CN110686640A - 离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值；根据出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取至少一个与出口间隙参考值对应的理论离心叶轮与理论离心叶轮外罩的进口间隙参考值；以进口间隙参考值所在截面确定理论考核点的坐标；获取实物离心叶轮的实际考核点与实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值；在实际间隙值在理论间隙范围值范围内时，进行实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的同轴组装。本发明的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，避免测量数据不准确导致转静子组件装配完因配合间隙太小工作过程中刮磨损坏转静子件或配合间隙过大起动机性能不达标问题。

Description

离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别地，涉及一种离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法。

背景技术

如图1所示，某燃气涡轮起动机压气机结构形式为单级离心式压气机，主要由离心叶轮外罩、离心叶轮组件等组成。该型起动机离心叶轮与叶轮罩的进口处结构最明显特征为：叶轮轮廓为曲线特征，

直径在φ150mm以下的转子件(离心叶轮)与静子件(离心叶轮外罩)配合面为曲面结构配合，现有的转静子组件测量间隙方法一般是简化转静子组件配合部位结构，使配合面为圆柱状，通过测量转子件和静子件相配合处的圆柱直径即可计算出两者之间的装配间隙，该方法对于形状规则零件较适用；但对于配合部位形状复杂、通用测量工具难以测量的零件无法满足要求，一方面是对测量工具要求高，另一方面采用现有方法存在较大风险，极易因为测量数据不准确导致转静子组件装配完因配合间隙太小工作过程中刮磨损坏转静子件或配合间隙过大起动机性能不达标问题。

发明内容

本发明提供的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，以解决现有的测量方法不能精准测量转子件和静子件之间的间隙值，导致转静子件装配完因配合间隙太小工作过程中刮磨损坏转静子件或配合间隙过大起动机性能不达标的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，包括如下步骤：S101，确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值；S102，根据出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取至少一个与出口间隙参考值对应的理论离心叶轮与理论离心叶轮外罩的进口间隙参考值；S103，通过理论坐标系，以进口间隙参考值所在截面确定理论离心叶轮的理论考核点的坐标(X_T，Y_T)，以及与理论离心叶轮的理论考核点对应的理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标(x_t，y_t)；获取离心叶轮的理论考核点与离心叶轮外罩的理论考核点之间的理论间隙范围值；建立与理论坐标系原点对应的测量坐标系，以待装配的实物离心叶轮中轴线为X轴，以实物离心叶轮进口端端面为R轴，获取理论离心叶轮的理论考核点的坐标点X_T处对应的实物离心叶轮的实际纵坐标R_T，为实物离心叶轮的实际考核点(X_T，R_T)；以待装配的实物离心叶轮外罩中轴线为x轴，以实物离心叶轮外罩与附件传动后机匣和销钉配合的端面作为r轴，获取理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标点x_t处对应的实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r_t，为实物离心叶轮外罩的实际考核点(x_t，r_t)；获取实物离心叶轮的实际考核点与实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值；S104，判断实际间隙值是否在理论间隙范围值内；S105，在实际间隙值在理论间隙范围值范围内时，进行实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的同轴组装。

进一步地，步骤S102包括：根据出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取与出口间隙参考值对应的理论离心叶轮与理论离心叶轮外罩的进口间隙最小参考值；步骤S103包括：以进口间隙最小参考值所在截面确定理论离心叶轮的第一理论考核点的坐标(X₁，Y₁)；以进口间隙最小参考值所在截面确定对应的理论离心叶轮外罩的第二理论考核点的坐标(x₁，y₁)；获取第一理论考核点和第二理论考核点之间的第一理论间隙范围值；获取第一理论考核点的坐标点X₁处对应的实物离心叶轮的实际纵坐标R₁，为第一实际考核点(X₁，R₁)；获取第二理论考核点的坐标点x₁处对应的实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r₁，为第二实际考核点(x₁，r₁)；获取第一实际考核点和第二实际考核点之间的第一实际间隙值；步骤S104还包括，判断第一实际间隙值是否在第一理论间隙范围值内；步骤S105还包括，第一实际间隙值在第一理论间隙范围值范围内时，进行实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的同轴组装。

进一步地，步骤S102还包括：获取与口间隙参考值对应的理论离心叶轮与理论离心叶轮外罩的进口间隙另一参考值；步骤S103还包括：以进口间隙另一参考值所在截面确定理论离心叶轮的第三理论考核点(X₂，Y₂)坐标；以进口间隙另一参考值所在截面确定理论离心叶轮外罩对应的第四理论考核点的坐标(x₂，y₂)；获取第三理论考核点和第四理论考核点之间的第二理论间隙范围值；获取第三理论考核点的坐标点X₂处对应的实物离心叶轮的实际纵坐标R2，为第三实际考核点(X₂，R₂)；获取第四理论考核点的坐标点x2处对应的实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r2，为第四实际考核点(x₂，r₂)；获取第三实际考核点和第四实际考核点之间的第二实际间隙值；步骤S104还包括：判断第二实际间隙值是否在第二理论间隙范围值内；步骤S105还包括：在第二实际间隙值在第二理论间隙范围值范围内时，进行实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的同轴组装。

