CN111085955B - 一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法及夹具 - Google Patents

一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法及夹具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，包括以下步骤：根据叶片的结构特性设计、制造用于测量水流量的水流量测量夹具和密封装置；将水流量测量夹具安装在测量机床上，然后装夹叶片、安装密封装置，并连接测量系统；密封检查；测量流量：开启水泵，待测量压力稳定30S之后，采集至少6次瞬时水流量值，再算这至少六次水流量值的平均值，即为测量的水流量实测值；拆卸叶片。通过利用水介质代替空气介质来测量复杂空心叶片内腔，在相同的水流量条件下，能精确的测量叶片内腔流量，有效检测出流通能力异常的叶片，从而避免诸如冷气通道结构异常的叶片交付使用，有效的保证叶片质量的稳定性、一致性。

Description

一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法及夹具
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法。
背景技术
内腔冷却是叶片承温能力的重要保障，其结构问题会直接影响到发动机的整机性能。但是目前，某型多联复杂空心涡轮叶片内腔流量的测量是采用空气流量，空气流量测量受当地大气压和测量系统的影响，测量流量值波动较大，测量系统稳定性较差，不能精确反应叶片内腔的流量测量要求，导致叶片内腔流量一致性不能满足设计要求。因此，为了保证该型发动机涡轮叶片内腔冷却气的流通能力符合设计要求，因此急需找到一种能精确测量某型多联复杂空心涡轮叶片内腔流量的测量方法。目前国内没有该型多联复杂空心涡轮叶片水流量测量相关工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，以解决某型复杂多联叶片内腔流量的测量瓶颈，通过水流量测量检验叶片内腔流量流通能力稳定性、准确性，以保证航空发动机产品质量过程控制。
本发明实现其目的采用的技术方案如下：
一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，包括以下步骤：
根据叶片的结构特性设计、制造用于测量水流量的水流量测量夹具和密封装置；
将水流量测量夹具安装在测量机床上，然后装夹叶片、安装密封装置，并连接测量系统；
密封检查：打开测量系统的水泵向叶片供水，将供水压力调到设计测量流量要求压力1.5Mpa，检查测量装置是否漏水，如没有漏水则密封良好，可以进行下一步，反之则密封较差，需重复前一步骤；
测量流量：开启水泵，待测量压力稳定30S之后，采集至少6次瞬时水流量值，再算这至少六次水流量值的平均值，即为测量的水流量实测值；
拆卸叶片：叶片水流量测量完成之后，拆卸工件，需要测量下一件叶片时，重复前述步骤即可。
还包括在测量流量前执行以下步骤：
选取标定件：通过至少两个人对同一组叶片分别进行至少5次测量，选取测量结果的重复性满足：
Figure BDA0002336868880000021
的叶片作为标定件，并以针对该叶片的多人多次测量值的平均值作为标定流量值；式中：G1为该标定件的第一次流量值，Gm为标定件第m次测量的流量。
进一步地，测量前校准测量系统：测量标定件水流量值，并根据标定流量值进行校准，每批叶片流量测量前和完成后，均应用标定件进行流量检测，检测间隔不得大于100组；校准流量值同样应满足：
Figure BDA0002336868880000022
式中：G0为标定件的标定流量值，Gi为标定件第i次测量的流量。
进一步地，装夹叶片时，采用机械加工表面对叶片进行定位。
一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量夹具，包括可固定在测量机床上用于定位叶片的定位板和用于将叶片夹紧在所述定位板上的压紧机构，所述定位板上还设有连接座，所述连接座上设有至少三个螺纹孔，所述螺纹孔内螺接有一端用于连接所述叶片的进水口的螺纹铜管，所述螺纹铜管的另一端设有用于连接测量机床的供水管的旋转转接头，所述进水口与所述螺纹铜管之间设有密封装置。
