CN114088293A - 叶片质量矩测量工装及叶片质量矩测量的方法 - Google Patents

叶片质量矩测量工装及叶片质量矩测量的方法 Download PDF

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Abstract

叶片质量矩测量工装，包括放置叶片的平台，其特征在于：所述的平台上装有支撑叶片呈平放姿态或安装姿态设置的支撑组件和进行称重感应的感应测量组件，叶片叶根部的两个连接孔与支撑组件定位配合，感应测量组件在平台上分布多个称重感应点，一个称重感应点与叶片根部的两个连接孔中点垂向对齐，感应测量组件与计算叶片质量矩和重心坐标的计算主机信号传输连接。本发明中支撑组件支撑叶片在平台上呈平放姿态或安装姿态放置，叶片的放置、定位及姿态的保持易于操作，感应测量组件在平台上分布多个固定的称重感应点，精准测量出不同姿态下叶片的多点感应重量，测量的精准度高，测量结果精准可靠。本发明还提供一种叶片质量矩测量的方法。

Description

叶片质量矩测量工装及叶片质量矩测量的方法
技术领域
本发明涉及一种叶片质量矩测量工装及叶片质量矩测量的方法，用于叶片质量距和重心位置的测量。
背景技术
玻璃纤维复合材料叶片是涡轮发动机、风机、压气机等设备的关键部件，其工作时的平衡效果直接影响到设备的性能与使用寿命。通过测量叶片的质量与三维质心/质量矩，对叶片质量矩进行测量排序，测量方便、精度高，可保证涡轮发动机装置在装配时能满足设计要求，避免因不平衡引起的振动。因此，需要一种技术效果优良的玻璃纤维复合材料叶片质量矩测量装置。
检测到的现有专利文献：
1.CN201611046518 .4，一种复杂形面大叶片质量矩测量装置；
2. CN 201220370567.4，一种现场测量旋转设备叶片质量矩的简易装置；
3. CN 201620679717.8，一种风力机叶轮质心调节机构；
4. CN 200820097774.0，叶片质心平衡仪；
5. CN 201911326637 .9，一种基于质量矩极小化的大型高速回转装备叶片的排序方法。
发明内容
本发明提供的叶片质量矩测量工装及叶片质量矩测量的方法，叶片叶根部定位在支撑组件上，并通过支撑组件进行支撑，使叶片在平台上保持平放姿态或安装姿态，感应测量组件装在平台上，通过平台上分布的多个称重感应点对叶片进行多点称重，支撑组件支撑叶片在平台上呈平放姿态或安装姿态放置，叶片的放置、定位及姿态的保持易于操作，感应测量组件在平台上分布多个固定的称重感应点，精准测量出不同姿态下叶片的多点感应重量，测量的精准度高，测量结果精准可靠。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
叶片质量矩测量工装，包括放置叶片的平台，其特征在于：所述的平台上装有支撑叶片呈平放姿态或安装姿态设置的支撑组件和进行称重感应的感应测量组件，叶片叶根部的两个连接孔与支撑组件定位配合，感应测量组件在平台上分布多个称重感应点，一个称重感应点与叶片根部的两个连接孔中点垂向对齐，感应测量组件与计算叶片质量矩和重心坐标的计算主机信号传输连接。
优选的，所述的平台包括底平板和设置在底平板上的上平板，感应测量组件位于底平板和上平板之间，感应测量组件在平台上分布三个称重感应点且三个称重感应点呈三角形状分布。
优选的，所述的底平板底部螺纹连接调平底座，调平底座的数量呈四个呈矩形排列，上平板为铝材金材质的镂空板，感应测量组件固定在上平板底部并定位在底平板上。
优选的，所述的支撑组件装在上平板上，包括沿垂向设置的支撑定位柱和与叶片接触支撑叶片保持放置姿态的支撑柱，叶片叶根部的两个连接孔与支撑定位柱配合定位。