进一步地，步骤获取实物离心叶轮的实际考核点与实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值具体包括：获取实物离心叶轮在坐标点X_T处的实际圆跳动值Δ₁及实物离心叶轮的实际面轮廓度S₁；获取实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的实际圆跳动值Δ₂及实物离心叶轮外罩的实际面轮廓度S₂；利用公式计算得到实际间隙值。

进一步地，步骤获取实物离心叶轮在坐标点X_T处的实际圆跳动值Δ₁及实物离心叶轮的实际面轮廓度S₁具体包括：标记实物离心叶轮在坐标点X_T处的位置；对已加工的实物离心叶轮，通过三坐标测量仪或投影仪，测量出实物离心叶轮叶尖流道对基准的实际面轮廓度S₁；通过在转动平台上架设百分表架并结合百分表找正实物离心叶轮进口内孔以确定实物离心叶轮中轴线；通过百分表测量实物离心叶轮标示点的整圈径向跳动值Δ₁，以测量实物离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的实际圆跳动。

进一步地，步骤获取实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的实际圆跳动值Δ₂及实物离心叶轮外罩的实际面轮廓度S₂具体包括：标记实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的位置；对已加工的实物离心叶轮外罩，通过三坐标测量仪或投影仪，测量出气动流道对基准的实际面轮廓度S₂；在转动平台上架设百分表架并结合百分表先找正实物离心叶轮外罩进口外圆以确定实物离心叶轮外罩中轴线；通过百分表测量实物离心叶轮外罩内圆标示点整圈径向跳动值为Δ₂，测量实物离心叶轮外罩的进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的实际圆跳动。

进一步地，步骤获取离心叶轮的理论考核点与离心叶轮外罩的理论考核点之间的理论间隙范围值具体包括：根据装配设计图尺寸链确定理论离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的理论圆跳动值δ₁；根据装配设计图尺寸链确定理论离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的理论圆跳动值δ₂；确定理论离心叶轮的理论面轮廓度s₁和离心叶轮外罩的理论面轮廓度s₂；利用公式

计算得到理论间隙范围值。

进一步地，步骤S101具体包括：根据设计图纸中理论尺寸，获取理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙最大值和出口间隙最小值，根据出口间隙最大值和出口间隙最小值之和的平均值确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值。

进一步地，在实际间隙值不在理论间隙范围值范围内时，将实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩返料。

进一步地，理论离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的理论圆跳动值δ₁和理论离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的理论圆跳动值δ₂之和为0.02mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，通过理论坐标系,确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值，以固定实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩沿轴向的相对位置，从而便于确定实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的进口间隙值；通过根据出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取至少一个与出口间隙参考值对应的理论离心叶轮与理论离心叶轮外罩的进口间隙参考值，以进口间隙参考值所在截面确定理论离心叶轮的理论考核点的坐标(X_T，Y_T)；以及与理论离心叶轮的理论考核点对应的理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标(x_t，y_t)，便于计算获取理论离心叶轮的考核点和理论离心叶轮外罩的考核点之间的理论间隙范围值；通过与理论坐标系原点对应的测量坐标系，并通过进口间隙参考值所在截面的理论坐标点X确定相应的实物离心叶轮的纵向坐标点R，通过进口间隙参考值所在截面的理论考核点x确定相应的实物离心叶轮外罩的纵向坐标点r，由于理论考核点和实际考核点所在坐标轴的x值的一致性，对实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩进行实际测量，便于计算实物离心叶轮的实际考核点和实物离心叶轮外罩的实际考核点的之间的实际间隙值；通过在实际间隙值在理论间隙范围值范围内时，进行离心叶轮和离心叶轮外罩的同轴组装，有利于精准测量转子件和静子件之间的间隙，避免测量数据不准确导致转静子组件装配完因配合间隙太小工作过程中刮磨损坏转静子件或配合间隙过大起动机性能不达标问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的离心式压气机的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法的流程图；

图3是本发明另一优选实施例中的理论间隙考核位置示意图；

图4是本发明另一优选实施例中离心叶轮叶尖考核位置示意图；

图5是本发明另一优选实施例中的离心叶轮外周内圆考核位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的离心式压气机的结构示意图；图2是本发明优选实施例的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法的流程图；图3是本发明另一优选实施例中的理论间隙考核位置示意图；图4是本发明另一优选实施例中离心叶轮叶尖考核位置示意图；图5是本发明另一优选实施例中的离心叶轮外周内圆考核位置示意图。

