、軸系擰緊力矩t0對渦輪泵組合轉(zhuǎn)子重新裝配并進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移at0;所述步驟九中渦輪泵組合轉(zhuǎn)子軸系擰緊力矩t0=7.5×螺紋大徑。
步驟十、減小軸系擰緊力矩t0至tk,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移atk,k為正整數(shù);
步驟十一、k=k+1,重復(fù)步驟十,直至轉(zhuǎn)子振動位移atk>1.2at0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的軸系擰緊力矩下限tk+1;所述步驟十或步驟十一中,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子軸系擰緊力矩tk的調(diào)整步長不大于t0/100。
步驟十二、按照步驟一中渦輪泵組合轉(zhuǎn)子泵葉輪、渦輪以及連接法蘭處的外圓跳動量最小值p0i、軸系擰緊力矩t0、轉(zhuǎn)子對中度u0對渦輪泵組合轉(zhuǎn)子重新裝配并進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移au0;所述步驟十二中,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子對中度u0不大于軸徑/600。
步驟十三、增大轉(zhuǎn)子對中度u0至um,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移aum,m為正整數(shù);
步驟十四、m=m+1,重復(fù)步驟十三,直至轉(zhuǎn)子振動位移aum>1.2au0,則此時確定出用于保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的轉(zhuǎn)子對中度上限um+1;進(jìn)入步驟十六;所述步驟十三或步驟十四中,渦輪泵組合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子對中度um的調(diào)整步長不大于0.005mm。
步驟十五、在轉(zhuǎn)子高速動平衡及渦輪泵總裝時,根據(jù)步驟一確定的劃線、最終獲得的集中質(zhì)量圓盤外圓跳動量上限進(jìn)行渦輪泵組合轉(zhuǎn)子裝配,方法結(jié)束;
步驟十六、在轉(zhuǎn)子高速動平衡及渦輪泵總裝時,根據(jù)步驟一確定的劃線、最終獲得的集中質(zhì)量圓盤外圓跳動量上限、軸系擰緊力矩下限、轉(zhuǎn)子對中度上限進(jìn)行渦輪泵組合轉(zhuǎn)子裝配。
實施例1:
目前應(yīng)用該發(fā)明進(jìn)行高速動平衡品質(zhì)一致性制的渦輪泵轉(zhuǎn)子中,其中一個轉(zhuǎn)子為渦輪驅(qū)動的兩級離心泵結(jié)構(gòu),為工作在二階臨界轉(zhuǎn)速以上的柔性轉(zhuǎn)子,高速動平衡時,其軸系上集中質(zhì)量圓盤共4個:一級離心輪、二級離心輪、渦輪盤、軸系連接法蘭,即i=4。該型渦輪泵轉(zhuǎn)子應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行高速動平衡品質(zhì)一致性控制的步驟如下:
1)渦輪泵組合轉(zhuǎn)子裝配至轉(zhuǎn)子一級離心輪、二級離心輪、渦輪以及連接法蘭處的外圓跳動量最小值p0,1=0.03mm,p0,2=0.05mm,p0,3=0.05mm,p0,4=0.03mm,并對軸系上的誘導(dǎo)輪、壓緊螺母、離心輪、軸套、渦輪、轉(zhuǎn)軸的角向相對位置進(jìn)行劃線標(biāo)記;
2)進(jìn)行高速動平衡試驗,記錄轉(zhuǎn)子振動位移情況a0=85μm;
3)分解轉(zhuǎn)子,隨后不按照劃線裝配,但仍控制跳動量至p0,1<0.03mm,p0,2<0.05mm,p0,3<0.05mm,p0,4<0.03mm,進(jìn)行高速動平衡試驗,記錄轉(zhuǎn)子振動位移情況a1=255.3μm;
4)對比a0、a1振動位移情況,a1=255μm>1.2×a0(102μm),確定該型渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡時需嚴(yán)格按刻線裝配;
