林东 杜立峰 王海宁 吕政 吕禛
中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
摘要：本文通过将两种动平衡工艺方法对实际生产进行应用，通过与试车数据进行比较，分析两种动平衡力法的利弊，从而找出最适合现场生产和试车振动控制的方案。
关键词：高压转子；组合平衡；试验结果
1 高压转子组合平衡试验数据采集
1.1 转位平衡数据采集
（1）准备工作
高压压气机和高压涡轮转位平衡方案相同，在独立转子装配完成以后，根据先前分析的转位平衡方案．按转位平衡工艺要求选用合适的平衡机，并对其进行参数设置，在动平衡前检查其各要求位置的跳动量。设置参数：参数设置方法如下图1所示。
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图1 转子参数设置
转位前测量：在对应参数设置完成后平衡方式选择转位平衡并进入转位前测量画面，启动平衡机进行测量并第一次采集数据；
分解转位：将第一次测量完成的转子进行分解，将模拟转子调转180°，重新装配并进行跳动检查，合格后进行下一步工作；
转位后测量：按照平衡机设置的下一步要求，启动平衡机进行第二次，测量转位后的不平衡量数据，进行下一步工作。转位计算和工装不平衡量消除，最终出现工装不平衡量和转位倍数数据；
转子动平衡校正：消除工装不平衡量后进行转子的不平衡量采集和校正工作，采集及校正图2如下：
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图2 不平衡量显示极坐标图
组件分解：组件平衡完成后的最终分解工作。
（2）数据采集
采集的10台份高压压气机转子剩余不平衡量数据如表1。
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1.2 高压转组台平衡方案平衡数据采集
（1）准备工作
先将状态稳定的高压涡轮转子进行转位平衡，在独立转子装配完成以后，根据先前分析的转位平衡方案，将高压涡轮与高压压气机组合完成，并选用合适的平衡机，并对其进行参数设置，在动平衡前检查其并要求位置的跳动量。
设置参数：参数设置方法按先前压气机模拟转子平衡的方式进行设置，在相应的位置设置对应的参数，并进行下一步工作；
转子动平衡校正：按照平衡机测量的不平衡量对高压压气机转子的不平衡量采集和校正工作；
组件分解：组件平衡完成后的最终分解工作，分解前记录好高压压气机和高压涡轮对应装配位置及相关装配参数。
（2）数据采集
高压组合转子在试车前后的不平衡量变化不十分明显，初次装配时的初始不平衡量范围较大，这也因为高压压气机的结构和初始状态有关．其结构复杂，多级叶片，所以不平衡量不稳定，在初次装配时的剩余不平衡量不容易控制．试车之后的不平衡量变化非常小，一般均能控制在8倍以内，所以说明高压组合转子试车后与初次动平衡的变化还是很小的，转子动平衡过程准确，说明该组合转子平衡及试车后二次装配的动平衡性能并没有很大改变．即该动平衡方案可保证最终试车前装配的动平衡状态。
2 试车数据采集及分析
针对该发动机的振动问题从后面的振动频率分频结果上得到的结论仍然足由高压转子引起的振动。线面的曲线同样明显的表现出该试车特性。
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图3 试车振动曲线图
试车振动数据的采集，针对试车振动数据主要对振动数据中的B外涵进行采集，它是判定发动机振动与否的最主要参数，也是发动机振动最难以控制的参数，根据试车技术要求，在进行一次装配试车时B外涵上限要求为50μm/s，报警值为30μm/s，对前节20台经过两套工艺进行高压转子动平衡的发动机进行振动数据采集，并对其动平衡与振动的关系进行分析。
2.1 实施转位平衡的试车数据采集
针对该问题对该发动机前期进行动平衡数据采集的发动机进行试车振动数据采集，通过振动特性来找出振动发生与动平衡过程的必然联系。首先采集应用模拟转子转位平衡的发动机振动情况，并做分析。对016～025台发动机试车振动统计表2如下：
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由振动数据得知，该10台发动机有3台超过振动要求而未完成试车，共有8台发动机超出振动的报警范围，在n1转速达到80％时有4台发动机达到报警状态。根据该试车结果表明在二次装配时有3台发动机试车时由于振动原因未通过，即017、020和024台，需要重复进行试车；有4台发动机再此装配前需要对振动进行预防，即016、019、021和022台，防止二次试车时超过上限而造成无法交付问题，仅有3台发动机正常通过试车要求，即018、023和025。上述统计的一次振动报警率为70％，一次试车合格率为70％。试车后的不平衡量采集结果如表所示，振动发动机的初始不平衡量检查时，高压压气机的动平衡量偏大，与试车结论一致。
2.2实施组合平衡方案的试车数据采集
采集高涡应用模拟转子转位平衡并进行高压转子组合平衡的发动机振动数据情况，并做分析。对026～035台发动机试车振动统计表3如下：
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根据该试车结果表明在二次装配时有1台发动机试车时由于振动原因未通过，即031台，需要重复进行试车：有3台发动机再此装配前需要对振动进行预防，即027、030、032台，防止二次试车时超过上限而造成无法交付：有6台发动机正常通过试车要求，即026、028、029、033、034和035。上述统计的一次振动报警率为30％，一次试车合格率为90％。试车后的不平衡量采集结果如表所示，振动发动机的初始不平衡量检查时，高压转子组合状态动平衡量偏大，与试车结论一致。
结论
本文对20台发动机的各转子进行了试车振动数据的采集，对比了发动机试车后振动数据反映出不同动平衡方案对试车振动状态的影响。以实际试验数据证明应用组合后的高压转子进行最终动平衡工作，更有利于控制转子最终组合状态的不平衡量，有利于控制发动机的振动。试车数据表明应用高压转子组合平衡方案的发动机一次振动报警率由70％下降为30％，一次试车合格率由70％提高为90％。这说明组合平衡理论分析是正确的。
参考文献
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