RU2205363C2

RU2205363C2 - Device for checking geometry of profile of blades and rods of turbine cooled blades

Info

Publication number: RU2205363C2
Application number: RU2001114496/28A
Authority: RU
Inventors: А.С. Челушкин; О.В. Кандалина
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention relates to methods of checking profiles of cast blades and profiles of rods. Proposed device contains base 1, measuring elements 10 designed for contacting from two sides with object under checking, checking object location unit arranged stationary on carriage 2 installed for reciprocation in parallel with base, standard 16 for object which is also mounted on carriage. Four differential inductive pickups 10 are used as measuring elements. Said pickups are interconnected so that any two pickups can displace along standard and checking object at one side, and two others, at other side. Location unit has fixed position of sections. For this purpose carriage is provided with locks 14, and base is provided with holes for locks. Differential inductive pickups 10 can travel on rollers 11 along posts under action of cable passing through pulley of shaft and pulley of reversible motor installed on base 1. EFFECT: increased capacity at checking. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам контроля профиля литых лопаток ГТД и профиля стержней для оформления их внутренней полости, и предназначено для контроля в литейных цехах в условиях серийного производства. The invention relates to the field of engineering, and in particular to methods for controlling the profile of cast GTE blades and the profile of the rods to design their internal cavity, and is intended for control in foundries in mass production.

Известно устройство для контроля профиля пера заготовки турбинной лопатки, которое содержит основание с направляющими валиками, узел базирования, выполненный в виде размещенных на валиках шаблонов, предназначенных для взаимодействия с контролируемой лопаткой, стол с механизмом зажима для установки лопатки и осевой упор. Заготовка лопатки базируется непосредственно по ее профилю, который предстоит контролировать, фиксация заготовки производится за хвост в номинальном положении без смещения относительно базовых поверхностей устройства в самоориентирующемся относительно хвоста зажимном приспособлении, что не требует механической обработки хвоста (SU 1620809 A1, G 01 В 5/20, 15.01.91, Бюл. 2). A device is known for monitoring the profile of the pen of a billet of a turbine blade, which contains a base with guide rollers, a base unit made in the form of templates placed on the rollers designed to interact with a controlled blade, a table with a clamping mechanism for installing the blade and an axial stop. The blade blank is based directly on its profile, which is to be controlled, the workpiece is fixed by the tail in the nominal position without displacement relative to the base surfaces of the device in the clamping device, which is self-oriented relative to the tail, which does not require tail machining (SU 1620809 A1, G 01 B 5/20 , 1/15/91, Bull. 2).

Недостатком данного устройства является преобладание ручного труда при установке контролируемого объекта в устройство и, как следствие, субъективный характер оценки годности. Данное устройство не целесообразно использовать как средство контроля геометрии лопаток в литейном цехе серийного производства, а для контроля геометрии керамического стержня оно вообще не годится. The disadvantage of this device is the predominance of manual labor when installing a controlled object in the device and, as a result, the subjective nature of the assessment of suitability. This device is not advisable to use as a means of controlling the geometry of the blades in the foundry of mass production, but to control the geometry of the ceramic rod it is generally not suitable.

Известно также устройство для контроля формы поверхности, содержащее корпус и параллельные измерительные элементы, установленные с возможностью осевого перемещения в одной плоскости и фиксации, которое снабжено предназначенными для взаимодействия с измерительными элементами сменным шаблоном и линейкой, установленной на корпусе с возможностью поворота относительно оси измерительных элементов, и фиксации, а каждый из измерительных элементов выполнен в виде стакана с упором, предназначенным для взаимодействия с корпусом, и штока, один конец которого установлен в стакане с возможностью осевого перемещения относительно него и фиксации, а другой предназначен для взаимодействия с контролируемой поверхностью (SU 1717940 A1, G 01 В 5/20, 07.03.92, Бюл. 9). It is also known a device for controlling the shape of the surface, comprising a housing and parallel measuring elements mounted for axial movement in one plane and fixing, which is equipped with a removable template and a ruler mounted for interaction with the measuring elements and mounted on the housing for rotation about the axis of the measuring elements, and fixing, and each of the measuring elements is made in the form of a glass with a stop designed to interact with the body, and a rod, one the end of which is installed in a glass with the possibility of axial movement relative to it and fixation, and the other is designed to interact with a controlled surface (SU 1717940 A1, G 01 B 5/20, 03.03.92, Bull. 9).