优选的，支撑柱的数量为两个且在上平板上的安装位置可调节。
优选的，支撑柱分为均沿垂向设置的高支撑柱和矮支撑柱，矮支撑柱的高度小于高支撑柱的高度，高支撑柱顶部具有与叶片接触的细顶杆，矮支撑柱顶部具有与叶片边缘配合的向上开口槽，叶片边缘伸入向上开口槽中。
优选的，所述的感应测量组件由三个圆块状的力传感器组成，力传感器分别与计算叶片质量矩和重心从标的计算主机信号传输连接，三个力传感器分别固定在上平板底部，且一个力传感器与支撑定位柱同轴对齐。
优选的，所述的支撑定位柱包括固定在上平板上的底柱、固定在底柱上用与叶片叶根部连接孔相对应的顶柱，底柱正下方同轴固定一个力传感器，顶柱的数量为两个，两个顶柱之间的中点与底柱中轴线对齐。
采用以上所述的叶片质量矩测量工装进行叶片质量矩测量的方法，其特征在于：以叶片叶根部两个连接孔的中点作为坐标基准点，并以叶片展向为X轴，叶片旋向为Y向，叶片的厚度方向为Z轴，在计算主机中建立三维坐标系，先后将叶片呈平放姿态和安装姿态放置在平台上，并通过感应测量组件先后向计算主机传递叶片平放姿态的称重感应信号和叶片安装姿态的称重感应信号，计算主机根据叶片平放姿态的称重感应信号和叶片安装姿态的称重感应信号，计算出叶片展向的质量矩、旋向的质量矩、厚度方向的质量矩以及叶片重心在三维坐标系中的坐标。
优选的，“先后将叶片呈平放姿态和安装姿态放置在平台上”是指：先将叶片放置在平台上，叶片叶根部与支撑定位柱配合定位，调节两个支撑柱在上平板上的位置，使两个支撑柱与叶片接触支撑，叶片在平台上保持平放姿态；力传感器向计算主机传输信号后将叶片翻转放置在平台上，叶片叶根部与支撑定位柱配合定位，调节两个支撑柱在上平板上的位置，使两个支撑柱与叶片接触支撑，叶片在平台上保持安装姿态。
发明的有益效果是：
本发明的叶片质量矩测量工装包括平台、支撑组件和感应测量组件，叶片放置在平台上，叶片叶根部定位在支撑组件上，并通过支撑组件进行支撑，使叶片在平台上保持平放姿态或安装姿态，感应测量组件装在平台上，通过平台上分布的多个称重感应点对叶片进行多点称重，支撑组件支撑叶片在平台上呈平放姿态或安装姿态放置，通过感应测量组件得到平放姿态下叶片的多点称重感应值和安装姿态下叶片的多点称重感应值，根据两组称重感应数值计算出叶片在展向、转向和厚度方向的质量矩以及叶片的重心位置坐标；叶片的放置、定位及姿态的保持易于操作，感应测量组件在平台上分布多个固定的称重感应点，精准测量出不同姿态下叶片的多点感应重量，测量的精准度高，测量结果精准可靠。
附图说明
图1为本发明的叶片质量矩测量工装的结构示意图。
图2为叶片呈平放姿态放置在叶片质量矩测量工装上的示意图。
图3为叶片呈安装姿态放置在叶片质量矩测量工装上的示意图。
具体实施方式
下面结合图1~3对本发明的实施例做详细说明。
叶片质量矩测量工装，包括放置叶片的平台1，其特征在于：所述的平台1上装有支撑叶片呈平放姿态或安装姿态设置的支撑组件2和进行称重感应的感应测量组件3，叶片叶根部的两个连接孔与支撑组件2定位配合，感应测量组件2在平台上分布多个称重感应点，一个称重感应点与叶片根部的两个连接孔中点垂向对齐，感应测量组件3与计算叶片质量矩和重心坐标的计算主机信号传输连接。
以上所述的叶片质量矩测量工装包括平台1、支撑组件2和感应测量组件3，叶片放置在平台1上，叶片叶根部定位在支撑组件2上，并通过支撑组件2进行支撑，使叶片在平台1上保持平放姿态或安装姿态，感应测量组件3装在平台1上，通过平台1上分布的多个称重感应点对叶片进行多点称重，支撑组件2支撑叶片在平台1上呈平放姿态或安装姿态放置，通过感应测量组件3得到平放姿态下叶片的多点称重感应值和安装姿态下叶片的多点称重感应值，根据两组称重感应数值计算出叶片在展向、转向和厚度方向的质量矩以及叶片的重心位置坐标；叶片的放置、定位及姿态的保持易于操作，感应测量组件在平台上分布多个固定的称重感应点，精准测量出不同姿态下叶片的多点感应重量，测量的精准度高，测量结果精准可靠。
