CN111521145A - 一种涡轮导向叶片排气面积测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮导向叶片排气面积测量装置及其测量方法，包括面积测量测具、用于校准调零所述面积测量测具的对标校准装置和用于固定导向叶片的叶片夹具装置；所述面积测量测具包括基板、安装基座、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器，所述第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器均安装在所述基板上，所述安装基座上设有第一测量点、第二测量点、第三测量点、第四测量点、第五测量点和第六测量点；该装置能快速准确地测量出单片叶片的排气面积，涡轮导向器在装配前可预知所有单片叶片的排气数据，以供选用直接进行装配，提高工作效率。

Description

一种涡轮导向叶片排气面积测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及航空发动机检测技术领域，具体涉及一种涡轮导向叶片排气面积测量装置及测量方法。

背景技术

排气面积是发动机的重要参数，在导向器机匣组件装配过程中，现在大都是使用机械测具测量相邻导向叶片之间的设计图规定的测量点获得数据。目前测量排气面积时先将涡轮导向叶片装配成整盘称之为涡轮导向器，导向叶片的排气面积为单个涡轮导向叶片的叶盆(叶背)与之相邻的叶片的叶背(叶盆) 以及大小缘板围成的近似梯形的窗口面积的总和。

现有的对涡轮导向器排气面积的检测的具体过程是先将导向叶片预装配成涡轮导向器，再用机械测具检测两个叶片之间形成的窗口面积，再计算窗口面积总和得到涡轮导向器排气面积，这种测量方法工作效率低，如果组装后的涡轮导向器的排气面积不合格时还需更换叶片，因为不知道单片叶片的排气面积，无法知道应该更换哪些叶片，因此更换叶片是随机更换，工作效率极低。若可通过检测单个叶片的排气面积，就可以做到预装配前知道单个叶片排气面积数据，提前计算出需选配哪些叶片，直接进行装配，能大大提高工作效率；因为通过导向叶片单个排气面积的测量，得到单件叶片测量结论，可作为选配导向器装配的参考，便能提高导向器排气面积合格的装配效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡轮导向叶片排气面积测量装置及测量方法，能快速准确地测量出单片叶片的排气面积，涡轮导向器在装配前可预知所有单片叶片的排气数据，以供选用直接进行装配，提高工作效率，以解决背景技术中提到的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种涡轮导向叶片排气面积测量装置，包括面积测量测具、用于校准调零所述面积测量测具的对标校准装置和用于固定导向叶片的叶片夹具装置；

所述面积测量测具包括基板、安装基座、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器，所述第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器均安装在所述基板上，所述安装基座上设有第一测量点、第二测量点、第三测量点、第四测量点、第五测量点和第六测量点；

所述第三测量点用于对准所述单向叶片的小缘板端面，所述第四测量点用于对准所述单向叶片的大缘板端面，所述第五测量点和第六测量点用于对准叶片夹具装置上的叶背理论测量点位或导向叶片叶背的实物测量点位，所述第一测量点和第二测量点用于对准所述导向叶片排气边的实物测量点位或叶片夹具装置上的排气边理论测量点位。

本发明首先用对标校准装置对面积测量测具进行校对调零，再将单片叶片固定安装到叶片夹具装置上，然后结合面积测量测具的六个测量点对叶片截面的窗口面积进行测量。

进一步地，所述对标校准装置包括对标座，所述对标座上固定安装有小缘板对标块、大缘板对标块、第一对标块、第二对标块、第三对标块和第四对标块；

所述小缘板对标块和大缘板对标块沿所述对标座的长度方向对称且相对布置，所述第一对标块、第二对标块、第三对标块和第四对标块分成两组沿所述对标座的中轴线对称且相对布置，所述第一对标块和第二对标块位于同一侧。

上述优选方案的有益效果为：对标校准装置可对面积测量装置上的六个测量点进行校对，便于后续面积测量装置对叶片进行定位测量，也提高了测量的精确度。

进一步地，所述小缘板对标块与所述第三测量点配合，所述大缘板对标块与所述第四测量点配合，所述第一对标块与所述第六测量点配合，第二对标块与所述第五测量点配合，所述第三对标块与所述第二测量点配合，所述第四对标块与所述第一测量点配合。

上述优选方案的有益效果为：对标校准装置的各个对标块分别对校对面积测量装置上的六个测量点，使得每个测量点都达到标准测量的要求。

进一步地，所述叶片夹具装置包括夹座以及设置在所述夹座上的固定组件和定位组件和球头销；

所述固定组件包括设置在所述夹座两端的第一固定组件和第二固定组件，所述定位组件包括设置在所述夹座一侧的第一理论测量模块和第二理论测量模块，以及设置在所述夹座另一侧的第三理论测量模块和第四理论测量模块。

