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基于python的某型航发高涡平衡单面配平数据处理

更新时间：2019-12-25 13:56:57 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python航空发动机动平衡 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

本文讨论了配重块离散型取值和连续型取值在实际配平过程中的可行性。利用python语言,开发了可应用于配重块连续型取值的动平衡配平参考程序,通过人机交互界面输入平衡机指示剩余不平衡量数值,程序响应后输出配重块建议放置位置与重量。


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2018 NO.10（上）  
中国新技术新产品  
高 新 技 术  
基于python的某型航发高涡平衡单面配平  
数据处理  
陈 璐 张鸣园  
费文学 阴 乐  
（中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）  
摘 要 ：本文讨论了配重 块离散型取值和连续型取值在实际配平过程中的可行性。利用 python 语言，开发了可应  
用于配重 块连续型取值的动平衡配平参考程序，通过人机交互界面输入平衡机指示剩余不平衡量数值，程序响应  
后输出配重 块建议放置位置与重 量。  
关键词 ：python ；航空发动机 ；动平衡 ；配平  
中图分类号 ：V263  
文献标志码 ：A  
0 引言  
航空发动机高压涡轮转子属  
于高速旋转的部件，为防止质心  
偏离旋转轴，引起发动机振动，  
需对其进行动平衡。现常用的配  
平方法，是  
根据平衡机指示的轻  
点角度和重 量，在指定位置上增  
加配重 块。但由于可放置配重  
θ
μ
γ
O1  
O2  
Pa  
Pa  
块
b1  
b2  
A1  
A2  
Pa  
的位置是  
不连续的，存在平衡机  
a1  
a2  
Pb  
Pb  
Pc  
Pc  
指示角度无法放置配重 块的情  
况，需要  
将配重 块移动到可放置  
c1  
c2  
的位置，多次试验以满足最终的  
B1  
B2  
P
c
剩
余不平衡量要  
求。目前较为成  
熟的有针对航空螺旋桨的配平算  
法，但受限于其采用的 Chadwick  
Helmuth Vibrex 2000振动值测试  
Pb  
C1  
C2  
（a）  
（b）  
（c）  
图 1 向量与 0°关系示意图  
仪对振动信息描述与显示方式区别于航空发动机所使用的  
平衡机。运用 Python 语言对平衡机指示结果进行预处理，为  
操作者提供配重 放置位置和方向的参考，有助于减少平衡次  
数，提高平衡效率。  
（3）  
即 ：  
（4）  
在
1 数学模型  
μ
θ
在图 1（a）坐标系中的角度，1 为  
其中 1 为  
图 1（a）坐标系中的角度。  
1.1 离散型数据  
由公式（1）、（4）可求出任意两个向量  
、
的
配重 块可放置位置共有 42 处，均匀分布在一个圆上，则  
μ
和方向 1。将求出的 63504 个合成  
矢量和  
的大小  
π
P P  
任意相邻两点角度差均为（2 /42）。其中 a、b，如图 1（a）  
量
，以数据点的形式放置在同一个坐标系中，如图 2  
所示。  
P
所示，为 42 处中任选的两个方向， c 为平衡机指示结果。  
配重 块共有 6 个组别，分别为 4 g、5.3 g、6.6 g、7.9 g、  
9.2 g和10.5 g。在使用两块配重 的情况下，共有6×6×42×42  
从图 2 中可以看出，随着  
重 量的增大，数据点越来越稀  
疏。若采取将平衡机指示结果与代表合成向量的离散点对比  
= 63504 种组合。如图 1（b）所示，  
、
是
由配重 块重  
是 和 的矢量和。  
数据点仍与目标值相差较大的情况。  
寻找相似值的方式，则在数据稀疏的区域，存在距离最近的  
量大小和方向确定的向量，  
根据三角函数公式 ：  
1.2 连续型数据  
考虑到配重 块是  
可以修磨的，可将其假设为4～10.5变化  
（1）  
（2）  
的连续值。如图 1（c）所示，当向量  
续可选取数值时，问题转化为已知向量  
、
的大小为连  
的大小和方向、  
的大小的问题。  
向量  
、
的方向，求解向量  
、
由公式（2）可得 ：  
根据三角函数公式推导可得，见公式（5）、公式（6）：  
- 20 -  
2018 NO.10（上）  
中国新技术新产品  
高 新 技 术  
图 2 离散数据分布图  
（5）  
（6）  
其中 ：  
if 语句筛选出满足条件 4 ≤  
值 ；  
≤ 10.5 和 4 ≤ 10.5 的  
、
b
c
μ θ  
-
2 2  
=
（7）  
（8）  
2
γ μ  
=
-
2
2
2
θ γ  
和对应的 、 值，即两  
⑨程序的输出值为  
、
a
π
b
+
2
c
π γ  
θ
+
2 2  
2= -（  
2）= -  
（10）  
块配重 块可放置位置的参考重 量和安装角度。  
μ
θ
γ
、 2 分别为向量  
、
、
、
在图 1（a）坐  
2
2
结论  
标系中的角度。  
（1）根据动平衡应用条件进行数学建模，分别讨论了配  
2 程序流程  
重
块取值为离散值和连续值的情况，并最终选取配重 块取连  
续值的方式进行建模计算（；2）构建基于Python的程序流程，  
②配重 块可放置的位置有 42 处，平均分布在一个圆上， 通过简单的交互界面，实现数据的批量处理，提高平衡效率，  
以其中一个可放置位置为 0°，则 2 位置集合为从 0 开始， 也为其他转子平衡数据处理提供参考。  
①根据平衡机指示结果，给出程序输入值 ；  
X
π
π
到（2 /42×41）结束，以（2 /42）为间隔的等差数列 ；  
参考文献  
③因为函数 math.sin（ ）、math.cos（ ）均为弧度制，需  
[1] 郑丽，罗泽明，付炎晶，等 . 航空发动机整机振动研究综  
述 [J]. 机械制造与自动化，2016，45（1）:199-201.  
[2] 邓旺群，唐广，高德平 . 转子动力特性及动平衡研究综述  
[J]. 燃气涡轮试验与研究，2008，21（2）:57-62.  
μ
μ
；
先将平衡机显示结果角度 0 转化为弧度  
④当平衡机指示方向与配重 可放置位置能够重 合时，可  
直接添加配重 进行配平，无需额外进行计算，故筛选并保留  
μ
X
2 不重 合的取值 ；  
与
[3] 赵钧 . 飞行器动平衡测试技术的实验研究 [D]. 哈尔滨工业  
X
θ γ  
⑤在集合 2 内对 、 的所有取值进行遍历，先后顺  
序
大学，2007.  
并无要  
求 ；  
[4] 孟现召，张洪涛，唐晓波，等 . 航空螺旋桨动平衡配平的  
P
P
P
P
⑥由于向量 c 是  
向量 a 和 b 的矢量和，故向量 c 应  
建模算法 [J]. 航空动力学报，2016，31（5）:1039-1046.  
[5] 仲志丹，孟现召，吴江 . 螺旋桨动平衡配平中的质心动态修  
正算法 [J]. 航空维修与工程，2015（3）:55-57.  
P
P
θ＜μ＜γ γ θ  
π
且（ - ）＜ ；  
在向量 a 和 b 之间，即  
C μ  
θ γ  
⑦将步骤①、④、⑥中得到的重  
量 、角度 、 、 ，  
b c a  
、 2、 、 2 的  
带入公式（5）～（9），得到  
、
2
值 ；  
⑧由于向量  
P
、
a
P
b 方向重 量为 4～10.5 的连续值，使用  
- 21 -  

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