CN116481476A - 一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量技术领域，具体涉及一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线，进行叶型最佳拟合计算，得到实测叶型积叠点沿X、Y轴偏移值x、y，以及实测叶型绕Z轴扭转偏差角度α；将实测叶型与理论叶型进行最佳拟合，计算实测叶型前缘、后缘伸长或缩短距离a、b；沿理论叶型中弧线方向，伸长或缩短理论叶型前缘、后缘距离a、b，重新定义理论叶型；以三坐标测量机直径较小的探针，通过转台联动，沿重新定义后的理论叶型曲线，对叶片进行三维曲线扫描测量。
Description
技术领域
本申请属于航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量技术领域，具体涉及一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法。
背景技术
航空发动机中压气机及涡轮叶片质量的好坏，直接决定航空发动机性能的好坏。
当前，多是采用三坐标测量机，通过接触式探针，对航空发动机中压气机及涡轮叶片型面进行曲线扫描，测量叶片型面，其中，包括二维曲线扫描测量、三维曲线扫描测量。
三坐标测量机以二维曲线扫描测量叶片型面时，因探针测头沿二维法线与叶片型面接触，实际接触点并非理论点位置，进行探针半径补偿时，会产生一定的误差，即余弦误差，叶型倾斜角较大，或者探针的直径较大时，余弦误差较大，难以满足叶片型面的测量要求。
三坐标测量机以三维曲线扫描测量叶片型面时，虽然在原理上可以避免余弦误差，但会因叶身产生较大的变形，由于实际叶型位置、扭转、弦长、轮廓偏差等因素，造成探针测球实际测量位置偏离理论位置，产生较大测量误差，甚至会发生测量中断，无法完成测量，难以保证测量结果的准确性。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，包括：
以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线，进行叶型最佳拟合计算，得到实测叶型积叠点沿X、Y轴偏移值x、y，以及实测叶型绕Z轴扭转偏差角度α；
将实测叶型与理论叶型进行最佳拟合，计算实测叶型前缘、后缘伸长或缩短距离a、b；
沿理论叶型中弧线方向，伸长或缩短理论叶型前缘、后缘距离a、b，重新定义理论叶型；
以三坐标测量机直径较小的探针，通过转台联动，沿重新定义后的理论叶型曲线，对叶片进行三维曲线扫描测量。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法中，以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线时，所用探针为φ2mm～φ5mm探针。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法中，以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线，具体是扫描测量沿叶型中弧线距离叶片前缘、后缘3mm～8mm段的叶型曲线。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法中，以三坐标测量机直径较小的探针，通过转台联动，沿重新定义后的理论叶型曲线，对叶片进行三维曲线扫描测量时，所用探针为φ0.5mm～φ1.5mm探针。
附图说明
图1是本申请实施例提供的三坐标测量机以三维曲线扫描测量叶片型面原理的示意图；
图2是本申请实施例提供的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法的流程图；
图3是本申请实施例提供的叶片初定位测量示意图；
图4是本申请实施例提供的实测叶型位置相较于理论叶型位置偏差的示意图；
图5是本申请实施例提供的实测叶型前缘、后缘相较于理论叶型前缘、后缘的伸长或缩短距离的示意图；
图6是本申请实施例提供的重新定义理论叶型的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本申请的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
三坐标测量机以三维曲线扫描测量叶片型面原理，如图1所示，探针测球沿叶片型面曲线各点的法线进行相切扫描测量，记录测球中心坐标，计算得到实测曲线各点坐标。
本申请基于三坐标测量机三维曲线扫描测量叶片型面原理，提出一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，如图2所示。
测量准备
将叶片、工装夹具、三坐标测量机置于20±2℃的环境下，平衡温度，时间不少于4h。
以三坐标测量机主探针校准转台和标准球。
根据叶片的形状和大小，通过工装夹具把叶片固定在转台上，尽量使叶片积叠轴与转台中心轴线重合。
组装三坐标测量机探针系统，并通过标准球对各个探针进行校准。