如图2所示，本实施例的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，包括如下步骤：S101，确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值；S102，根据出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取至少一个与出口间隙参考值对应的理论离心叶轮与理论离心叶轮外罩的进口间隙参考值；S103，通过理论坐标系，以进口间隙参考值所在截面确定理论离心叶轮的理论考核点的坐标(X_T，Y_T)，以及与理论离心叶轮的理论考核点对应的理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标(x_t，y_t)；获取离心叶轮的理论考核点与离心叶轮外罩的理论考核点之间的理论间隙范围值；建立与理论坐标系原点对应的测量坐标系，以待装配的实物离心叶轮中轴线为X轴，以实物离心叶轮进口端端面为R轴，获取理论离心叶轮的理论考核点的坐标点X_T处对应的实物离心叶轮的实际纵坐标R_T，为实物离心叶轮的实际考核点(X_T，R_T)；以待装配的实物离心叶轮外罩中轴线为x轴，以实物离心叶轮外罩与附件传动后机匣和销钉配合的端面作为r轴，获取理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标点x_t处对应的实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r_t，为实物离心叶轮外罩的实际考核点(x_t，r_t)；获取实物离心叶轮的实际考核点与实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值；S104，判断实际间隙值是否在理论间隙范围值内；S105，在实际间隙值在理论间隙范围值范围内时，进行实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的同轴组装。

本发明的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，通过理论坐标系,确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值，以固定实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩沿轴向的相对位置，从而便于确定实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩的进口间隙值；通过根据所述出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取至少一个与所述出口间隙参考值对应的所述理论离心叶轮与所述理论离心叶轮外罩的进口间隙参考值，以所述进口间隙参考值所在截面确定所述理论离心叶轮的理论考核点的坐标(X_T，Y_T)；以及与所述理论离心叶轮的理论考核点对应的所述理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标(x_t，y_t)，便于计算获取理论离心叶轮的考核点和理论离心叶轮外罩的考核点之间的理论间隙范围值；通过与理论坐标系原点对应的测量坐标系，并通过进口间隙参考值所在截面的理论坐标点X确定相应的实物离心叶轮的纵向坐标点R，通过进口间隙参考值所在截面的理论考核点x确定相应的实物离心叶轮外罩的纵向坐标点r，由于理论考核点和实际考核点所在坐标轴的x值的一致性，对实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩进行实际测量，便于计算实物离心叶轮的实际考核点和实物离心叶轮外罩的实际考核点的之间的实际间隙值；通过在实际间隙值在理论间隙范围值范围内时，进行离心叶轮和离心叶轮外罩的同轴组装，有利于精准测量转子件和静子件之间的间隙，避免测量数据不准确导致转静子组件装配完因配合间隙太小工作过程中刮磨损坏转静子件或配合间隙过大起动机性能不达标问题。

可以理解地，离心叶轮是燃气涡轮起动机压气机转子的主要构件之一。离心式压气机包括离心叶轮和离心叶轮罩，其中，离心叶轮有大、小叶片各片，沿周向均布，通过中心孔与燃气涡轮发生器涡轮轴配合定心；前端面与迷宫封严环配合定轴向位置，离心叶轮的基准设计主要考虑了其自身的装配定位。根据离心叶轮的装配方式，选择离心叶轮与燃气涡轮发生器涡轮轴的配合端面、与燃气涡轮的调整密封圈的配合端面、叶片流道的某一理论值作为设计基准；离心叶轮外罩是重要的静子件，其与压气机离心叶轮之间的间隙对发动机性能影响较大，其位置是由止口销钉确定，离心叶轮外罩的基准设计主要考虑了其自身的装配定位，根据离心叶轮外罩的装配方式，选择离心叶轮外罩与附件传动后机匣和销钉配合的孔、端面作为设计基准，理论坐标系原点测量坐标系原点对应布设。在本实施例中，对计量基准的选取原则是尽量考虑方便计量且为设计图中加工精度较高的部位，最好能与设计基准重合，理论坐标系和测量坐标系都是以设计基准建立的。