其中，所述的平台1包括底平板11和设置在底平板11上的上平板12，感应测量组件3位于底平板11和上平板12之间，感应测量组件3在平台1上分布三个称重感应点且三个称重感应点呈三角形状分布。底平板11和上平板12之间安装感应测量组件3，底平板11通过调平保证整个装置呈水平设置，尽量减少测量误差，上平板12承重，并安装支撑组件2，使叶片在上平板12上呈放平姿态和安装姿态设置，姿态保持平衡，保证测量的稳定性和可靠性。
其中，所述的底平板11底部螺纹连接调平底座13，调平底座13的数量呈四个呈矩形排列，上平板12为铝材金材质的镂空板，感应测量组件3固定在上平板12底部并定位在底平板11上。对底平板11进行调平时可在底平板上放置水平仪，再用调平底座13对底平板11进行调平，调平过程中观察水平仪保证底平板11达到水平，上平板12的铝材金材质的镂空板，重量轻，减小不放叶片时感应测量组件3的空载感应数值，进一步保证测量精度。
其中，所述的支撑组件2装在上平板12上，包括沿垂向设置的支撑定位柱21和与叶片接触支撑叶片保持放置姿态的支撑柱22，叶片叶根部的两个连接孔与支撑定位柱21配合定位。叶片叶根部通支撑定位柱21配合定位，叶片呈平放姿态或安装姿态放置时叶根部均是与支撑定位柱21配合，位置不变，利用两各姿态叶根部均定位在支撑定位柱上的放置特点，可将叶片叶根部两个连接孔的中点作为坐标基准点，并以叶片展向为X轴，叶片旋向为Y向，叶片的厚度方向为Z轴，在计算主机中建立三维坐标系，根据多个称重感应点的称重感应值，结合质量矩公式计算出叶片在展向、转向和厚度方向的质量距，并通过质量矩计算出叶片重心在三维坐标系中的坐标。
其中，支撑柱22的数量为两个且在上平板12上的安装位置可调节。由于在测量过程中叶片须以平放姿态和安装姿态先后进行称重，为了保证两种姿态下叶片均能保护平衡，在叶片叶根部定位在支撑定位柱21上时，通过调节支撑柱22在上平板12上的位置使两种姿态下叶片均能保持平衡。
其中，支撑柱22分为均沿垂向设置的高支撑柱221和矮支撑柱222，矮支撑柱222的高度小于高支撑柱221的高度，高支撑柱221顶部具有与叶片接触的细顶杆223，矮支撑柱222顶部具有与叶片边缘配合的向上开口槽224，叶片边缘伸入向上开口槽中224。高支撑柱221与叶片表面接触支撑叶片，矮支撑柱222与叶片边缘配合限制叶片偏转，使叶片在上平板12上保持平放姿态或安装姿态。
其中，所述的感应测量组件3由三个圆块状的力传感器31组成，力传感器31分别与计算叶片质量矩和重心从标的计算主机信号传输连接，三个力传感器31分别固定在上平板12底部，且一个力传感器31与支撑定位柱21同轴对齐。两种姿态旋转时叶片叶根部均与支撑定位柱21固定，将一个力传感器31设置在支撑定位柱21正下方，将叶片叶根部两个连接孔的中点设置为三维坐标的基准点，支撑定位柱21正下方的力传感器与基准点垂向对齐，测量出基准点位置叶片的感应重量，另外两个力传感器31的位置也是确定的，测量出叶片两种姿态放置时相同位置的感应重量，从而运用质量矩计算公式来计算出叶片的展向、旋向和厚度方向的质量矩。