进一步地，所述压紧机构包括固定在所述定位板上的定位柱和定位螺杆，所述定位柱上端铰接有压板，所述压板末端设有与所述定位螺杆配合的连接叉，所述定位螺杆上设有用于锁紧所述压板的锁紧定位螺母，所述压板中部设有压紧螺孔，所述压紧螺孔内螺接有压紧螺杆，所述压紧螺杆下端连接有压紧块、上端设有扭力杆。
进一步地，所述压紧螺杆上端设有与所述扭力杆适配的通孔，所述扭力杆可移动的置于所述通孔内。
本发明的有益效果：通过大量的论证分析和试验，摸索出了本发明的通过水流量测量该型多联复杂空心涡轮叶片内腔流通能力的方法，利用水介质代替空气介质来测量复杂空心叶片内腔，在相同的水流量条件下，能精确的测量叶片内腔流量，有效检测出流通能力异常的叶片，从而避免诸如叶片内腔堵塞、冷气导管挤压变形、集气盒密封不严等冷气通道结构异常的叶片交付使用，有效的保证叶片质量的稳定性、一致性，确保使用该叶片的终端设备质量稳定、安全，保护国家领空安全；同时填补了我国该型航空发动机复杂空心多联叶片用水介质测量内腔流通能力检测工艺的空白。
附图说明
图1为本发明实施例中水流量夹具的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例中压紧机构的正视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于此。
一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，包括以下步骤：
a.根据叶片的结构特性设计、制造用于测量水流量的水流量测量夹具和密封装置。
b.将水流量测量夹具安装在测量机床上，然后装夹叶片、安装密封装置，并连接测量系统。
c.密封检查：打开测量系统的水泵向叶片供水，将供水压力调到设计测量流量要求压力1.5Mpa，检查测量装置是否漏水，如没有漏水则密封良好，可以进行下一步，反之则密封较差，需重复步骤b，即重新装夹和密封，直至密封良好。
d.选取标定件：通过至少两个人对同一组叶片分别进行至少5次测量，选取测量结果的重复性满足：
Figure BDA0002336868880000041
的叶片作为标定件，并以针对该叶片的多人多次测量值的平均值作为标定流量值；式中：G1为该标定件的第一次流量值，Gm为标定件第m次测量的流量。并以针对该叶片的多人多次测量值的平均值作为标定流量值。
申请人实际选择的一件标定件的测量结果如下：
Figure BDA0002336868880000042
Figure BDA0002336868880000051
重复性为-0.13％、-0.13％、-0.26％、-0.13％均在±1％范围内；测量者B第一、二、三、四、五分别相对于操作者A第一次测量结果的重复性为0.13％、-0.13％、0、-0.13％、0,均在设计要求的±1％范围内；测量系统能保证工艺要求。通过表中的测量值可以算出，选定的该标定流量值即为A、B测量者测量值的平均值，即G＝75L/min。
e.测量流量：开启水泵，待测量压力稳定30S之后，采集至少6次瞬时水流量值，再算这至少六次水流量值的平均值，即为测量的水流量实测值，通过测得的水流量实测值，与标定流量值对比，看误差是否满足实际设计要求，即可判断出该叶片是否合格。这样通过在相同水流工况下测量每组叶片的流量值，从而可以精确的测量叶片内腔流量，准确的检测出冷气通道结构异常的叶片，保证产品质量一致性，有力的保障使用该叶片的发动机的质量安全；在测量前,需要校准测量系统，具体为：测量标定件水流量值，并根据标定流量值进行校准，每批叶片流量测量前和完成后，均应用标定件进行流量检测，检测间隔不得大于100组；，以保障测量结果的准确性、一致性。校准流量值同样应满足：
Figure BDA0002336868880000052
式中：G0为标定件的标定流量值，Gi为标定件第i次测量的流量。
f.拆卸叶片：叶片水流量测量完成之后，拆卸工件，需要测量下一件叶片时，重复步骤b、c、d、e即可。
通过大量的论证分析和试验，摸索出了上述通过水流量测量该型多联复杂空心涡轮叶片内腔流通能力的上述步骤方法，利用水介质代替空气介质来测量复杂空心叶片内腔，在相同的水流量条件下，能有效检测出流通能力异常的叶片，从而避免诸如叶片内腔堵塞、冷气导管挤压变形、集气盒密封不严等冷气通道结构异常的叶片交付使用，有效的保证叶片质量的稳定性，确保使用该叶片的终端设备质量稳定，保护国家领空安全；同时填补了我国该型航空发动机复杂空心多联叶片用水介质测量内腔流通能力检测工艺的空白。