上述优选方案的有益效果为：第一固定组件用于固定并定位单片叶片的小缘板端面，第二固定组件用于固定并定位单片叶片的大缘板端面。

进一步地，所述第一定位组件和第二定位组件均包括定位座、限位座和压紧座，所述定位座设有相互垂直的第一支撑面和端部限位面，所述限位座设有大缘板限位面或小缘板限位面，所述压紧座设有顶部限位面。

上述优选方案的有益效果为：大缘板限位面用于支撑叶片大缘板端面，小缘板限位面用于支撑叶片小缘板端面。

进一步地，所述第一理论测量模块与所述第五测量点对应，所述第三理论测量模块与所述第一测量点对应，所述第二理论测量模块与所述第六测量点对应，所述第四理论测量模块与所述第二测量点。

进一步地，所述第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器通过紧固组件安装在所述基板上，所述紧固组件包括贯穿于所述基板上的安装孔及紧固螺栓。

上述优选方案的有益效果为：六个位移传感器通过紧固组件安装在基板上，便于拆装。

进一步地，所述安装基座上设有若干个限位板，所述第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器的末端均垂直抵接于所述限位板，所述限位板与所述基板之间安装有弹簧。

一种涡轮导向叶片排气面积的测量方法，采用所述的涡轮导向叶片排气面积的测量装置进行测量，包括以下步骤:

S1、校准面积测量测具：

将面积测量测具移动到对标校准装置上，调节紧固螺栓，使小缘板对标块与所述第三测量点对齐，大缘板对标块与第四测量点对齐，第一对标块与第六测量点对齐，第二对标块与第五测量点对齐，第三对标块与所述第二测量点对齐，第四对标块与第一测量点对齐；

S2、安装单片导向叶片：

将单片导向叶片安装到叶片夹具装置上，使单片导向叶片的大缘端面固定到第二定位组件上，使单片导向叶片的小缘端面固定到第一定位组件上；

S3、将面积测量测具移装至叶片夹具装置：

使第三测量点对准于固定在第一定位组件上的导向叶片的小缘端面，第四测量点对准于固定在第二定位组件上的导向叶片的大缘端面，第五测量点对准第一理论测量模块，第六测量点对准第二理论测量模块，第一测量点和第二测量点对准于叶片叶盆排气边的实物测量点位，测得第一个窗口面积；

平移面积测量测具使第三测量点对准于固定在第一定位组件上的导向叶片的小缘端面，第四测量点对准于固定在第二定位组件上的导向叶片的大缘端面，第五测量点和第六测量点对准于叶片叶背的实物测量点，第一测量点对准固定第三理论测量模块，第二测量点对准固定第四理论测量模块，测得第二个窗口面积；

S4、计算单片导向叶片的排气面积：

将第一个窗口面积和第二个窗口面积相加再减去一个理论窗口的面积，即得到单片导向叶片本身的排气面积。

本发明的有益效果是：

本发明通过先测量叶盆这一侧的窗口面积，再平移测量装置去测量叶背的这一侧的窗口面积，根据叶盆这一侧的理论测量点及叶盆上的实物测量点及大小缘板端面的测量点组成的六个测量点进行测量第一个窗口面积，根据叶背这一侧的理论测量点及叶背上的实物测量点及大小缘板端面的测量点组成的六个测量点进行测量第二个窗口面积，将第一个窗口面积和第二个窗口面积相加再减去一个理论窗口的面积，即得到单片导向叶片本身的排气面积，该测量计算方法能精确地反应叶片本身实际的排气面积，而现有技术的测量方法是将叶片零件装配成整盘构成涡轮导向器，用一个带百分表的机械表架检测两点零件间窗口面积，这种方式精度低且工作效率极低，而本发明只需通过两次测量既能快速准确地测量出单片叶片的排气面积，涡轮导向器在装配前就可预知所有单片叶片的排气数据，以供选用直接进行装配，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明面积测量测具的整体结构示意图；

