CN102374850B - 一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：叶片的叶根装夹于装夹结构中，叶冠悬空；具有三棱柱状棱镜，上下端面为等腰直角三角形，棱镜一直角面与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线垂直；具有光刻标示盘，光刻标示盘为透明体，光刻标示盘双面对称光刻一系列同心圆弧，同心圆弧为所测叶片叶冠弧面控制尺寸，并标示对应半径尺寸，在X、Y方向标有尺寸刻度线，呈网状分布，光刻标示盘后端面贴固于棱镜前端面之上，所述棱镜前端面为棱镜的另一直角面，棱镜前端面与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线平行；对应光刻标示盘设有可移动的移动标识线。本发明是针对汽轮机叶片叶冠弧面测量的一种集定位、固定、快速检测于一体的测量工具。
Description
技术领域：
本发明涉及一种检测机械装置，特别是一种采用倒吊与折射成像方式对汽轮机叶片叶冠进行测量的机械装置。
背景技术：
汽轮机叶片在航天、航空等领都有非常广泛的应用，在机械中的能量转换是在任意流量的、连续流动的工作介质(液体、蒸汽、气体)和镶有弯曲叶片并匀速旋转的转子之间来实现的。汽轮机的特征参数和压气机的增压比、涡轮转速等都与叶片的形状和位置密切相关。由于叶片的特殊造型、空间角度和尺寸多、技术要求严格，是机械制造业中复杂的零件之一。同时，汽轮机叶片需要承受高温、高压等恶劣的工作环境。在叶片生产过程中必须使用严格的检测手段，作全面系统的检测，确保叶片合格。汽轮机叶片的型面和叶冠弧面质量对发动机性能有着决定性的影响。如图3所示叶片100，具有叶根101，叶冠102，叶冠102具有若干条叶冠棱形弧线103，各条叶冠棱形弧线103各自所在弧面即叶冠弧面104各为在一个圆柱面上。针对叶片型面的测量方法很多，而对叶冠弧面的有效检测方法并不多。由于叶冠弧面是空间凹轮廓面，中间有叶片型面联接，廓面加工、检测及误差计算一直是一个难题。对于简单的规则曲面(如点、线、面、圆、球、柱等)，其几何要素的检测经过人们大量研究已经有了较为成熟的办法。空间凹轮廓面无法采用常规仪器进行廓面检测，对于象叶冠弧面这样的非规则曲面的测量方法、数据处理方法及误差计算方法，尚在研究和探讨之中。叶冠弧面检测是对其加工质量进行评定的重要环节，因为缺少有效的检测方法和误差计算方法，使得廓面质量得不到有效控制，叶冠弧面的加工精度也难以保障，限制了其在高速、高精度情况下的应用。一般现在叶片加工制造企业采用的测量方法有:(1)标准样板比对法;(2)综合测量法;(3)仿型划线投影法;(4)用三坐标机测量包络线法。所有这些方法都不能完全按设计要求进行高效测量，还有其它各自的缺点，特别是针对叶冠弧面。
综上所述，现在对叶冠弧面的检测方法多为针对具体的汽轮机叶片形式进行的，缺乏通用性，由于空间凹轮廓面的复杂性，使得加工后叶冠弧面误差的评定至今还没得到很好的解决。
发明内容：
本发明提供一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其目的是针对汽轮机叶片叶冠弧面测量提出一种集定位、固定、快速检测于一体的测量工具。
