一种叶轮叶片流线检测设备及其工作方法技术

本发明专利技术涉及一种叶轮叶片流线检测设备及其工作方法，叶轮叶片流线检测设备包括三坐标检测仪、雷尼绍旋转测座和测头、压力传感器，其中三坐标检测仪包括测量底座和置于测量底座上的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和连接座，雷尼绍旋转测座经连接座与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构传动配合，使得雷尼绍旋转测座可在测量底座上的三维空间内移动，待测量的叶轮固定设置于三坐标检测仪的测量空间内，测头可转动设置在雷尼绍旋转测座的前端，压力传感器置于测头的前端，以使测头可伸入叶轮的叶片之间，压力传感器与叶片接触时可对叶片的点坐标进行测量。

Impeller blade flow line detection device and working method thereof

The invention relates to an impeller blade streamline detecting device and its working method. The Impeller Blade Streamline detecting device comprises a three-coordinate measuring instrument, a Reynessal rotating measuring pedestal, a measuring head and a pressure sensor. The three-coordinate measuring instrument includes a measuring pedestal and an X-axis moving mechanism placed on the measuring pedestal, a Y-axis moving mechanism, and a Z-axis moving mechanism. The Reynessor rotating pedestal can move in the three-dimensional space on the measuring base through the transmission and coordination of the connecting pedestal with the X-axis moving mechanism, the Y-axis moving mechanism and the Z-axis moving mechanism. The impeller to be measured is fixed in the measuring space of the three-coordinate measuring instrument, and the probe can be rotated and set in the measuring space. The pressure sensor is placed at the front of the Reynessor rotating pedestal so that the probe can reach between the blades of the impeller. The point coordinates of the blades can be measured when the pressure sensor contacts the blades.

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮叶片流线检测设备及其工作方法
本专利技术涉及发动机叶轮检测
，特别是一种叶轮叶片流线检测设备及其工作方法。
技术介绍
叶轮作为发动机的关键部件，其制造质量直接影响发动机的空气动力性能和机械效率，因此其检测成为控制发动机质量的重要环节；叶轮可分为轮毂曲面和叶片曲面两部分，零件构成的一般形式是由若干等长叶片或大小交错叶片均匀分布在轮毂曲面上。叶片曲面又包含包覆曲面、压力曲面和吸力曲面，都是由非可展直纹面和自由曲面构成的。随着我国工业的快速发展，对航空发动机性能的要求越来越高，对叶轮测量的精度、方式和评价变得越来越重。