CN104634288A - 压气机转子检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透平机械检测领域，具体地说是一种压气机转子检测设备，包括X向驱动机构、Y向驱动机构、旋转驱动机构、支撑机构、工作台和位移检测传感器，其中，X向驱动机构和支撑机构安装在工作台上，Y向驱动机构设于X向驱动机构的X向移动滑台上，检测用的位移检测传感器设于Y向驱动机构的Y向移动滑台上，X向驱动机构和Y向驱动机构使位移检测传感器具有X向和Y向两个移动自由度，旋转驱动机构安装在工作台上且在压气机转子装夹好后与所述压气机转子的一端同轴连接，X向驱动机构和Y向驱动机构上设有光栅尺，旋转驱动机构的伺服电机尾部设有旋转编码器。本发明能够根据工艺要求对检测的结果综合分析，具有较高的检测精度。

Description

压气机转子检测设备

技术领域

本发明涉及透平机械检测领域，具体地说是一种压气机转子检测设备。

背景技术

压气机转子是透平机械领域常见的部件，随着航空发动机等领域的技术高速发展，对压气机转子加工和装配的精度要求越来越高。传统的检测压气机转子精度的方法为手工检测，工作效率低，检测精度受外部客观环境影响大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压气机转子检测设备，可以通过位移检测传感器自动对压气机转子进行检测，并根据工艺要求对检测的结果综合分析，具有较高的检测精度，极大地提高了工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括X向驱动机构、Y向驱动机构、旋转驱动机构、支撑机构、工作台和位移检测传感器，其中X向驱动机构和用于装夹压气机转子的支撑机构分别安装在所述工作台上，所述X向驱动机构上设有可沿X方向往复移动的X向移动滑台，Y向驱动机构安装在所述X向移动滑台上，所述Y向驱动机构上设有可往复移动的Y向移动滑台，所述Y向移动滑台具有沿X向和沿Y向往复移动的两个自由度，在所述Y向移动滑台上安装有用于检测的位移检测传感器；所述旋转驱动机构安装在工作台上，且在压气机转子装夹好后与所述压气机转子的一端同轴连接。

所述X向驱动机构包括X向滚珠丝杠和X向伺服电机，所述X向移动滑台上设有与所述X向滚珠丝杠相配合的丝母，所述X向伺服电机通过X向联轴器与X向滚珠丝杠的一端相连，并通过所述X向滚珠丝杠和丝母的传动驱动X向移动滑台往复移动。

所述X向驱动机构还包括底座，X向驱动机构通过所述底座安装在工作台上，在所述底座上设有控制X向移动滑台）移动的X向光栅尺。

所述X向移动滑台上设有控制Y向移动滑台移动的Y向光栅尺。

所述Y向驱动机构包括Y向滚珠丝杠和Y向伺服电机，所述Y向移动滑台上设有与所述Y向滚珠丝杠相配合的丝母，所述Y向伺服电机通过Y向联轴器与Y向滚珠丝杠的一端相连，并通过所述Y向滚珠丝杠和丝母的传动驱动Y向移动滑台往复移动。

所述支撑机构包括压辊、托辊、支座和压辊支架，所述支座上设有用于支撑压气机转子的U形凹部，所述托辊设置于支座的两个立板之间，且位于所述U形凹部的弧形底面两侧，在所述U形凹部一侧的支座的端部设有转轴，压辊支架一端安装在所述转轴上，另一端为可绕所述转轴旋转的自由端，在所述U形凹部另一侧的支座的端部设有用于锁住所述压辊支架的自由端的锁定装置，所述压辊设置于所述压辊支架上。

所述支撑机构在压气机转子装夹入支座上的U形凹部后只有压辊和托辊的辊面与所述压气机转子接触，所述锁住压辊支架的自由端的锁定装置为活节螺栓式。

所述旋转驱动机构通过电机支架固定在工作台上，所述旋转驱动机构在压气机转子装夹后通过联接法兰与所述压气机转子的一端同轴连接。

所述旋转驱动机构包括旋转编码器和伺服电机，所述伺服电机安装在电机支架上，所述旋转编码器安装于所述伺服电机的尾部。

所述位移检测传感器与Y向移动滑台之间设有用以调整位移检测传感器高度的调整垫。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明可以自动检测压气机转子每一个叶片叶尖到轴心的距离以及每一组叶片叶根部盘轴的径向跳动，检测精度高、检测结果可靠。

2、本发明通过电脑对测出的数据进行分析可分别得出一组叶片的径向跳动、多组叶片的同轴度、多组叶片盘轴的同轴度、叶尖径向跳动和盘轴径向跳动的关联度等，若对上述各数据预置公差还可对部件是否合格进行判断，超差报警。