图2为本发明对标校准装置的整体结构示意图；

图3为本发明叶片夹具装置的整体结构示意图；

图4为本发明两个导向叶片之间组装结构示意图；

图5为本发明校对调节组件的结构示意图；

图6为本发明图4中M-M方向的投影示意图；

图7为本发明测量单个导向叶片的测量点位示意图；

图中，1-面积测量测具，2-对标校准装置，201-小缘板对标块，202-大缘板对标块，203-第一对标块，204-第二对标块，205-第三对标块，206-第四对标块， 3-叶片夹具装置，310-第一固定组件，320-第二固定组件，330-第一理论测量模块，340-第二理论测量模块，350-第三理论测量模块，360-第四理论测量模块， 4-基板，5-安装基座，6-第一位移传感器，7-第二位移传感器，8-第三位移传感器，9-第四位移传感器，10-第一测量点，11-第二测量点，12-第三测量点，13- 第四测量点，14-第五测量点，15-第六测量点，16-对标座，17-夹座，18-球头销， 19-安装孔，20-紧固螺栓，21-限位板，22-弹簧，23-调节螺栓，24-横向支柱， 25-滑柱，26-滑框。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：

请参照图1-3，一种涡轮导向叶片排气面积测量装置，包括面积测量测具1、用于校准调零所述面积测量测具1的对标校准装置2和用于固定导向叶片的叶片夹具装置3；

所述面积测量测具1包括基板4、安装基座5、第一位移传感器6、第二位移传感器7、第三位移传感器8和第四位移传感器9，所述第一位移传感器6、第二位移传感器7、第三位移传感器8和第四位移传感器9均安装在所述基板4 上，所述安装基座5上设有第一测量点10、第二测量点11、第三测量点12、第四测量点13、第五测量点14和第六测量点15；

所述第三测量点12用于对准所述单向叶片的小缘板端面，所述第四测量点 13用于对准所述单向叶片的大缘板端面，所述第五测量点14和第六测量点15 用于对准叶片夹具装置3上的叶背理论测量点位或导向叶片叶背的两个实物测量点位，所述第一测量点10和第二测量点11用于对准叶片夹具装置3上的排气边理论测量点位或导向叶片排气边的两个实物测量点位。

本发明首先用对标校准装置2对面积测量测具1进行校对调零，再将单片叶片固定安装到叶片夹具装置3上，然后结合面积测量测具1的六个测量点对叶片截面的窗口面积进行测量。

进一步地，所述对标校准装置2包括对标座16，所述对标座16上固定安装有小缘板对标块201、大缘板对标块202、第一对标块203、第二对标块204、第三对标块205和第四对标块206；

所述小缘板对标块201和大缘板对标块202沿所述对标座16的长度方向对称且相对布置，所述第一对标块203、第二对标块204、第三对标块205和第四对标块206分成两组沿所述对标座16的中轴线对称且相对布置，所述第一对标块203和第二对标块204位于同一侧。

所述第一对标块203和第二对标块204是叶背理论测量点对标块，第三对标块205和第四对标块206是排气边理论测量点对标块；第一对标块203的测点与第三对标块205的测点在同一个截面上，所述第二对标块204的测点和第四对标块206的测点在同一个截面上。

本发明对标校准装置2可对面积测量装置上的六个测量点进行校对，便于后续面积测量装置对叶片进行定位测量，也提高了测量的精确度。

请参照图2和图4，所述小缘板对标块201与所述第三测量点12配合，所述大缘板对标块202与所述第四测量点13配合，所述第一对标块203与所述第六测量点15配合，第二对标块204与所述第五测量点14配合，所述第三对标块205与所述第二测量点11配合，所述第四对标块206与所述第一测量点10 配合。

本发明对标校准装置2的各个对标块分别对校对面积测量装置上的六个测量点，使得每个测量点都达到标准测量的要求。

请参照图3，所述叶片夹具装置3包括夹座17以及设置在所述夹座17上的固定组件和定位组件和球头销18；

所述固定组件包括设置在所述夹座17两端的第一固定组件310和第二固定组件320，所述定位组件包括设置在所述夹座17一侧的第一理论测量模块330 和第二理论测量模块340，以及设置在所述夹座17另一侧的第三理论测量模块 350和第四理论测量模块360。

所述第一理论测量模块330和第二理论测量模块340是叶片夹具装置3上的叶背理论测量点位；所述第三理论测量模块350和第四理论测量模块360是叶片夹具装置3上的排气边理论测量点位。

本发明第一固定组件310用于固定并定位单片叶片的小缘板端面，第二固定组件320用于固定并定位单片叶片的大缘板端面。

请参照图3，所述第一定位组件和第二定位组件均包括定位座、限位座和压紧座，所述定位座设有相互垂直的第一支撑面和端部限位面，所述限位座设有大缘板限位面或小缘板限位面，所述压紧座设有顶部限位面。

本发明的大缘板限位面用于支撑叶片大缘板端面，小缘板限位面用于支撑叶片小缘板端面。

进一步地，所述第一理论测量模块330与所述第五测量点14对应，所述第三理论测量模块350与所述第一测量点10对应，所述第二理论测量模块340与所述第六测量点15对应，所述第四理论测量模块360与所述第二测量点11。