航空发动机叶轮制造时通过计算机软件设计出叶轮的参数模型，通过铸造和机加工完成产品加工，加工后获得叶轮参数是否符合设计要求，尤其是叶片的厚度和形状参数，直接影响航空发动机的性能；因此提出一种简捷实用的叶轮叶片检测设备及叶轮参数的检测方法，直接准确地确定被测叶轮叶片的厚度值、位置参数及其误差等参数，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种简单便捷、实用性强的叶轮叶片流线检测设备及其工作方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的叶轮叶片流线检测设备，包括三坐标检测仪、雷尼绍旋转测座和测头、压力传感器，其中三坐标检测仪包括测量底座和置于测量底座上的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和连接座，雷尼绍旋转测座经连接座与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构传动配合，使得雷尼绍旋转测座可在测量底座上的三维空间内移动，待测量的叶轮固定设置于三坐标检测仪的测量空间内，测头可转动设置在雷尼绍旋转测座的前端，压力传感器置于测头的前端，以使测头可伸入叶轮的叶片之间，压力传感器与叶片接触时可对叶片的点坐标进行测量。上述叶轮叶片流线检测设备的工作方法，其原理是将被测叶轮放入三坐标检测仪的测量空间，获得被测叶轮叶片上吸力曲面和压力曲面上多个对应点的空间坐标，再根据对应点的坐标值进行计算，求出被测叶轮叶片在该点处的厚度值、位置参数及其误差。进一步，所述叶轮叶片流线检测设备的工作方法，包括如下步骤：A、使用计算机根据叶轮的设计参数生成叶轮的三维模型。B、在三维模型内提取叶轮的外子午面，并将其沿叶轮轴向移动后旋转获得旋转曲面，该旋转曲面分别与叶片吸力曲面、压力曲面相交获得对应的吸力面流线、压力面流线，提取吸力面流线、压力面流线的参数。C、根据吸力面流线、压力面流线的参数，在吸力面流线、压力面流线上分别确定多个测量点，吸力面流线、压力面流线上的测量点分别位于叶片两侧且一一对应，提取各测量点的理论坐标值和理论法向矢量，通过对应测量点的理论坐标值可获得叶片在测量点处的理论厚度。D、重复步骤B和步骤C，获得多组吸力面流线、压力面流线，各吸力面流线、压力面流线上同样确定多个测量点。E、将待测量的叶轮置于三坐标检测仪内，由三坐标检测仪读入叶轮的设计参数，建立三坐标系使得叶轮的坐标原点、方向与三坐标检测仪的坐标原点、方向相同，将测头伸入叶轮，由吸力面流线规划测头的移动路径，根据吸力面流线上测量点的理论坐标值和理论法向矢量驱动测头在吸力曲面上移动，测头的压力传感器与叶片接触时，三坐标检测仪获得测量点的实际坐标值，由测头逐一完成吸力曲面上各测量点的实际坐标值的测量。F、吸力曲面上的测量点的实际坐标值测量完成后，将测头移动至叶轮的压力曲面侧，由压力面流线规划测头的移动路径，根据压力面流线上测量点的理论坐标值和理论法向矢量驱动测头在压力曲面上移动，测头的压力传感器与叶片接触时，三坐标检测仪获得测量点的实际坐标值，由测头逐一完成该压力曲面上各测量点的实际坐标值的测量。G、将测得的吸力曲面上各测量点的实际坐标值与相应的理论坐标值进行比对，可获得吸力曲面的形状差异状况；将测得的压力曲面上各测量点的实际坐标值与相应的理论坐标值进行比对，可获得压力曲面的形状差异状况；根据吸力曲面和压力曲面上对应测量点的实际坐标值可获得该测量点处的实际厚度，与该测量点处的理论厚度进行比对，可获得叶片的厚度情况。进一步，所述吸力曲面上的吸力面流线数量为9条，相邻两吸力面流线之间的距离相等，所述压力曲面上的压力面流线数量为9条，相邻两压力面流线之间的距离相等，以使测量点分布的更加均匀。进一步，各吸力面流线、压力面流线上的相邻两测量点之间的间距相等，以使测量点分布的更加均匀。进一步，所述测头沿相邻两吸力面流线的移动路径首尾相连设置，以使测头沿前一吸力面流线从头至尾测量完成后进入后一吸力面流线的尾端开始测量；所述测头沿相邻两压力面流线的移动路径首尾相连设置，以使测头沿前一压力面流线从头至尾测量完成后进入后一压力面流线的尾端开始测量，以缩短测头的行程，提高测量效率。专利技术的技术效果：（1）本专利技术的叶轮叶片流线检测设备，相对于现有技术，将叶轮置于三坐标检测仪内，根据叶轮的设计参数，在叶片的压力曲面、吸力曲面分别选取多条流线，各流线上选取多个两两对应的测量点，采用测头对各测量点的坐标值进行测量，通过比对实际坐标值和理论坐标值的差异，可对叶片的形状差异进行分析；通过对两两对应的测量点的实际坐标值进行测算，可以求得测量点处的实际壁厚，根据实际壁厚与理论壁厚之间的差异，可以对叶片进行修正；采用在叶片的两侧曲面上设置对应的流线和测量点，实现叶片厚度的流线测量，能保证加工的走刀路径与三坐标的测量路径一致，和叶轮造型方式一致，并实时显示误差和输出，工艺人员能快速做出判断并调整加工路径确保加工质量。附图说明下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细说明：图1是叶轮叶片流线检测设备的立体结构示意图；图2是叶轮的三维模型图；图3是叶片上压力面流线的示意图；图4是根据实际坐标值生成的纵横网格和法向量的示意图；图5是三坐标检测仪的测量结果显示示意图。