一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：叶片的叶根装夹于装夹结构中，叶冠悬空；具有三棱柱状棱镜，上下端面为等腰直角三角形，棱镜一直角面与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线垂直；具有光刻标示盘，光刻标示盘为透明体，光刻标示盘双面对称光刻一系列同心圆弧，同心圆弧为所测叶片叶冠弧面控制尺寸，并标示对应半径尺寸，在X、Y方向标有尺寸刻度线，呈网状分布，光刻标示盘后端面贴固于棱镜前端面之上，所述棱镜前端面为棱镜的另一直角面，棱镜前端面与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线平行；对应光刻表示盘设有可移动的移动标识线。
具有调节旋钮，调节旋钮为螺旋调节器，与移动标示线联接，调节旋钮固定于光刻标示盘上，旋转调节旋钮可控制移动标示线左右移动。
在移动标示线上设有CCD元件并CCD元件与计算机电联接。
所述装夹结构为：具有装置平台；装置平台上固设有支撑架，支撑架上部固设有叶根端面定位组件和叶根侧面定位组件，装置平台上还设有旋压组件和顶压组件，顶压组件的压点对应于叶根端面定位组件，旋压组件的压点对应于叶根侧面定位组件。
所述顶压组件为固设在装置平台上的L型杆，顶压组件的压点为L型杆末端设置的朝向叶根端面定位组件的可调螺钉。
所述旋压组件为设在装置平台上的杆，旋压组件的压点为杆末端设置的朝向叶根侧面定位组件的可调螺钉。
装夹后叶片叶冠棱形弧线所在弧面在一圆柱面上，此圆柱面的轴线与叶根端面定位组件的下端面平行，与叶根侧面定位组件的前端面平行。
本发明具有下述有益效果：
（1）常规汽轮机叶片叶冠外形棱形弧线的位置与数量不同需要不同的量块，通过本发明测量装置完全突破了传统的汽轮机叶片叶冠测量习惯与技术，将多量块测量简化为无量块测量；
（2）本汽轮机叶片叶冠弧面测量装置将多次测量简化为一次检测，实现单一检测变为多要素检测，将多条棱形椭圆弧线集成在一个圆柱面内进行检测，保证测量的一致性；同时可对叶冠下端面和叶冠前后范围尺寸进行测量；
（3）采用本测量装置，符合汽轮机叶片检测的定位安装要求，结构简单，加工费用大大降低；
（4）由于本装置使用方便、准确，具有特别强的直观性，检测尺寸范围容易识辩，从而改变了取点划线测量误差大，费工、费时状况，极大地降低了自身叶片的测量成本，提升了使用价值。
附图说明：
图1-1为本发明未安装叶片状态图；
图1-2为图1-1的A向视图；
图1-3为图1-1的B-B剖视示意图；
图2-1为本发明安装叶片后状态图；
图2-2为图2-1的A’向视图；
图2-3为图2-1的B-B剖视示意图；
图3为叶片立体图。
具体实施方式：
本发明针对一个级别的汽轮机叶片四种叶冠形状，其叶冠测量采用倒吊挂形式，把叶根与叶冠背定位面相对带夹角的互错两个平面转化为一个定位装夹面，叶冠平面跟着叶根平面实现随动定基准，把复杂的综合角、互相制约的尺寸进行分解后独立设计与计算，并分解为单一的尺寸角度，给测量装置的加工带来极大便利。同时，并采用棱镜沿叶冠轴线方向进行成像于标准叶冠圆弧公差控制面内，实现对汽轮机叶片叶冠尺寸的检测，完全突破了传统的测量习惯，杜绝了原有的四台独立的测座和针对性叶片叶冠测量的量块。解决了叶冠检测装置对测量基准的快速定位与装夹；解决了对量块的要求；检测尺寸范围容易识辩。所以本发明主要考虑了两个方面的问题：其一是汽轮机叶片的快速定位与装夹的实现；其二是一次性解决对汽轮机叶片不同角度的棱形叶冠内侧在圆柱面上尺寸的正确性问题和棱形叶冠与叶根基准又有相对尺寸位置与角度关系，用常规手段无法直接检测的问题。
如图1-1、图1-2、图1-3、图2-1、图2-2、图2-3所示：
具有装置平台7；装置平台7上固设有支撑架2，支撑架2上部固设有叶根端面定位组件1和叶根侧面定位组件4.