建立坐标系
按设计图纸或技术文件要求，测量基准元素，建立坐标系，特殊情况，可测量工装夹具上的基准元素或标准件，建立坐标系，以及通过测量迭代点建立坐标系。
叶型初定位测量
以三坐标测量机直径较大的探针，可以是φ2mm～φ5mm探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线，可以是沿叶型中弧线距离叶缘3mm～8mm段的叶型曲线，测量时转台固定不转，探针从一端扫描测量至另一端，如图3所示。
以扫描测量所得叶片前缘、后缘部位的叶型曲线，进行叶型最佳拟合计算，得到实测叶型积叠点沿X、Y轴偏移值x、y，以及实测叶型绕Z轴扭转偏差角度α，实测叶型位置相较于理论叶型位置偏差如图4所示。
将实测叶型与理论叶型进行最佳拟合，计算实测叶型前缘、后缘伸长或缩短距离a、b，实测叶型前缘、后缘相较于理论叶型前缘、后缘的伸长或缩短距离，如图5所示。
理论叶型重新定义
沿理论叶型中弧线方向，伸长或缩短理论叶型前缘、后缘距离a、b，重新定义理论叶型，如图6所示，重新定义后的理论叶型曲线与实测叶型曲线，在前缘、后缘部位达到最佳匹配状态。
叶型精确测量
以三坐标测量机直径较小的探针，可以是φ0.5mm～φ1.5mm探针，通过转台联动，沿重新定义后的理论叶型曲线，对叶片进行三维曲线扫描测量，得到叶片型面曲线。
叶型计算评价
将测量得到叶片型面曲线数据与理论叶型曲线数据导入叶型计算软件，进行叶型参数计算评价，按图纸和技术文件要求输出检测报告，包括叶型轮廓度、弦长、叶型厚度、前后缘半径、位置度、扭转误差等叶型参数实测值，以及“实测叶型曲线-叶型轮廓度公差范围”对比图等。
上述实施例公开的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，基于三坐标测量机三维曲线扫描测量叶片型面原理，通过叶型初定位测量，得到实测叶型位置相较于理论叶型位置和前后缘距离偏差，以此重新定义理论叶型曲线，以能够与实测叶型曲线具有最佳匹配状态，进而可有效减小由实际叶型、扭转、轮廓偏差等因素造成实际位置偏移引起的测量误差，保证测量结果的准确性，且可以自动的方式，完成对叶片型面的测量，具有较高的测量效率。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，其特征在于，包括：
以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线，进行叶型最佳拟合计算，得到实测叶型积叠点沿X、Y轴偏移值x、y，以及实测叶型绕Z轴扭转偏差角度α；
将实测叶型与理论叶型进行最佳拟合，计算实测叶型前缘、后缘伸长或缩短距离a、b；
沿理论叶型中弧线方向，伸长或缩短理论叶型前缘、后缘距离a、b，重新定义理论叶型；
以三坐标测量机直径较小的探针，通过转台联动，沿重新定义后的理论叶型曲线，对叶片进行三维曲线扫描测量。
2.根据权利要求1所述的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，其特征在于，
以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线时，所用探针为φ2mm～φ5mm探针。
3.根据权利要求1所述的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，其特征在于，
以三坐标测量机直径较大的探针，扫描测量叶片前缘、后缘部位一段叶型曲线，具体是扫描测量沿叶型中弧线距离叶片前缘、后缘3mm～8mm段的叶型曲线。
4.根据权利要求1所述的航空发动机中压气机及涡轮叶片型面测量方法，其特征在于，
以三坐标测量机直径较小的探针，通过转台联动，沿重新定义后的理论叶型曲线，对叶片进行三维曲线扫描测量时，所用探针为φ0.5mm～φ1.5mm探针。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117606327A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 天津工业大学 | 一种航空发动机叶片型面检测设备 |
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2023
- 2023-05-16 CN CN202310550806.7A patent/CN116481476A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117606327A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 天津工业大学 | 一种航空发动机叶片型面检测设备 |
| CN117606327B (zh) * | 2024-01-24 | 2024-04-05 | 天津工业大学 | 一种航空发动机叶片型面检测设备 |
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