图中：排气边轮盘11，进气边轮盘12，轴孔13，扭曲叶片14，分流叶片15，压力曲面16，外子午面17，吸力曲面18，吸力面流线21，测量底座31，X轴移动机构32，Y轴移动机构33，Z轴移动机构34，连接座35，旋转测座36，测头37。具体实施方式实施例1本实施例的叶轮叶片流线检测设备，如图1所示，包括三坐标检测仪、雷尼绍旋转测座36和测头37、压力传感器，其中三坐标检测仪包括测量底座31和置于测量底座上的X轴移动机构32、Y轴移动机构33、Z轴移动机构34和连接座35，雷尼绍旋转测座36经连接座35与X轴移动机构32、Y轴移动机构33、Z轴移动机构34传动配合，使得雷尼绍旋转测座36可在测量底座31上的三维空间内万向移动，待测量的叶轮固定设置于三坐标检测仪的测量空间内，测头37可转动设置在雷尼绍旋转测座36的前端，压力传感器置于测头37的前端，以使测头37可伸入叶轮的叶片之间，压力传感器与叶片接触时可对叶片的点坐标进行测量；其中三坐标检测仪采用DMIS测量软件，旋转测座的型号为雷尼绍PH10M，压力传感器为PH6传感器。实施例2实施例1中的叶轮叶片流线检测设备的工作方法，其原理是将被测叶轮放入三坐标检测仪的测量空间，获得被测叶轮叶片上吸力曲面和压力曲面上多个对应点的空间坐标，再根据对应点的坐标值进行计算，求出被测叶轮叶片在该点处的厚度值、位置参数及其误差。如图2所示，某航空发动机的离心叶轮包括平行设置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶轮叶片流线检测设备，其特征在于，包括三坐标检测仪、雷尼绍旋转测座和测头、压力传感器，其中三坐标检测仪包括测量底座和置于测量底座上的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和连接座，雷尼绍旋转测座经连接座与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构传动配合，使得雷尼绍旋转测座可在测量底座上的三维空间内移动，待测量的叶轮固定设置于三坐标检测仪的测量空间内，测头可转动设置在雷尼绍旋转测座的前端，压力传感器置于测头的前端，以使测头可伸入叶轮的叶片之间，压力传感器与叶片接触时可对叶片的点坐标进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种叶轮叶片流线检测设备，其特征在于，包括三坐标检测仪、雷尼绍旋转测座和测头、压力传感器，其中三坐标检测仪包括测量底座和置于测量底座上的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和连接座，雷尼绍旋转测座经连接座与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构传动配合，使得雷尼绍旋转测座可在测量底座上的三维空间内移动，待测量的叶轮固定设置于三坐标检测仪的测量空间内，测头可转动设置在雷尼绍旋转测座的前端，压力传感器置于测头的前端，以使测头可伸入叶轮的叶片之间，压力传感器与叶片接触时可对叶片的点坐标进行测量。2.根据权利要求1所述的叶轮叶片流线检测设备的工作方法，其特征在于，其原理是将被测叶轮放入三坐标检测仪的测量空间，获得被测叶轮叶片上吸力曲面和压力曲面上多个对应点的空间坐标，再根据对应点的坐标值进行计算，求出被测叶轮叶片在该点处的厚度值、位置参数及其误差。3.根据权利要求2所述的叶轮叶片流线检测设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：A、使用计算机根据叶轮的设计参数生成叶轮的三维模型；B、在三维模型内提取叶轮的外子午面，并将其沿叶轮轴向移动后旋转获得旋转曲面，该旋转曲面分别与叶片吸力曲面、压力曲面相交获得对应的吸力面流线、压力面流线，提取吸力面流线、压力面流线的参数；C、根据吸力面流线、压力面流线的参数，在吸力面流线、压力面流线上分别确定多个测量点，吸力面流线、压力面流线上的测量点分别位于叶片两侧且一一对应，提取各测量点的理论坐标值和理论法向矢量，通过对应测量点的理论坐标值可获得叶片在测量点处的理论厚度；D、重复步骤B和步骤C，获得多组吸力面流线、压力面流线，各吸力面流线、压力面流线上同样确定多个测量点；E、将待测量的叶轮置于三坐标检测仪内，由三坐标检测仪读入叶轮的设计参数，建立三坐标系使得叶轮的坐标原点、方向与三坐标检...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆先，
申请(专利权)人：中国航发常州兰翔机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32