附图说明

图1为本发明主视图，

图2为本发明俯视图，

图3为本发明左视图，

图4为图2中X向驱动机构剖视图，

图5为图2中X向驱动机构俯视图,

图6为图2中Y向驱动机构剖视图，

图7为图2中Y向驱动机构俯视图，

图8为图1中旋转驱动机构主视图，

图9为图2中压气机转子定心支撑机构左视图，

图10为图2中压气机转子定心支撑机构俯视图。

其中，1为X向驱动机构，11为底座，12为X向滚珠丝杠，13为X向移动滑台，14为X向联轴器，15为X向滚动导轨，16为X向光栅尺，17为X向伺服电机，18为轴承座，19为导轨凸台，2为Y向驱动机构，21为轴承座，22为Y向移动滑台，23为Y向滚珠丝杠，24为Y向滚动导轨，25为Y向联轴器，26为Y向伺服电机，27为Y向光栅尺，28为导轨凸台，3为旋转驱动机构，31为联接法兰，32为联轴器，33为旋转编码器，34为伺服电机，35为电机支架，36为固定轴，4为支撑机构，41为压辊，42为托辊，43为支座，44为压辊支架，45为立板，46为U形凹部，47为转轴，5为工作台，6为压气机转子，7为位移检测传感器，8为电气控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括X向驱动机构1、Y向驱动机构2、旋转驱动机构3、支撑机构4、工作台5和位移检测传感器7。其中，位移检测传感器7用于检测压气机转子6的叶片9的叶尖到轴心的距离以及每一组叶片9的叶根部盘轴的径向跳动。

所述X向驱动机构1安装在工作台5上，X向驱动机构1上设有可沿X方向往复移动的X向移动滑台13，Y向驱动机构2安装在所述X向移动滑台13上，Y向驱动机构2上设有Y向移动滑台22，所述Y向移动滑台22具有X向和Y向两个移动自由度，即Y向移动滑台22在Y向驱动机构2上可沿Y方向往复移动，位移检测传感器7安装在所述Y向移动滑台22上，在位移检测传感器7与Y向移动滑台22之间设有用以调整位移检测传感器7的高度调整垫。检测时，位移检测传感器7上用于检测的转轴沿Y方向指向压气机转子6，且所述用于检测的转轴的中心轴线与压气机转子6的中心轴线处于相对于工作台5的台面同一高度的水平面上。两个支撑机构4安装在工作台5上，压气机转子6的两端沿X方向装夹于所述支撑机构4中，且装夹好的压气机转子6处于位移检测传感器7的检测范围内。旋转驱动机构3通过电机支架35固定在工作台5上，旋转驱动机构3通过联接法兰31与压气机转子6的一端同轴连接。所述位移检测传感器7可以是非接触式的位移传感器，也可以是接触式的位移传感器，本实施例的位移检测传感器7为非接触式，型号为ZLDS113-10-70-232-U，生产厂家为英国真尚有集团。

如图4～5所示，所述X向驱动机构1还包括底座11、X向滚珠丝杠12、X向联轴器14、X向滚动导轨15、X向光栅尺16和X向伺服电机17，其中，所述底座11上设有两个导轨凸台19，所述两个导轨凸台19均沿X方向设置，X向滚动导轨15便固定在所述导轨凸台19上。X向滚珠丝杠12设置于两个导轨凸台19之间且与所述导轨凸台19平行，在底座11上沿X方向的两端分别设有两个轴承座18，所述X向滚珠丝杠12的两端便插装于所述轴承座18中并通过所述轴承座18支撑定位，其中，X向滚珠丝杠12的一端伸出轴承座18并通过X向联轴器14与X向伺服电机17相连。X向移动滑台13下表面的两侧设有与X向滚动导轨15相配合的导轨滑块，X向移动滑台13下表面还设有与X向滚珠丝杠12相配合的丝母，X向伺服电机17便通过所述X向滚珠丝杠12和丝母的传动带动X向移动滑台13在X向滚动导轨15上往复移动。在两个导轨凸台19之间的底座11上，在远离支撑机构4的一侧设置有X向光栅尺16，通过所述X向光栅尺16的反馈可实现X向移动滑台13移动的全闭环控制，即事先设定好一个位置值，当X向移动滑台13尚未移动到该位置时，X向伺服电机17驱动X向移动滑台13继续移动，直至移动到设定的位置，X向移动滑台13才停止移动。所述利用X向光栅尺16实现X向移动滑台13移动的全闭环控制为现有的常用技术。