其中，所述的支撑定位柱21包括固定在上平板12上的底柱211、固定在底柱211上用与叶片叶根部连接孔相对应的顶柱212，底柱212正下方同轴固定一个力传感器31，顶柱212的数量为两个，两个顶柱212之间的中点与底柱211中轴线对齐，即力传感器31的中心与叶片叶根部的两个连接孔之间的中点对齐，将叶片叶根部的两个连接孔之间的中点作为三维坐标系的基准点，力传感器31与基准点沿垂向对齐，测量出叶片不同姿态时基准点的感应重量。
本发明还保护采用以上所述的叶片质量矩测量工装进行叶片质量矩测量的方法，其特征在于：以叶片叶根部两个连接孔的中点作为坐标基准点，并以叶片展向为X轴，叶片旋向为Y向，叶片的厚度方向为Z轴，在计算主机中建立三维坐标系，先后将叶片100呈平放姿态和安装姿态放置在平台1上，并通过感应测量组件3先后向计算主机传递叶片平放姿态的称重感应信号和叶片安装姿态的称重感应信号，计算主机根据叶片平放姿态的称重感应信号和叶片安装姿态的称重感应信号，计算出叶片展向的质量矩、旋向的质量矩、厚度方向的质量矩以及叶片重心在三维坐标系中的坐标。
以上所述的叶片质量矩测量的方法通过感应测量组件3得到平放姿态下叶片的多点称重感应值和安装姿态下叶片的多点称重感应值，根据两组称重感应数值计算出叶片在展向、转向和厚度方向的质量矩以及叶片的重心位置坐标；叶片的放置、定位及姿态的保持易于操作，感应测量组件在平台上分布多个固定的称重感应点，精准测量出不同姿态下叶片的多点感应重量，测量的精准度高，测量结果精准可靠。
其中，“先后将叶片呈平放姿态和安装姿态放置在平台上”是指：先将叶片100放置在平台1上，叶片叶根部与支撑定位柱21配合定位，调节两个支撑柱22在上平板12上的位置，使两个支撑柱22与叶片100接触支撑，叶片100在平台1上保持平放姿态；力传感器向计算主机传输信号后将叶片翻转放置在平台上，叶片叶根部与支撑定位柱21配合定位，调节两个支撑柱22在上平板上的位置，使两个支撑柱11与叶片接触支撑，叶片在平台上保持安装姿态。由于在测量过程中叶片须以平放姿态和安装姿态先后进行称重，为了保证两种姿态下叶片均能保护平衡，在叶片叶根部定位在支撑定位柱21上时，通过调节支撑柱22在上平板12上的位置使两种姿态下叶片均能保持平衡。
采用以上叶片质量矩测量工装测量并计算出叶片展向、旋向及厚度方向的质量矩和叶片重心坐标的原理是：
将固定在支撑定位柱21正下方的力传感器记录为O处传感器，其余两个力传感器31分别记录为B处传感器和C处传感器，其中O处传感器的的点坐标为（0，0），B处传感器的点坐标为（800，-200），C处传感器的点坐标为（800，200），选取叶片叶根部两个连接孔之间的中点作为风机质量矩计算的基点，叶片的展向为X轴，叶片的弦向为Y轴，叶根厚度方向为Z；
平放姿态下质量矩测量：不放叶片时空载称重，三个力传感器31的输出值PO，PB，PC，叶片呈平放姿态放置时负载称重，三个力传感器的输出值为PO '，PB '，PC '；
安装姿态下质量矩测量：不放叶片时空载称重，三个力传感器31的输出值FO，FB，FC，叶片呈安装姿态放置时负载称重，三个力传感器的输出值为FO '，FB '，FC '。
利用以下质量矩测量公式和重心坐标计算公式，根据平放姿态下质量测量得到的数值，计算出叶片展片的质量矩Mx，叶片旋向的质量矩My，根据安装姿态下质量测量得到的数值，计算出叶片展片的质量矩Mx '，叶片厚度方向的质量矩Mz，用计算出叶片重心的坐标值X、Y、Z，其中g为重力常数。
Figure 91580DEST_PATH_IMAGE001
以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

Claims (10)