进一步地，为了保证离心叶轮与离心叶轮外罩之间的最小间隙值，步骤S102包括：根据所述出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取与所述出口间隙参考值对应的所述理论离心叶轮与所述理论离心叶轮外罩的进口间隙最小参考值；步骤S103包括：以所述进口间隙最小参考值所在截面确定所述理论离心叶轮的第一理论考核点的坐标(X₁，Y₁)；以所述进口间隙最小参考值所在截面确定对应的所述理论离心叶轮外罩的第二理论考核点的坐标(x₁，y₁)；获取所述第一理论考核点和所述第二理论考核点之间的第一理论间隙范围值；获取所述第一理论考核点的坐标点X₁处对应的所述实物离心叶轮的实际纵坐标R₁，为第一实际考核点(X₁，R₁)；获取所述第二理论考核点的坐标点x₁处对应的所述实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r₁，为第二实际考核点(x₁，r₁)；获取所述第一实际考核点和所述第二实际考核点之间的第一实际间隙值；步骤S104还包括，判断所述第一实际间隙值是否在第一理论间隙范围值内；步骤S105还包括，所述第一实际间隙值在所述第一理论间隙范围值范围内时，进行所述实物离心叶轮和所述实物离心叶轮外罩的同轴组装。

进一步地，为了更精确地测量离心叶轮和离心叶轮外罩之间的间隙值，步骤S102还包括：获取与所述口间隙参考值对应的所述理论离心叶轮与所述理论离心叶轮外罩的进口间隙另一参考值；步骤S103还包括：以所述进口间隙另一参考值所在截面确定所述理论离心叶轮的第三理论考核点(X₂，Y₂)坐标；以所述进口间隙另一参考值所在截面确定所述理论离心叶轮外罩对应的第四理论考核点的坐标(x₂，y₂)；获取所述第三理论考核点和所述第四理论考核点之间的第二理论间隙范围值；获取所述第三理论考核点的坐标点X₂处对应的所述实物离心叶轮的实际纵坐标R2，为第三实际考核点(X₂，R₂)；获取所述第四理论考核点的坐标点x2处对应的所述实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r2，为第四实际考核点(x₂，r₂)；获取所述第三实际考核点和所述第四实际考核点之间的第二实际间隙值；步骤S104还包括：判断所述第二实际间隙值是否在第二理论间隙范围值内；步骤S105还包括：在所述第二实际间隙值在所述第二理论间隙范围值范围内时，进行所述实物离心叶轮和所述实物离心叶轮外罩的同轴组装。

进一步地，步骤获取所述实物离心叶轮的实际考核点与所述实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值具体包括：获取所述实物离心叶轮在坐标点X_T处的实际圆跳动值Δ₁及所述实物离心叶轮的实际面轮廓度S₁；获取所述实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的实际圆跳动值Δ₂及实物离心叶轮外罩的实际面轮廓度S₂；利用公式

计算得到实际间隙值。

进一步地，步骤获取所述实物离心叶轮在坐标点X_T处的实际圆跳动值Δ₁及所述实物离心叶轮的实际面轮廓度S₁具体包括：标记所述实物离心叶轮在坐标点X_T处的位置；对已加工的所述实物离心叶轮，通过三坐标测量仪或投影仪，测量出所述实物离心叶轮叶尖流道对基准的实际面轮廓度S₁；通过在转动平台上架设百分表架并结合百分表找正所述实物离心叶轮进口内孔以确定所述实物离心叶轮中轴线；通过百分表测量所述实物离心叶轮标示点的整圈径向跳动值Δ₁，以测量所述实物离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的实际圆跳动。

进一步地，步骤获取所述实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的实际圆跳动值Δ₂及实物离心叶轮外罩的实际面轮廓度S₂具体包括：标记所述实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的位置；对已加工的所述实物离心叶轮外罩，通过三坐标测量仪或投影仪，测量出气动流道对基准的实际面轮廓度S₂；在转动平台上架设百分表架并结合百分表先找正所述实物离心叶轮外罩进口外圆以确定所述实物离心叶轮外罩中轴线；通过百分表测量所述实物离心叶轮外罩内圆标示点整圈径向跳动值为Δ₂，测量所述实物离心叶轮外罩的进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的实际圆跳动。

进一步地，步骤获取所述离心叶轮的理论考核点与所述离心叶轮外罩的理论考核点之间的理论间隙范围值具体包括：根据装配设计图尺寸链确定所述理论离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的理论圆跳动值δ₁；根据装配设计图尺寸链确定所述理论离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的理论圆跳动值δ₂；确定所述理论离心叶轮的理论面轮廓度s₁和所述离心叶轮外罩的理论面轮廓度s₂；利用公式

计算得到理论间隙范围值。

更优地，为了更准确地判断离心式压气机的转子件和静子件间隙，获取发动机工作过程中的最大变形量Δ₃；通过实际间隙值减去最大变形量获得实际工作时的最小间隙值，通过理论间隙范围值减去最大变形量获得实际工作时的最小理论间隙范围值。

进一步地，步骤S101具体包括：根据设计图纸中理论尺寸，获取理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙最大值和出口间隙最小值，根据所述出口间隙最大值和所述出口间隙最小值之和的平均值确定所述理论离心叶轮和所述理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值。