如图6～7所示，Y向驱动机构2包括轴承座21，Y向移动滑台22、Y向滚珠丝杠23、Y向滚动导轨24、Y向联轴器25、Y向伺服电机26和Y向光栅尺27。在X向移动滑台13上设有两个导轨凸台28，所述两个导轨凸台28均沿Y方向设置，Y向滚动导轨24便固定在所述导轨凸台28上，Y向滚珠丝杠23设置于两个导轨凸台28之间且与所述导轨凸台28平行，两个轴承座21分别设置于X向移动滑台13沿Y方向的两端，Y向滚珠丝杠23的两端插装于所述轴承座21中，并通过所述轴承座21支撑定位，其中，Y向滚珠丝杠23的一端伸出轴承座21并通过Y向联轴器25与Y向伺服电机26相连。Y向移动滑台22下表面的两侧设有与Y向滚动导轨24相配合的导轨滑块，Y向移动滑台22下表面还设有与Y向滚珠丝杠23相配合的丝母，Y向伺服电机26便通过所述Y向滚珠丝杠23和丝母的传动带动Y向移动滑台22在Y向滚动导轨24上往复移动。在两个导轨凸台28之间的X向移动滑台13上，在远离X向伺服电机17的一侧设置有Y向光栅尺27，通过所述Y向光栅尺27的反馈可实现Y向移动滑台22移动的全闭环控制。

如图8所示，旋转驱动机构3除了联接法兰31和电机支架35外，还包括联轴器32，旋转编码器33和伺服电机34，其中，联接法兰31的一侧端面上设有固定轴36，所述固定轴36垂直于联接法兰31的端面且设置于联接法兰31端面的中心处。伺服电机34安装在电机支架35上，所述伺服电机34的输出轴通过联轴器32与联接法兰31的固定轴36同轴相连，联接法兰31与待检测的压气机转子6同轴相连。旋转编码器33安装于伺服电机34尾部，所述旋转编码器33的作用在于通过对所述旋转编码器33测量的旋转角度分析可以确定压气机转子6上精度超差地方的角度位置，利用旋转编码器33确定角度位置为现有的常用技术。本实施例的旋转编码器33型号为E6C2-CWZ6C200P/R2M，生产厂家为欧姆龙。

如图9～10所示，所述支撑机构4包括压辊41，托辊42，支座43和压辊支架44，其中，所述支座43包括两个立板45，托辊42便设置于两个立板之间。沿垂直于立板45的方向看去，支座43上设有用于支撑压气机转子6的U形凹部46，且所述托辊42设置于所述U形凹部46的弧形底面两侧，且托辊42的辊面高于所述U形凹部46的弧形底面，这样压气机转子6便可放置于托辊42上。在U形凹部46一侧的支座43的端部设有转轴47，压辊支架44安装在所述转轴47上且可绕所述转轴47中心轴线旋转，在所述U形凹部46另一侧的支座43的端部设有锁定装置用于锁住压辊支架44的自由端，所述锁定装置为活节螺栓式，所述锁定装置为现有的常用技术。压辊41设置于压辊支架44上，且压辊41的直径大于压辊支架44沿垂直于立板45方向看上去的高度，这样，压气机转子6便只与压辊41的辊面接触而触碰不到压辊支架44。装夹压气机转子6时，先将压辊支架44抬起，将压气机转子6放入U形凹部46，再将压辊支架44落下并锁住，在U形凹部46内压气机转子6只与压辊41和托辊42的辊面接触，这样压气机转子6便可以在U形凹部46内自由旋转。

本发明的工作原理：

本发明可以检测压气机转子6每一个叶片9的叶尖到检测压气机转子6轴心的距离以及每一组叶片9的叶根部盘轴的径向跳动。以检测叶片9的叶尖到压气机转子6轴心的距离为例，将压气机转子6装夹到支撑机构4上之后，按下电气控制系统8的启动按钮，旋转驱动机构3的伺服电机34驱动压气机转子6旋转，然后由X向驱动机构1和Y向驱动机构2带动位移检测传感器7移动到压气机转子6第一组叶片9的检测位置，位移检测传感器7开始测量。随着压气机转子6旋转，位移检测传感器7测量出每一个叶片9的叶尖经过水平位置时与压气机转子6轴心的距离，然后将这些测量的数据传回电气控制系统8的电脑中并与设定的叶尖到压气机转子6轴心距离的标准值相比较，并利用事先编好的程序对数据予以分析，同时将检测的数据进行保存或打印，若出现超差自动报警并通过对旋转编码器33测量的旋转角度分析确定精度超差地方的角度位置，以便在后续加工处理中顺利找到精度超差的地方。第一组叶片9测量完毕后，X向驱动机构1带动位移检测传感器7移动到第二组叶片9的检测位置，按照第一组叶片9的检测方式继续检测。所述通过电气控制系统8控制各个伺服电机以及超差自动报警为现有的常用技术。