Недостатком данного устройства является трудоемкость его настройки. Для замера, например, пяти сечений лопатки необходимо либо пять перенастроек, либо использование пяти устройств. Замер зазоров между контролируемой деталью и измерительными наконечниками производится вручную щупами, и, как следствие, результаты замера являются субъективными. The disadvantage of this device is the complexity of its settings. To measure, for example, five sections of the blade, you must either five readjustments, or the use of five devices. Gaps between the controlled part and the measuring tips are measured manually with probes, and, as a result, the measurement results are subjective.

Известно также устройство для контроля профилей фасонных изделий, содержащее корпус с горизонтальной опорной поверхностью, в пазах которой установлены каретки, закрепленный в корпусе между каретками механизм базирования контролируемого изделия. В направляющих одной из кареток установлен одноплечий рычаг с измерительным наконечником на конце, закрепленный на ползуне с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной опорной поверхности корпуса. В направляющих другой каретки установлен столик с закрепленным на нем эталоном, рабочая поверхность которого параллельна опорной поверхности корпуса, а его рабочая кромка эквидистантна контуру измеряемого сечения изделия втулкой, установленной в одноплечем рычаге с возможностью взаимодействия торцом с рабочей плоскостью эталона. Ось втулки перпендикулярна рабочей плоскости эталона. Измерительный шток с коническим наконечником установлен внутри втулки с возможностью контактирования конической поверхностью с рабочей кромкой эталона. На втулке закреплен индикатор, воспринимающий перемещения штока (SU 1010446 A, G 01 В 5/20, 07.04.83, Бюл. 13). It is also known a device for monitoring profiles of shaped products, comprising a housing with a horizontal supporting surface, in the grooves of which are mounted carriages, a mechanism for basing the controlled product fixed in the housing between the carriages. In the guides of one of the carriages, a one-arm lever is installed with a measuring tip at the end, mounted on a slider with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the supporting surface of the housing. In the guides of the other carriage there is a table with a standard fixed on it, the working surface of which is parallel to the supporting surface of the housing, and its working edge is equidistant to the contour of the measured section of the product by a sleeve mounted in a single-arm lever with the possibility of end interaction with the working plane of the standard. The axis of the sleeve is perpendicular to the working plane of the standard. A measuring rod with a conical tip is installed inside the sleeve with the possibility of contacting the conical surface with the working edge of the standard. An indicator is mounted on the sleeve that senses rod movements (SU 1010446 A, G 01 B 5/20, 04/07/83, Bull. 13).

Недостатком данного устройства является то, что за одну установку можно произвести контроль только одного сечения. Для проверки второго и других сечений необходимо на рабочем столике иметь их эталоны, расположенные на том же расстоянии, что и контролируемое сечение. Технически это сложно, если вообще возможно. Также к недостаткам относится ручное перемещение каретки и счет результатов контроля с индикатора, т.е. отсутствие записи результатов. The disadvantage of this device is that for one installation you can control only one section. To check the second and other sections, it is necessary to have their standards on the working table located at the same distance as the controlled section. Technically, this is difficult, if at all possible. The disadvantages include the manual movement of the carriage and the counting of the results of control from the indicator, i.e. lack of record of results.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для контроля профилей сечений фасонных деталей, содержащее основание с размещенным на нем узлом базирования измеряемой детали, каретку, установленную на основании с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него, установленный на каретке с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной основанию, рычаг с измерительным наконечником, предназначенным для контактирования с одной из сторон измеряемого профиля. Узел базирования установлен с возможностью перемещения перпендикулярно основанию. Устройство снабжено подпружиненным относительно первого рычага аналогичным ему вторым рычагом с измерительным наконечником, предназначенным для контактирования с другой стороны измеряемого профиля. Также устройство снабжено кулачком, размещенным на первом рычаге, закрепленным во втором рычаге штангой с роликом на конце, взаимосвязанным с кулачком, узлом синхронного поворота и разведения рычагов и датчиками перемещения каретки и узла базирования (RU 2016371 C1, G 01 В 5/20, 15.07.94, Бюл. 13). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a device for controlling profiles of sections of shaped parts, containing a base with a measuring unit based on it, a carriage mounted on the base with the possibility of reciprocating movement relative to it, mounted on the carriage with the possibility of rotation relative to the axis perpendicular to the base, a lever with a measuring tip designed to contact from one side of the measured a mug. The host site is installed with the ability to move perpendicular to the base. The device is equipped with a second lever, spring-loaded with respect to the first lever, similar to it with a measuring tip intended for contacting on the other side of the measured profile. The device is also equipped with a cam located on the first lever, fixed in the second lever by a rod with a roller at the end, interconnected with the cam, the node for synchronous rotation and breeding of the levers and the movement sensors of the carriage and the base unit (RU 2016371 C1, G 01 B 5/20, 15.07 .94, Bull. 13).