进一步地，在实际间隙值不在理论间隙范围值范围内时，将实物离心叶轮和实物离心叶轮外罩返料。

进一步地，所述理论离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的理论圆跳动值δ₁和所述理论离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的理论圆跳动值δ₂之和为0.02mm。

请参考图3、图4以及图5，在本发明另一优选实施例中：

离心叶轮是燃气涡轮起动机压气机转子的主要构件之一，离心叶轮有大、小叶片各片沿周向均布，通过中心孔与燃气涡轮发生器涡轮轴配合定心，前端面与迷宫封严环配合定轴向位置，离心叶轮的基准设计主要考虑了其自身的装配定位，根据离心叶轮的装配方式，选择离心叶轮与燃气涡轮发生器涡轮轴的配合端面、与燃气涡轮的调整密封圈的配合端面、叶片流道的某一理论值作为设计基准。具体地，离心叶轮中形位公差的选取，考虑到其加工精度、装配精度要求、功能要求等，本实例中对叶尖流道提出了对基准的面轮廓度要求为0.08mm。

离心叶轮外罩是重要的静子件，其与压气机离心叶轮之间的间隙对发动机性能影响较大，其位置是由止口销钉确定，离心叶轮外罩的基准设计主要考虑了其自身的装配定位。根据离心叶轮外罩的装配方式，选择离心叶轮外罩与附件传动后机匣和销钉配合的孔、端面作为设计基准。具体地，离心叶轮外罩中形位公差的选取，考虑到其加工精度、装配精度要求、功能要求等，本实例中对气动流道提出了对基准的面轮廓度要求为0.10mm。

可以理解地，该型起动机离心叶轮与叶轮外罩进口处结构最明显特征为：叶轮轮廓为曲线特征，在装配燃气发生器单元体时，对离心叶轮和离心叶轮外罩进行组合，需测量离心叶轮进口间隙。由于改进后的压气机离心叶轮进口叶尖流道为连续曲线，而改进前离心叶轮进口叶尖流道为一直线段，导致改进后离心叶轮进口间隙无法准确测量，且由于起动机结构空间限制，装配完成之后也无法通过塞尺来测量进口间隙。

可以理解地，离心叶轮与离心叶轮外罩进口处间隙δ通过计算获得，主要与4个尺寸关联，即ΦD1叶轮外罩进口气流通道直径、ΦD2叶轮进口气流通道直径、Δ₁叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的圆跳动、Δ₂叶轮外径对燃气发生器转子轴线的圆跳动。公式如下：

为获得离心叶轮与叶轮外罩进口处间隙，须规定理论截面，根据截面测量该处直径，再进行间隙计算。

截面选择原则：在起动机离心叶轮出口间隙范围内，取出口间隙若干截面对应的间隙值为参考值；根据理论计算，得出离心叶轮与离心叶轮外罩最小间隙，由此确定最小间隙截面，通过单件测量、计算，得出理论最小间隙。

最小间隙计算：根据理论计算，得出进口间隙最小及若干关键位置间隙为，选取这几处为零件加工考核位置，具体操作步骤为：根据设计图中理论尺寸计算出理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩理论出口间隙范围c₁～c₂，本实例中假定起动机离心叶轮出口间隙在0.38～0.45mm范围内；在理论出口间隙范围内选取参考值a，一般可取出口间隙中间值，即a＝(c₂+c₁)/2，本实例中取出口间隙中间值0.415mm＝(0.45+0.38)mm/2为参考值；根据设计图中理论尺寸及出口间隙参考值计算进口间隙考核位置，本实例中当出口间隙取中间值0.415mm时对应的进口间隙最小值为0.25mm，作为第一考核截面，其中，通过第一考核截面可以确定第一理论核点的坐标点和第三理论考核点的坐标点，同时可选取进口间隙0.289mm处作为第二考核截面，其中，通过第二考核截面可以确定第二理论考核点的坐标点和第四理论考核点的坐标点。

根据确定的理论考核点在离心叶轮上确定测量坐标，本实例中，以离心叶轮轴线为X轴，顺气流方向为正，以离心叶轮进口侧端面为R轴，垂直于X轴向上为正方向，离心叶轮叶尖两处考核位置坐标见表1，第一考核截面对应进口间隙为0.25mm处，第二考核截面对应进口间隙为0.289mm处。；

表1离心叶轮叶尖理论考核位置流道尺寸

	X<sub>T</sub>(mm)	Y<sub>T</sub>(mm)
			第一理论考核点(X<sub>1</sub>，Y<sub>1</sub>)	2.0000	50.08
第三理论考核点(X<sub>2</sub>，Y<sub>2</sub>)	18.5017	51.9607