叶根端面定位组件1的两侧固设有两根L型杆5，L型杆5的末端设有朝向叶根端面定位组件1的下端面的可调螺钉6，L型杆5和可调螺钉6构成顶压组件。
叶根端面定位组件1的侧面枢设有一根杆31，杆31的末端设有朝向叶根侧面定位组件4的端面的可调螺钉3，杆31和可调螺钉3构成旋压组件。
使用时，将杆31旋转后，将叶根101的背基准面贴在叶根侧面定位组件4的端面上，将叶根101的上端面贴在叶根端面定位组件1的下端面1’上，然后旋转31复位，旋转可调螺钉3，将叶根101点压在叶根侧面定位组件4的端面4’上，又旋转可调螺钉6，将叶根101点压在叶根端面定位组件1的下端面上。
这时，叶片100被定位和装夹。叶片100倒挂，叶冠102悬空，且叶片叶冠棱形弧线所在弧面即叶冠弧面104在一圆柱面上，此圆柱面的轴线与叶根端面定位组件1下端面1’平行，与叶根侧面定位组件4端面4’平行。
具有三棱柱状棱镜13，上下端面为等腰直角三角形，棱镜13一直角面13’与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线垂直；具有光刻标示盘10，光刻标示盘10为透明的长方体，光刻标示盘10双面对称光刻一系列同心圆弧10’，同心圆弧10’为所测叶片叶冠弧面控制尺寸，并标示对应半径尺寸，在X、Y方向标有尺寸刻度线10”，呈网状分布，光刻标示盘10后端面贴固于棱镜13前端面之上；对应光刻表示盘10设有可移动的移动标识线14。
具有调节旋钮12，调节旋钮12为螺旋调节器，与移动标示线14联接，调节旋钮12固定于光刻标示盘10上，旋转调节旋钮12可控制移动标示线11左右移动。叶冠左侧端面（右侧相同）经棱镜折射成像于光刻标示盘10内（如图2-1中的成像104’）。光刻标示盘10内绘呈标准叶冠圆弧公差控制线10”，将104’与10”对比，通过此能快速进行叶冠是否合格的检测。由于叶冠上端面位于圆柱圆内，其轮廓曲线在图1中的左右两端一般情况下为椭圆形，尺寸的变化有一定公差进行约束，一般的量块均按椭圆进行检测（不同的椭圆截面需采用不同的量块），而本发明中突破了对此的限制，对任意的叶冠动叶片叶冠形状均能采用统一的检测方法，同时对于叶冠下端面也能进行同步检测。
现结合附图及实施例，进一步阐述本发明：
参见图2-1、图2-2、图2-3：叶片定位与装夹固定后，在叶片两侧对称安装测量装置各1个（图中省略其中一个），调节旋钮12，移动标示线14由左向右移动，同时观察检验叶冠圆柱面的弧形状况和位置尺寸，检测确定为定性检测法即满足叶冠外形为棱形弧线同处在一个标准的圆柱面上，叶冠圆柱面是否在设计圆柱面的法向约束值范围内即可，此测量稳定、准确、直观。同时，本测量装置可在测量装置中移动标示线14上安装CCD与计算机软件配套使用，可定量检测叶冠外形棱形弧线与设计标准的圆柱面的差异大小。
本发明的汽轮机叶片叶冠测量装置还可在类似叶片类机械产品中应用。
Claims (6)
1.一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：叶片的叶根装夹于装夹结构中，叶冠悬空；具有三棱柱状棱镜，上下端面为等腰直角三角形，棱镜一直角面与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线垂直；具有光刻标示盘，光刻标示盘为透明体，光刻标示盘双面对称光刻一系列同心圆弧，同心圆弧为所测叶片叶冠弧面控制尺寸，并标示对应半径尺寸，在X、Y方向标有尺寸刻度线，呈网状分布，光刻标示盘后端面贴固于棱镜前端面之上，所述棱镜前端面为棱镜的另一直角面，棱镜前端面与叶片叶冠棱形弧线所在圆柱面轴线平行；对应光刻标示盘设有可移动的移动标示线。
2.如权利要求1所述的一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：具有调节旋钮，调节旋钮为螺旋调节器，与移动标示线联接，调节旋钮固定于光刻标示盘上，旋转调节旋钮可控制移动标示线左右移动。
3.如权利要求1所述的一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：所述装夹结构为：具有装置平台；装置平台上固设有支撑架，支撑架上部固设有叶根端面定位组件和叶根侧面定位组件，装置平台上还设有旋压组件和顶压组件，顶压组件的压点对应于叶根端面定位组件，旋压组件的压点对应于叶根侧面定位组件。
4.如权利要求3所述的一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：所述顶压组件为固设在装置平台上的L型杆，顶压组件的压点为L型杆末端设置的朝向叶根端面定位组件的可调螺钉。
5.如权利要求3所述的一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：所述旋压组件为枢设在装置平台上的杆，旋压组件的压点为杆末端设置的朝向叶根侧面定位组件的可调螺钉。
6.如权利要求3所述的一种汽轮机叶片叶冠弧面测量装置，其特征在于：装夹后叶片叶冠棱形弧线所在弧面在一圆柱面上，此圆柱面的轴线与叶根端面定位组件的下端面平行，与叶根侧面定位组件的前端面平行。
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