Недостатком данного устройства является то, что для сопоставимости результатов аналогичных деталей требуется точное одинаковое базирование. Для условий серийного производства в литейном цехе потребуется обработка базовых поверхностей каждой лопатки. Также к недостаткам относятся временные затраты на обработку входных данных и необходимость в расшифровке протокола результатов. The disadvantage of this device is that for the comparability of the results of similar parts requires the exact same basing. For the conditions of mass production in the foundry, the processing of the base surfaces of each blade will be required. Disadvantages also include time spent on processing input data and the need to decrypt the results protocol.

Задачами изображения являются повышение производительности контроля, уменьшение трудоемкости и времени проведения контроля, повышение точности и надежности контроля в литейном цехе при серийном производстве. The objectives of the image are to increase control performance, reduce the complexity and time of control, increase the accuracy and reliability of control in the foundry during mass production.

Поставленные задачи решаются тем, что в устройстве для контроля геометрии профиля лопаток и стержней охлаждаемых лопаток турбин, состоящем из основания, узла базирования и измерительных элементов, предназначенных для контактирования с двух сторон измеряемого объекта, в отличие от прототипа узел базирования контролируемого объекта расположен неподвижно на каретке, которая имеет возможность возвратно-поступательного перемещения параллельно основанию, введен эталон контролируемого объекта, который также расположен на каретке, в качестве измерительных элементов введены четыре дифференциальных индуктивных датчика, которые соединены между собой так, что два любых из них имеют возможность перемещаться по эталону и контролируемому объекту с одной стороны, а два других - с другой стороны, при этом узел базирования имеет фиксированное положение сечений, для чего каретка снабжена фиксаторами, а основание - отверстиями для них, которые соответствуют линиям контроля, причем дифференциальные индуктивные датчики имеют возможность перемещаться на роликах по стойкам, жестко закрепленным на основании при помощи троса, который проходит через шкив вала и шкив реверсивного двигателя, установленных на основании. The tasks are solved in that in the device for controlling the geometry of the profile of the blades and rods of the cooled turbine blades, consisting of a base, a base unit and measuring elements designed to contact on both sides of the measured object, in contrast to the prototype, the base unit of the controlled object is stationary on the carriage , which has the ability to reciprocate parallel to the base, introduced the standard of the controlled object, which is also located on the carriage, as four differential inductive sensors have been introduced into the measuring elements, which are interconnected so that any two of them have the ability to move along the standard and the object being monitored on the one hand, and the other two on the other, while the base unit has a fixed position of the sections, for of which the carriage is equipped with clamps, and the base with holes for them, which correspond to the control lines, and differential inductive sensors have the ability to move on casters along the racks, replicated on the base with a cable that passes through the shaft pulley and the pulley of the reversible motor mounted on the base.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - разрез устройства А-А. The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the device, figure 2 is a section of a device aa.