根据确定的理论考核点在离心叶轮外罩上确定测量坐标，本实例中，以离心叶轮外罩轴线为X轴，顺气流方向为正，以离心叶轮外罩与附件传动后机匣和销钉配合的端面作为R轴，该基准也为该零件设计基准，垂直于X轴向上为正方向，离心叶轮外罩叶尖两处考核位置坐标见表2，第一考核截面对应进口间隙为0.25mm处，第二考核截面对应进口间隙为0.289mm处。

表2离心叶轮外罩考核位置流道尺寸

	x<sub>t</sub>(mm)	y<sub>t</sub>(mm)
			第二理论考核点(x<sub>1</sub>，y<sub>1</sub>)	-29.11	50.34
第四理论考核点(x<sub>2</sub>，y<sub>2</sub>)	-12.6628	52.2420

可以理解地，对计量基准的选取原则是尽量考虑方便计量且为设计图中加工精度较高的部位，最好能与设计基准重合。

根据装配设计图尺寸链确定离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的圆跳动值δ₂的理论值。

根据装配设计图尺寸链确定叶轮外径对燃气发生器转子轴线的圆跳动值δ₁理论值；可以理解地，本实例中通过尺寸链计算确定离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的圆跳动值δ₁和离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的圆跳值δ₂的理论最大值之和约为0.02mm，则

离心叶轮中形位公差的选取，考虑到其加工精度、装配精度要求、功能要求等，本实例中对叶尖流道提出了对基准的面轮廓度要求为0.08mm。

离心叶轮外罩中形位公差的选取，考虑到其加工精度、装配精度要求、功能要求等，本实例中对气动流道提出了对基准的面轮廓度要求为0.10mm。

通过对离心叶轮和离心叶轮外罩所用材料在工作状态中受热情况分析零件变形量等因素对两者间隙影响，本实例中考虑在工作过程中零件变形量最大为0.02mm；

依据公式：

计算理论间隙范围值，以第一考核截面为例进行计算，通过计算得

通过计算得通过计算

通过零件形位公差，主要是考虑面轮廓度，在加工精度最不理想时为0.18mm＝0.08mm+0.10mm。

具体地，考虑起动机工作过程中零件变形为0.02mm，则得出：压气机离心叶轮与离心叶轮外罩理论间隙为0.14～0.32mm，即只要第一考核面处的第一理论考核点和对应的第二理论考核点之间的实际间隙值不小于0.14mm，且第一考核面处的第一理论考核点和对应的第二理论考核点之间的实际间隙值不大于0.32mm，则证明离心叶轮和离心叶轮外罩加工质量符合设计图纸要求，两者组合后理论最小配合间隙处不会出现刮磨，其余配合部位的间隙也就不会出现刮磨，可以满足设计要求。

对已加工的离心叶轮实物，在三坐标测量仪上建立坐标系，使用三坐标测量仪或其他检测手段，结合表1中离心叶轮的第一理论考核点X₁(离心叶轮第一理论考核点X₁的值)，测量出第一理论考核点对应的第一实际考核点(X₁，R₁)，结合表1中离心叶轮的第三理论考核点X₂(离心叶轮第三理论考核点X₂的值)，测量出第三理论考核点对应的第三实际考核点(X₂，R₂)；此步骤还需借助三坐标测量仪，标记出实物离心叶的轮坐标点X₁，即：实物离心叶轮第一理论考核点的对应X₁值的位置，和实物离心叶轮坐标点X₂，即：离心叶轮第三理论考核点的对应X₂值的位置，并使用记号笔等标示出。

对已加工的离心叶轮外罩实物，在三坐标测量仪上建立坐标系，使用三坐标测量仪或其他检测手段，结合表2中离心叶轮外罩的第二理论考核点x₁(离心叶轮外罩第二理论考核点x₁的值)，测量出第二理论考核点对应的第二实际考核点(x₁，r₁)，结合表2中离心叶轮外罩的第四理论考核点x₂(离心叶轮外罩第四理论考核点x₂的值)，测量出第四理论考核点对应的第四实际考核点(x₁，r₁)；此步骤还需借助三坐标测量仪，标记出实物离心叶轮外罩的坐标点x₁，即：实物离心叶轮外罩第二理论考核点的对应x₁值的位置，和实物离心叶轮外罩坐标点x₂，即：实物离心叶轮外罩第四理论考核点的对应x₂值的位置，并使用记号笔等标示出。

对已加工的离心叶轮和离心叶轮外罩实物，通过三坐标测量仪或投影仪等，测量出实物离心叶轮叶尖流道对基准的面轮廓度S₁和气动流道对基准的面轮廓度S₂。

测量实物离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的圆跳动值Δ₁：为了方便零件装配前的选配和减少测量复杂度，理论上认为燃气发生器转子轴线与离心叶轮内孔轴线重合，通过在转动平台上架设表架结合百分表先找正离心叶轮进口内孔以确定离心叶轮轴线，即对离心叶轮先定中心，然后通过百分表测量记号笔标示的两个坐标点X₁、X₂处整圈径向跳动值。