请参照图1，所述第一位移传感器6、第二位移传感器7、第三位移传感器 8和第四位移传感器9通过紧固组件安装在所述基板4上，所述紧固组件包括贯穿于所述基板4上的安装孔19及紧固螺栓20。

请参照图1，所述安装基座5上设有若干个限位板21，所述第一位移传感器6、第二位移传感器7、第三位移传感器8和第四位移传感器9的末端均垂直抵接于所述限位板21，所述限位板21与所述基板4之间安装有弹簧22。

本发明通过拧松紧固螺栓20，可调节六个位移传感器通过紧固组件安装在基板4上，进而实现位移传感器的拆装。

所述基板4还安装有校对调节组件，所述校对调节组件包括调节螺栓23、横向支柱24、滑柱25和与所述滑柱25配合的滑框26，所述限位板21套接在所述横向支柱24上，所述限位板21的一端伸入所述滑框26，滑柱25为中空的柱体，调节螺栓23的一端穿设于基板4及所述滑柱25与所述限位板21的一端的上壁连接，所述滑框26的底壁上设有螺钉，所述螺钉与所述限位板21的一端的下壁连接，滑柱25与所述滑框26的两侧壁通过螺钉固定连接。

当拧松调节螺栓23及紧固螺栓20时，可使基板4沿着滑柱25滑动，在弹簧22的驱动下，可调节测量点的位置，从而才能实现各个点位的校对。

一种涡轮导向叶片排气面积的测量方法，采用所述的涡轮导向叶片排气面积的测量装置进行测量，包括以下步骤:

S1、校准面积测量测具1：

将面积测量测具1移动到对标校准装置2上，调节紧固螺栓20，使小缘板对标块201与所述第三测量点12对齐，大缘板对标块202与第四测量点13对齐，第一对标块203与第六测量点15对齐，第二对标块204与第五测量点14 对齐，第三对标块205与所述第二测量点11对齐，第四对标块206与第一测量点10对齐；

S2、安装单片导向叶片：

将单片导向叶片安装到叶片夹具装置3上，使单片导向叶片的大缘端面固定到第二定位组件上，使单片导向叶片的小缘端面固定到第一定位组件上，完成单片叶片的安装固定。

S3、将面积测量测具1移装至叶片夹具装置3：

使第三测量点12对准于固定在第一定位组件上的导向叶片的小缘端面，第四测量点13对准于固定在第二定位组件上的导向叶片的大缘端面，第五测量点 14对准第一理论测量模块330，第六测量点15对准第二理论测量模块340，第一测量点10和第二测量点11对准于叶片叶盆排气边的实物测量点位，测得第一个窗口面积；

平移面积测量测具1使第三测量点12对准于固定在第一定位组件上的导向叶片的小缘端面，第四测量点13对准于固定在第二定位组件上的导向叶片的大缘端面，第五测量点14和第六测量点15对准于导向叶片叶背的实物测量点，第一测量点10对准固定第三理论测量模块350，第二测量点11对准固定第四理论测量模块360，测得第二个窗口面积；

如图6-7所示，分两次测量得到第三测量点12和第四测量点13之间的距离为叶片喉道长度H，第一测量点10和第五测量点14之间的距离为α1，第二测量点11和第六测量点15之间的距离为α2，通过计算公式计算得到第一个窗口面积和第二个窗口面积的数值。

S4、计算单片导向叶片的排气面积：

将第一个窗口面积和第二个窗口面积相加再减去一个理论窗口的面积，即得到单片导向叶片本身的排气面积。所述理论窗口的面积数值利用公式可直接算出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：包括面积测量测具(1)、用于校准调零所述面积测量测具(1)的对标校准装置(2)和用于固定导向叶片的叶片夹具装置(3)；

所述面积测量测具(1)包括基板(4)、安装基座(5)、第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)、第三位移传感器(8)和第四位移传感器(9)，所述第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)、第三位移传感器(8)和第四位移传感器(9)均安装在所述基板(4)上，所述安装基座(5)上设有第一测量点(10)、第二测量点(11)、第三测量点(12)、第四测量点(13)、第五测量点(14)和第六测量点(15)；

所述第三测量点(12)用于对准所述单向叶片的小缘板端面，所述第四测量点(13)用于对准所述单向叶片的大缘板端面，所述第五测量点(14)和第六测量点(15)用于对准叶片夹具装置(3)上的叶背理论测量点位或导向叶片叶背的实物测量点位，所述第一测量点(10)和第二测量点(11)用于对准所述导向叶片排气边的实物测量点位或叶片夹具装置(3)上的排气边理论测量点位。