Устройство содержит основанию 1, по которому имеет возможность перемещаться каретка 2. На основании установлен реверсивный двигатель 3 со шкивом 4. С другой стороны основания установлен вал 5, который имеет шкив 6. Через шкив двигателя и шкив вала проходит трос 7. Трос проходит через вилки 8 и 9, которые жестко соединяют между собой дифференциальные индуктивные датчики 10. Дифференциальные индуктивные датчики имеют возможность перемещаться в плоскости, перпендикулярной плоскости перемещения каретки на роликах 11 по пазам в стойках 12, жестко закрепленных на основании. Каретке, имеет возможность перемещаться относительно основания на шариках 13 и фиксироваться в заданных положениях относительно основания при помощи фиксаторов 14. В основании для этого имеются отверстия. Подвижная каретка состоит из пластины 15, которая в свою очередь содержит эталон контролируемого объекта 16 и установочную базу 17. Пластина может заменяться при переходе на контроль другого объекта. Каретка 2 содержит зажим 18 для возможности фиксации контролируемого объекта на узле базирования. Электрические сигналы, которые возникают в дифференциальных индуктивных датчиках, имеют возможность передаваться на ЭВМ или на записывающее устройство при помощи соединительных кабелей 19. The device comprises a base 1, on which the carriage 2 can move. On the base there is a reversible motor 3 with a pulley 4. On the other side of the base there is a shaft 5, which has a pulley 6. A cable passes through the engine pulley and the shaft pulley 7. The cable passes through the forks 8 and 9, which rigidly interconnect differential inductive sensors 10. Differential inductive sensors have the ability to move in a plane perpendicular to the plane of movement of the carriage on the rollers 11 along the grooves in the uprights 12, rigidly closed replicated on the basis of. The carriage has the ability to move relative to the base on the balls 13 and be fixed in predetermined positions relative to the base using latches 14. There are holes in the base for this. The movable carriage consists of a plate 15, which in turn contains the standard of the controlled object 16 and the mounting base 17. The plate can be replaced when switching to the control of another object. The carriage 2 contains a clamp 18 for the possibility of fixing the controlled object on the base site. Electrical signals that occur in differential inductive sensors have the ability to be transmitted to a computer or to a recording device using connecting cables 19.

Устройство работает следующим образом. В основу установки положен принцип сравнения контролируемого объекта с эталоном. Контроль начинают с установки контролируемого объекта. Для этого индуктивные датчики 10 отводят в крайние положения, отжимают зажим 18, устанавливают объект на установочную базу 17 и фиксируют. Затем включают реверсивный двигатель 3, крутящий момент с вала реверсивного двигателя 3 передается на шкив 4, который приводит в движение трос 7. Трос 7 также проходит через шкив 6 вала 5. Трос 7, проходящий через отверстия в вилках 8 и 9, соединяющих между собой дифференциальные индуктивные датчики 10, приводит их в движение. Два жестко закрепленных между собой дифференциальных индуктивных датчика 10 перемещаются один вдоль линии профиля эталона спинки, а другой - вдоль соответствующей линии профиля спинки объекта, подвергаемого контролю, а два других датчика перемешаются один вдоль линии профиля эталона корытца, а другой - вдоль соответствующей линии профиля корытца этого же объекта. По тому, какую объект имеет форму поверхности по отношению к эталону, вогнутую или выпуклую, значения электрических сигналов, возникаемых в дифференциальных индуктивных датчиках 10, по мере их движения вдоль линии контроля будут вычитаться или складываться. По этим значениям судят о том, в какую сторону, в положительную или отрицательную, происходит отклонение профиля контролируемого объекта от теоретического - заданного по чертежу и на какую величину. Дифференциальные индуктивные датчики 10 перемещаются на роликах 11 по пазам в стойках 12, которые жестко закреплены на неподвижном основании 1 установки. The device operates as follows. The installation is based on the principle of comparing the controlled object with the standard. Control begins with the installation of the controlled object. For this, inductive sensors 10 are diverted to the extreme positions, squeeze the clamp 18, set the object on the installation base 17 and fix. Then the reverse engine 3 is turned on, the torque from the shaft of the reverse engine 3 is transmitted to the pulley 4, which drives the cable 7. The cable 7 also passes through the pulley 6 of the shaft 5. The cable 7 passing through the holes in the forks 8 and 9, interconnecting differential inductive sensors 10, sets them in motion. Two rigidly fixed differential inductive sensors 10 move one along the line of the profile profile of the back, and the other along the corresponding profile line of the back of the object being monitored, and the other two sensors mix one along the profile line of the trough standard, and the other along the corresponding profile line of the trough of the same object. According to which object has a surface shape with respect to the standard, concave or convex, the values of the electrical signals generated in differential inductive sensors 10 will be subtracted or added as they move along the control line. Based on these values, one can judge in which direction, in positive or negative direction, the profile of the controlled object deviates from the theoretical one — given by the drawing and by what value. Differential inductive sensors 10 are moved on rollers 11 along the grooves in the uprights 12, which are rigidly fixed to the fixed base 1 of the installation.