测量离心叶轮外罩实物进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的圆跳动值Δ₂：为了方便零件装配前的选配和减少测量复杂度，理论上认为前轴承安装孔轴线与离心叶轮外罩轴线重合，通过在转动平台上架设表架结合百分表先找正离心叶轮外罩进口外圆以确定离心叶轮外罩轴线，即对离心叶轮外罩先定中心，然后通过百分表测量记号笔标示的两个坐标点x₁、x2处整圈径向跳动值。计算离心叶轮和离心叶轮外罩装配后两考核点实际间隙值：

计算出的实际间隙值，需满足0.14mm≤δ_一≤0.32mm且0.16213mm≤δ_二≤0.34213mm，即第一实际间隙值在0.14mm值0.32mm范围内，第二实际间隙值在0.16213mm至0.34213mm范围内，只有保证所选考核点处实际间隙值均在理论计算范围内，才可保证装配后，零件在工作中不出现刮磨，同时能较好的满足起动机性能需求。

本发明的有益效果：

降低了对操作者技能方面的要求，对转子件和静子件的曲面测量使用三坐标通过坐标点精确定位，更加符合生产实际情况；能保证测量数据准确性，既能满足起动机性能又能避免零件刮磨问题；有效地解决了在生产中只能由工人凭经验和手感来控制尺寸测量精度等问题；这样既能保证测量的效率，又可以增强装配质量稳定性，降低了选配难度，提高了装配效率，有效避免了装配时因为刮磨造成零件配合部位损伤甚至报废的情况；本发明测量理论简单，使用方便，降低了装配工艺要求，最重要的是很好的控制了装配稳定性，有效避免了零件装配时由于刮磨损坏零件或装配间隙过大导致起动机性能不达标问题；在未额外增加成本的前提下提高了装配效率，极大地提高了装配合格率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101，确定理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值；

S102，根据所述出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取至少一个与所述出口间隙参考值对应的所述理论离心叶轮与所述理论离心叶轮外罩的进口间隙参考值；

S103，通过理论坐标系，以所述进口间隙参考值所在截面确定所述理论离心叶轮的理论考核点的坐标(X_T，Y_T)，以及与所述理论离心叶轮的理论考核点对应的所述理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标(x_t，y_t)；

获取所述离心叶轮的理论考核点与所述离心叶轮外罩的理论考核点之间的理论间隙范围值；

建立与理论坐标系原点对应的测量坐标系，以待装配的实物离心叶轮中轴线为X轴，以所述实物离心叶轮进口端端面为R轴，获取所述理论离心叶轮的理论考核点的坐标点X_T处对应的所述实物离心叶轮的实际纵坐标R_T，为实物离心叶轮的实际考核点(X_T，R_T)；

以待装配的实物离心叶轮外罩中轴线为x轴，以所述实物离心叶轮外罩与附件传动后机匣和销钉配合的端面作为r轴，获取所述理论离心叶轮外罩的理论考核点的坐标点x_t处对应的所述实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r_t，为所述实物离心叶轮外罩的实际考核点(x_t，r_t)；

获取所述实物离心叶轮的实际考核点与所述实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值；

S104，判断所述实际间隙值是否在所述理论间隙范围值内；

S105，在所述实际间隙值在所述理论间隙范围值范围内时，进行所述实物离心叶轮和所述实物离心叶轮外罩的同轴组装。

2.根据权利要求1所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤S102包括：根据所述出口间隙参考值及图纸理论尺寸，获取与所述出口间隙参考值对应的所述理论离心叶轮与所述理论离心叶轮外罩的进口间隙最小参考值；

步骤S103包括：以所述进口间隙最小参考值所在截面确定所述理论离心叶轮的第一理论考核点的坐标(X₁，Y₁)；

以所述进口间隙最小参考值所在截面确定对应的所述理论离心叶轮外罩的第二理论考核点的坐标(x₁，y₁)；

获取所述第一理论考核点和所述第二理论考核点之间的第一理论间隙范围值；

获取所述第一理论考核点的坐标点X₁处对应的所述实物离心叶轮的实际纵坐标R₁，为第一实际考核点(X₁，R₁)；

获取所述第二理论考核点的坐标点x₁处对应的所述实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r₁，为第二实际考核点(x₁，r₁)；