在前述实施例的基础上，在装夹叶片时，可采用机械加工表面对叶片进行定位，具体可利用后缘大小安装板端面、大安装板外圆弧面、大安装板装配槽对零件进行定位，压紧叶片前缘大小安装板端面达到工件的装夹、固定。
参照图1-2，一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量夹具，包括可固定在测量机床上用于定位叶片1的定位板2和用于将叶片1夹紧在所述定位板2上的压紧机构3，所述定位板2上还设有连接座4，所述连接座4上设有至少三个螺纹孔，所述螺纹孔内螺接有一端用于连接所述叶片1的进水口5的螺纹铜管6，所述螺纹铜管6的另一端设有用于连接测量机床的供水管的旋转转接头7，所述进水口5与所述螺纹铜管6之间设有密封装置8。装夹时，将叶片1放置在定位板2上，然后通过压紧机构3将叶片压紧，再通过螺纹铜管6连接叶片的进水口5，同时在进水口5与螺纹铜管6之间俺咋滚密封装置8，密封装置8可以采用橡胶密封圈，以保障密封效果；螺纹铜管6端部采用旋转转接头7，方便与供水管进行螺接，也便于拆卸。至于叶片1的出水口9，在座密封检查时，可将其封闭，而在流量检测时则打开。通过这样的夹具夹持叶片1进行检测，可以方便上述方法的实施，便于检测出流通能力不合格的叶片，实现上述方法的效果。
在前述实施例的基础上，压紧机构3包括固定在所述定位板2上的定位柱31和定位螺杆32，所述定位柱31上端铰接有压板33，所述压板33末端设有与所述定位螺杆32配合的连接叉，所述定位螺杆32上设有用于锁紧所述压板33的锁紧定位螺母34，所述压板33中部设有压紧螺孔，所述压紧螺孔内螺接有压紧螺杆35，所述压紧螺杆35下端连接有压紧块36、上端设有扭力杆37。夹持叶片1时，通过锁紧定位螺母34将压板33端部定位在定位螺杆32上，然后通过扭力杆37转动压紧螺杆35，上下调节压紧块36，使之压紧在叶片1上即可，操作非常方便，便于提高检测效率。
为了防止压紧螺杆35在转动时带动压紧块36转动，可将压紧螺杆35下端可转动的连接在压紧块36上，具体可在压紧块36中部设置一个圆槽，然后将压紧螺杆35下端通过轴承安装在圆槽内，从而在转动压紧螺杆35时，保持压紧块36不动，以避免对叶片1造成磨损。
为了增大扭力杆37的力臂，压紧螺杆35上端设有与所述扭力杆37适配的通孔，所述扭力杆37可移动的置于所述通孔内，这样在转动压紧螺杆35时，如果感觉较难转动，可将扭力杆37拉向一侧，使力臂增大，转动更加轻松。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据叶片的结构特性设计、制造用于测量水流量的水流量测量夹具和密封装置；
将水流量测量夹具安装在测量机床上，然后装夹叶片、安装密封装置，并连接测量系统；
密封检查：打开测量系统的水泵向叶片供水，将供水压力调到设计测量流量要求压力1.5Mpa，检查测量装置是否漏水，如没有漏水则密封良好，可以进行下一步，反之则密封较差，需重复前一步骤；
选取标定件：通过至少两个人对同一组叶片分别进行至少5次测量，选取测量结果的重复性满足：
Figure FDA0003512700280000011
的叶片作为标定件，并以针对该叶片的多人多次测量值的平均值作为标定流量值；式中：G1为该标定件的第一次流量值，Gm为标定件第m次测量的流量；
测量流量：开启水泵，待测量压力稳定30S之后，采集至少6次瞬时水流量值，再算这至少六次水流量值的平均值，即为测量的水流量实测值；
拆卸叶片：叶片水流量测量完成之后，拆卸工件，需要测量下一件叶片时，重复前述步骤即可。
2.根据权利要求1所述的多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，其特征在于，测量前校准测量系统：测量标定件水流量值，并根据标定流量值进行校准，每批叶片流量测量前和完成后，均应用标定件进行流量检测，检测间隔不得大于100组；校准流量值同样应满足：
Figure FDA0003512700280000012
式中：G0为标定件的标定流量值，Gi为标定件第i次测量的流量。
3.根据权利要求1所述的多联复杂空心涡轮叶片内腔水流量测量方法，其特征在于,装夹叶片时，采用机械加工表面对叶片进行定位。
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