2.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述对标校准装置(2)包括对标座(16)，所述对标座(16)上固定安装有小缘板对标块(201)、大缘板对标块(202)、第一对标块(203)、第二对标块(204)、第三对标块(205)和第四对标块(206)；

所述小缘板对标块(201)和大缘板对标块(202)沿所述对标座(16)的长度方向对称且相对布置，所述第一对标块(203)、第二对标块(204)、第三对标块(205)和第四对标块(206)分成两组沿所述对标座(16)的中轴线对称且相对布置，所述第一对标块(203)和第二对标块(204)位于同一侧。

3.根据权利要求3所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述小缘板对标块(201)与所述第三测量点(12)配合，所述大缘板对标块(202)与所述第四测量点(13)配合，所述第一对标块(203)与所述第六测量点(15)配合，第二对标块(204)与所述第五测量点(14)配合，所述第三对标块(205)与所述第二测量点(11)配合，所述第四对标块(206)与所述第一测量点(10)配合。

4.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述叶片夹具装置(3)包括夹座(17)以及设置在所述夹座(17)上的固定组件和定位组件和球头销(18)；

所述固定组件包括设置在所述夹座(17)两端的第一固定组件(310)和第二固定组件(320)，所述定位组件包括设置在所述夹座(17)一侧的第一理论测量模块(330)和第二理论测量模块(340)，以及设置在所述夹座(17)另一侧的第三理论测量模块(350)和第四理论测量模块(360)。

5.根据权利要求4所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述第一定位组件(310)和第二定位组件(320)均包括定位座、限位座和压紧座，所述定位座设有相互垂直的第一支撑面和端部限位面，所述限位座设有大缘板限位面或小缘板限位面，所述压紧座设有顶部限位面。

6.根据权利要求4所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述第一理论测量模块(330)与所述第五测量点(14)对应，所述第三理论测量模块(350)与所述第一测量点(10)对应，所述第二理论测量模块(340)与所述第六测量点(15)对应，所述第四理论测量模块(360)与所述第二测量点(11)。

7.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)、第三位移传感器(8)和第四位移传感器(9)通过紧固组件安装在所述基板(4)上，所述紧固组件包括贯穿于所述基板(4)上的安装孔(19)及紧固螺栓(20)。

8.根据权利要求7所述的涡轮导向叶片排气面积测量装置，其特征在于：所述安装基座(5)上设有若干个限位板(21)，所述第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)、第三位移传感器(8)和第四位移传感器(9)的末端均垂直抵接于所述限位板(21)，所述限位板(21)与所述基板(4)之间安装有弹簧(22)。

9.一种涡轮导向叶片排气面积的测量方法，其特征在于：采用权利要求1-8任一项所述的涡轮导向叶片排气面积的测量装置进行测量，包括以下步骤:

S1、校准面积测量测具(1)：

将面积测量测具(1)移动到对标校准装置(2)上，调节紧固螺栓(20)，使小缘板对标块(201)与所述第三测量点(12)对齐，大缘板对标块(202)与第四测量点(13)对齐，第一对标块(203)与第六测量点(15)对齐，第二对标块(204)与第五测量点(14)对齐，第三对标块(205)与所述第二测量点(11)对齐，第四对标块(206)与第一测量点(10)对齐；

S2、安装单片导向叶片：

将单片导向叶片安装到叶片夹具装置(3)上，使单片导向叶片的大缘端面固定到第二定位组件(320)上，使单片导向叶片的小缘端面固定到第一定位组件(310)上；

S3、将面积测量测具(1)移装至叶片夹具装置(3)：

使第三测量点(12)对准于固定在第一定位组件(310)上的导向叶片的小缘端面，第四测量点(13)对准于固定在第二定位组件(320)上的导向叶片的大缘端面，第五测量点(14)对准第一理论测量模块(330)，第六测量点(15)对准第二理论测量模块(340)，第一测量点(10)和第二测量点(11)对准于叶片叶盆排气边的实物测量点位，测得第一个窗口面积；

平移面积测量测具(1)使第三测量点(12)对准于固定在第一定位组件(310)上的导向叶片的小缘端面，第四测量点(13)对准于固定在第二定位组件(320)上的导向叶片的大缘端面，第五测量点(14)和第六测量点(15)对准于叶片叶背的实物测量点，第一测量点(10)对准固定第三理论测量模块(350)，第二测量点(11)对准固定第四理论测量模块(360)，测得第二个窗口面积；

S4、计算单片导向叶片的排气面积：

将第一个窗口面积和第二个窗口面积相加再减去一个理论窗口的面积，即得到单片导向叶片本身的排气面积。

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