5)組合轉(zhuǎn)子重新裝配,此時增大一級離心輪外圓跳動量p0,1至p1,1=0.035mm,并保持二級離心輪、渦輪、連接法蘭處外圓跳動量p0,2<0.05mm,p0,3<0.05mm,p0,4<0.03mm,再進(jìn)行高速動平衡試驗,記錄轉(zhuǎn)子振動位移情況a2=91μm;
6)如此反復(fù)增大pj,1值,直至j=9時,一級離心輪跳動量p9,1=0.075mm,此時轉(zhuǎn)子振動位移aj+1=a10=108.5μm>1.2×a0,則確定出保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的一級離心輪跳動量最大值=p9,1=0.075mm;
7)保持一級離心輪跳動量p9,1=0.075mm不變,用同樣的方法按第5和第6步確定出二級離心輪跳動量、渦輪跳動量和轉(zhuǎn)接法蘭的最大控制跳動量分別為:p3,2=0.065mm,p7,3=0.085mm,p4,4=0.05mm;則該型渦輪泵轉(zhuǎn)子高速動平衡和總裝時各集中質(zhì)量圓盤的跳動量應(yīng)滿足:p9,1<0.075mm、p3,2<0.065mm,p7,3<0.085mm,p4,4<0.05mm;
8)由于該型渦輪泵轉(zhuǎn)子為工作在二階臨界轉(zhuǎn)速以上的柔性轉(zhuǎn)子,因此重新按照劃線,按照p0,1=0.03mm,p0,2=0.05mm,p0,3=0.05mm,p0,4=0.03mm的跳動量裝配好組合轉(zhuǎn)子,螺紋規(guī)格為m20,因此裝配時軸系的擰緊力矩為:t0=7.5×20=150n·m,并進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移at0=88μm;
9)組合轉(zhuǎn)子重新裝配,保持p0,1=0.03mm,p0,2=0.05mm,p0,3=0.05mm,p0,4=0.03mm不變,減小軸系擰緊力矩t0至t1,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移at1=91μm;
10)如此反復(fù)減小tk值,直至k=10時,軸系擰緊力矩tk=t10=135n·m,此時轉(zhuǎn)子振動位移at10=106.7μm>1.2×a0,則確定出保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的軸系壓緊力矩最小值=t10=135n·m;
11)重新按照劃線,按照p0,1=0.03mm,p0,2=0.05mm,p0,3=0.05mm,p0,4=0.03mm的跳動量,t0=150n·m裝配好組合轉(zhuǎn)子,由于轉(zhuǎn)軸的直徑=30mm,因此裝配時組合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子對中度取u0=30/600=0.05mm,并進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子的振動位移au0=92μm;
12)組合轉(zhuǎn)子重新裝配,保持p0,1=0.03mm,p0,2=0.05mm,p0,3=0.05mm,p0,4=0.03mm,t0=150n·m不變,增大轉(zhuǎn)子對中度u0至u1,進(jìn)行高速動平衡試驗,獲取轉(zhuǎn)子振動位移au1=99μm;
13)如此反復(fù)增大um值,直至m=4時,轉(zhuǎn)子對中度um=u4=0.07mm,此時轉(zhuǎn)子振動位移au4=117.2μm>1.2×a0,則確定出保證轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性的轉(zhuǎn)子對中度最大值=u4=0.07mm;
14)最終得到確保該型號渦輪泵組合轉(zhuǎn)子高速動平衡品質(zhì)一致性控制的工藝參數(shù):高速動平衡及渦輪泵總裝時a)應(yīng)按組合轉(zhuǎn)子上的零件劃線裝配;b)一級離心輪、二級離心輪、渦輪、轉(zhuǎn)接法蘭的外圓跳動量應(yīng)分別滿足p9,1<0.075mm、p3,2<0.065mm,p7,3<0.085mm,p4,4<0.05mm;c)軸系擰緊力矩t應(yīng)>135n·m、轉(zhuǎn)子對中度u應(yīng)<0.07mm。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。