检测叶片9的叶根部盘轴的径向跳动时，则是随着压气机转子6旋转，通过位移检测传感器7测量出叶片9的叶根部盘轴轴面上的每一点经过水平位置时与压气机转子6轴心的距离并传回电脑与设定好的标准值相比较，并利用事先编好的程序予以分析，超差自动报警。

另外，通过电脑对测出的数据进行分析还可以分别得出：每一组叶片的径向跳动、多组叶片的同轴度、多组叶片盘轴的同轴度、叶尖径向跳动和盘轴径向跳动的关联度等，若对上述各数据预置公差还可对部件是否合格进行判断，超差报警。

Claims (10)

1.一种压气机转子检测设备，其特征在于：包括X向驱动机构（1）、Y向驱动机构（2）、旋转驱动机构（3）、支撑机构（4）、工作台（5）和位移检测传感器（7），其中X向驱动机构（1）和用于装夹压气机转子（6）的支撑机构（4）分别安装在所述工作台（5）上，所述X向驱动机构（1）上设有可沿X方向往复移动的X向移动滑台（13），Y向驱动机构（2）安装在所述X向移动滑台（13）上，所述Y向驱动机构（2）上设有可往复移动的Y向移动滑台（22），所述Y向移动滑台（22）具有沿X向和沿Y向往复移动的两个自由度，在所述Y向移动滑台（22）上安装有用于检测的位移检测传感器（7）；所述旋转驱动机构（3）安装在工作台（5）上，且在压气机转子（6）装夹好后与所述压气机转子（6）的一端同轴连接。

2.按权利要求1所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述X向驱动机构（1）包括X向滚珠丝杠（12）和X向伺服电机（17），所述X向移动滑台（13）上设有与所述X向滚珠丝杠（12）相配合的丝母，所述X向伺服电机（17）通过X向联轴器（14）与X向滚珠丝杠（12）的一端相连，并通过所述X向滚珠丝杠（12）和丝母的传动驱动X向移动滑台（13）往复移动。

3.按权利要求1或2所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述X向驱动机构（1）还包括底座（11），X向驱动机构（1）通过所述底座（11）安装在工作台（5）上，在所述底座（11）上设有控制X向移动滑台（13）移动的X向光栅尺（16）。

4.按权利要求1或2所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述X向移动滑台（13）上设有控制Y向移动滑台（22）移动的Y向光栅尺（27）。

5.按权利要求1所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述Y向驱动机构（2）包括Y向滚珠丝杠（23）和Y向伺服电机（26），所述Y向移动滑台（22）上设有与所述Y向滚珠丝杠（23）相配合的丝母，所述Y向伺服电机（26）通过Y向联轴器（25）与Y向滚珠丝杠（23）的一端相连，并通过所述Y向滚珠丝杠（23）和丝母的传动驱动Y向移动滑台（22）往复移动。

6.按权利要求1所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述支撑机构（4）包括压辊（41）、托辊（42）、支座（43）和压辊支架（44），所述支座（43）上设有用于支撑压气机转子（6）的U形凹部（46），所述托辊（42）设置于支座（43）的两个立板（45）之间，且位于所述U形凹部（46）的弧形底面两侧，在所述U形凹部（46）一侧的支座（43）的端部设有转轴（47），压辊支架（44）一端安装在所述转轴（47）上，另一端为可绕所述转轴（47）旋转的自由端，在所述U形凹部（46）另一侧的支座（43）的端部设有用于锁住所述压辊支架（44）的自由端的锁定装置，所述压辊（41）设置于所述压辊支架（44）上。

7.按权利要求6所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述支撑机构（4）在压气机转子（6）装夹入支座（43）上的U形凹部（46）后只有压辊（41）和托辊（42）的辊面与所述压气机转子（6）接触，所述锁住压辊支架（44）的自由端的锁定装置为活节螺栓式。

8.按权利要求1所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述旋转驱动机构（3）通过电机支架（35）固定在工作台（5）上，所述旋转驱动机构（3）在压气机转子（6）装夹后通过联接法兰（31）与所述压气机转子（6）的一端同轴连接。

9.按权利要求8所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述旋转驱动机构（3）包括旋转编码器（33）和伺服电机（34），所述伺服电机（34）安装在电机支架上，所述旋转编码器（33）安装于所述伺服电机（34）的尾部。

10.按权利要求1所述的压气机转子检测设备，其特征在于：所述位移检测传感器（7）与Y向移动滑台（22）之间设有用以调整位移检测传感器（7）高度的调整垫。