获取所述第一实际考核点和所述第二实际考核点之间的第一实际间隙值；

步骤S104还包括，判断所述第一实际间隙值是否在第一理论间隙范围值内；

步骤S105还包括，所述第一实际间隙值在所述第一理论间隙范围值范围内时，进行所述实物离心叶轮和所述实物离心叶轮外罩的同轴组装。

3.根据权利要求2所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤S102还包括：获取与所述口间隙参考值对应的所述理论离心叶轮与所述理论离心叶轮外罩的进口间隙另一参考值；

步骤S103还包括：以所述进口间隙另一参考值所在截面确定所述理论离心叶轮的第三理论考核点(X₂，Y₂)坐标；

以所述进口间隙另一参考值所在截面确定所述理论离心叶轮外罩对应的第四理论考核点的坐标(x₂，y₂)；

获取所述第三理论考核点和所述第四理论考核点之间的第二理论间隙范围值；

获取所述第三理论考核点的坐标点X₂处对应的所述实物离心叶轮的实际纵坐标R2，为第三实际考核点(X₂，R₂)；

获取所述第四理论考核点的坐标点x2处对应的所述实物离心叶轮外罩的实际纵坐标r2，为第四实际考核点(x₂，r₂)；

获取所述第三实际考核点和所述第四实际考核点之间的第二实际间隙值；

步骤S104还包括：判断所述第二实际间隙值是否在第二理论间隙范围值内；

步骤S105还包括：在所述第二实际间隙值在所述第二理论间隙范围值范围内时，进行所述实物离心叶轮和所述实物离心叶轮外罩的同轴组装。

4.根据权利要求1所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤获取所述实物离心叶轮的实际考核点与所述实物离心叶轮外罩的实际考核点之间的实际间隙值具体包括：

获取所述实物离心叶轮在坐标点X_T处的实际圆跳动值Δ₁及所述实物离心叶轮的实际面轮廓度S₁；

获取所述实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的实际圆跳动值Δ₂及实物离心叶轮外罩的实际面轮廓度S₂；

利用公式

计算得到实际间隙值。

5.根据权利要求4所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤获取所述实物离心叶轮在坐标点X_T处的实际圆跳动值Δ₁及所述实物离心叶轮的实际面轮廓度S₁具体包括：

标记所述实物离心叶轮在坐标点X_T处的位置；

对已加工的所述实物离心叶轮，通过三坐标测量仪或投影仪，测量出所述实物离心叶轮叶尖流道对基准的实际面轮廓度S₁；

通过在转动平台上架设百分表架并结合百分表找正所述实物离心叶轮进口内孔以确定所述实物离心叶轮中轴线；

通过百分表测量所述实物离心叶轮标示点的整圈径向跳动值Δ₁，以测量所述实物离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的实际圆跳动。

6.根据权利要求5所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤获取所述实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的实际圆跳动值Δ₂及实物离心叶轮外罩的实际面轮廓度S₂具体包括：

标记所述实物离心叶轮外罩在坐标点x_t处的位置；

对已加工的所述实物离心叶轮外罩，通过三坐标测量仪或投影仪，测量出气动流道对基准的实际面轮廓度S₂；

在转动平台上架设百分表架并结合百分表先找正所述实物离心叶轮外罩进口外圆以确定所述实物离心叶轮外罩中轴线；

通过百分表测量所述实物离心叶轮外罩内圆标示点整圈径向跳动值为Δ₂，测量所述实物离心叶轮外罩的进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的实际圆跳动。

7.根据权利要求6所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤获取所述离心叶轮的理论考核点与所述离心叶轮外罩的理论考核点之间的理论间隙范围值具体包括：

根据装配设计图尺寸链确定所述理论离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的理论圆跳动值δ₁；

根据装配设计图尺寸链确定所述理论离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的理论圆跳动值δ₂；

确定所述理论离心叶轮的理论面轮廓度s₁和所述离心叶轮外罩的理论面轮廓度s₂；

利用公式

计算得到理论间隙范围值。

8.根据权利要求7所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

步骤S101具体包括：

根据设计图纸中理论尺寸，获取理论离心叶轮和理论离心叶轮外罩的出口间隙最大值和出口间隙最小值，

根据所述出口间隙最大值和所述出口间隙最小值之和的平均值确定所述理论离心叶轮和所述理论离心叶轮外罩的出口间隙参考值。

9.根据权利要求8所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

在所述实际间隙值不在所述理论间隙范围值范围内时，将所述实物离心叶轮和所述实物离心叶轮外罩返料。

10.根据权利要求9所述的离心式压气机的转子件和静子件间隙测量方法，其特征在于，

所述理论离心叶轮外径对燃气发生器转子轴线的理论圆跳动值δ₁和所述理论离心叶轮外罩进口气流通道相对前轴承安装孔轴线的理论圆跳动值δ₂之和为0.02mm。

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