1.叶片质量矩测量工装，包括放置叶片的平台，其特征在于：所述的平台上装有支撑叶片呈平放姿态或安装姿态设置的支撑组件和进行称重感应的感应测量组件，叶片叶根部的两个连接孔与支撑组件定位配合，感应测量组件在平台上分布多个称重感应点，一个称重感应点与叶片根部的两个连接孔中点垂向对齐，感应测量组件与计算叶片质量矩和重心坐标的计算主机信号传输连接。
2.根据权利要求1所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：所述的平台包括底平板和设置在底平板上的上平板，感应测量组件位于底平板和上平板之间，感应测量组件在平台上分布三个称重感应点且三个称重感应点呈三角形状分布。
3.根据权利要求2所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：所述的底平板底部螺纹连接调平底座，调平底座的数量呈四个呈矩形排列，上平板为铝材金材质的镂空板，感应测量组件固定在上平板底部并定位在底平板上。
4.根据权利要求2所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：所述的支撑组件装在上平板上，包括沿垂向设置的支撑定位柱和与叶片接触支撑叶片保持放置姿态的支撑柱，叶片叶根部的两个连接孔与支撑定位柱配合定位。
5.根据权利要求4所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：支撑柱的数量为两个且在上平板上的安装位置可调节。
6.根据权利要求5所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：支撑柱分为均沿垂向设置的高支撑柱和矮支撑柱，矮支撑柱的高度小于高支撑柱的高度，高支撑柱顶部具有与叶片接触的细顶杆，矮支撑柱顶部具有与叶片边缘配合的向上开口槽，叶片边缘伸入向上开口槽中。
7.根据权利要求5所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：所述的感应测量组件由三个圆块状的力传感器组成，力传感器分别与计算叶片质量矩和重心从标的计算主机信号传输连接，三个力传感器分别固定在上平板底部，且一个力传感器与支撑定位柱同轴对齐。
8.根据权利要求7所述的叶片质量矩测量工装，其特征在于：所述的支撑定位柱包括固定在上平板上的底柱、固定在底柱上用与叶片叶根部连接孔相对应的顶柱，底柱正下方同轴固定一个力传感器，顶柱的数量为两个，两个顶柱之间的中点与底柱中轴线对齐。
9.采用权利要求1至8任一项所述的叶片质量矩测量工装进行叶片质量矩测量的方法，其特征在于：以叶片叶根部两个连接孔的中点作为坐标基准点，并以叶片展向为X轴，叶片旋向为Y向，叶片的厚度方向为Z轴，在计算主机中建立三维坐标系，先后将叶片呈平放姿态和安装姿态放置在平台上，并通过感应测量组件先后向计算主机传递叶片平放姿态的称重感应信号和叶片安装姿态的称重感应信号，计算主机根据叶片平放姿态的称重感应信号和叶片安装姿态的称重感应信号，计算出叶片展向的质量矩、旋向的质量矩、厚度方向的质量矩以及叶片重心在三维坐标系中的坐标。
10.根据权利要求9所述的叶片质量矩测量的方法，其特征在于：“先后将叶片呈平放姿态和安装姿态放置在平台上”是指：先将叶片放置在平台上，叶片叶根部与支撑定位柱配合定位，调节两个支撑柱在上平板上的位置，使两个支撑柱与叶片接触支撑，叶片在平台上保持平放姿态；力传感器向计算主机传输信号后将叶片翻转放置在平台上，叶片叶根部与支撑定位柱配合定位，调节两个支撑柱在上平板上的位置，使两个支撑柱与叶片接触支撑，叶片在平台上保持安装姿态。
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