После того как произведен контроль по одной линии объекта, каретку 2 перемещают на следующую линию контроля при помощи шариков 13, расположенных в пазах каретки 2 и основания 1. Каретку 2 фиксируют относительно основания 1 с помощью фиксаторов 14. Фиксаторы 14 расположены на каретке 2, а в основании 1 имеются отверстия для них. Фиксаторы 14 надежно фиксируют каретку 2 относительно основания 1 в положениях, соответствующих линиям профиля контролируемого объекта, но в то же время позволяют перемещать каретку 2 без особых усилий. Таким образом производят контроль по всем линиям профиля контролируемого объекта. Значения отклонений подаются на ЭВМ или записывающее устройство. При переходе на контроль другого объекта пластина 15, установленная на каретке 2 и состоящая из эталона контролируемого объекта 16 и установочной базы 17, может заменяться. After the control is carried out along one line of the object, the carriage 2 is moved to the next control line using balls 13 located in the grooves of the carriage 2 and the base 1. The carriage 2 is fixed relative to the base 1 using the clips 14. The latches 14 are located on the carriage 2, and base 1 has holes for them. The latches 14 reliably fix the carriage 2 relative to the base 1 in positions corresponding to the profile lines of the controlled object, but at the same time allow the carriage 2 to be moved without much effort. Thus, control is carried out on all lines of the profile of the controlled object. Deviation values are fed to a computer or recorder. When switching to control of another object, the plate 15 mounted on the carriage 2 and consisting of the standard of the controlled object 16 and the installation base 17 can be replaced.

Данное устройство позволяет повысить производительность контроля лопаток и стержней охлаждаемых лопаток турбин в литейном цехе при серийном производстве. Устройство позволяет снизить долю ручного труда контролера и временные затраты на проведение контроля. Контролеру необходимо только загрузить устройство и убрать объект, а также перемещать каретку по линиям контроля, что значительно сокращает время замера и трудоемкость производимого контроля. Так как контроль производится не по определенным точкам, а по линиям, которые соответствуют расположению этих точек, данное устройство позволяет контролировать объект по всей длине профиля, что приводит к его более полному контролю. Устройство имеет простую конструкцию, надежно в эксплуатации, не требует высокой квалификации контролера. This device allows you to increase the control performance of the blades and rods of the cooled turbine blades in the foundry during mass production. The device allows to reduce the share of manual labor of the controller and the time spent on monitoring. The controller only needs to load the device and remove the object, as well as move the carriage along the control lines, which significantly reduces the measurement time and the complexity of the control. Since the control is carried out not by specific points, but by lines that correspond to the location of these points, this device allows you to control the object along the entire length of the profile, which leads to more complete control. The device has a simple design, reliable in operation, does not require highly qualified controller.

Применение дифференциальных индуктивных датчиков и записывающего устройства позволяет сразу получить значения результатов контроля в виде абсолютных цифровых значений и вывода о соответствии объекта техническим требованиям, т. е. без их дополнительной обработки, а также применение дифференциальных индуктивных датчиков не требует создания особых условий для работы, обеспечивая при этом высокую точность измерений. The use of differential inductive sensors and a recording device allows you to immediately get the values of the control results in the form of absolute digital values and a conclusion about the compliance of the object with technical requirements, that is, without additional processing, as well as the use of differential inductive sensors does not require the creation of special conditions for work, providing with high measurement accuracy.

Claims

A device for monitoring the geometry of the profile of the blades and rods of cooled turbine blades, consisting of a base, a base unit and measuring elements intended for contacting from two sides of the measured object, characterized in that the base unit of the controlled object is stationary on the carriage, which has a reciprocating displacements parallel to the base, the standard of the controlled object, which is also located on the carriage, is introduced, even re differential inductive sensors, which are interconnected so that any two of them have the ability to move along the standard and the object being monitored on the one hand, and the other two on the other, while the base unit has a fixed position of the cross sections, for which the carriage is equipped with clamps, and the base - holes for them that correspond to the control lines, and differential inductive sensors have the ability to move on rollers along the racks, rigidly fixed to the base with a cable, to which passes through a pulley of a shaft and a pulley of a reversible motor mounted on a base.