一种发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置的制作方法

本发明涉及航空燃油发动机尺寸测量设备设计，特别涉及一种发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置。

背景技术：

高压涡轮转子作为航空发动机的核心部件，其叶尖外径的径向尺寸直接影响着高涡转子性能，对航空发动机的排气温度、工作效率、漏气密封、振动性能都有着重要影响，是航空发动机重大零部件的关键尺寸参数，精确测量高涡叶尖外径的尺寸，对于研究航空发动机高涡转子的运动特性、准确控制其运行规律，进而提高发动机的使用性能具有重大意义。

但是，如图1所示，目前航空发动机高压涡轮转子叶片由于制造和装配方式的特殊性，双点划线为装配封闭区域，无法在此范围内进行操作，又由于高涡叶片榫头和高压涡轮盘榫槽之间存在一定的活动间隙，这种榫头活动间隙不仅是径向方向(y方向安装间隙q)，而在垂直于径向方向的左右两侧也存在活动间隙(x方向安装间隙p)。

因此，就要求高涡叶尖外径测量时需要进行径向外撑固定以消除径向的活动间隙，同时又要尽量避免被测叶片榫头由于两侧的活动间隙而产生左右的径向偏摆而影响测量精度，才可实现叶尖外径的准确测量。进一步，又考虑到转子结构和叶片形状的复杂性，难以实现有效的定位且叶身表面易磕碰，不允许有任何的擦伤，测量空间受到限制，为高压涡轮叶尖的外径测量工作带来巨大挑战。

目前，普遍采用人工手动外撑测量方式，这种方式较为落后，使得测量精度常常存在不准确和误操作现象，严重影响着高压涡轮叶片的装配质量和效率，从而导致高压涡轮转子的性能和可靠性降低，甚至影响发动机的工作性能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置，以解决现有测量方法中存在的至少一个技术问题。

本发明的技术方案是：

一种发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置，包括：

上夹板，一端设置有与一片待测叶片的上缘板形状相匹配的第一固定部，另一端沿所述待测叶片榫头的中心线方向向远离中心位置布置，所述上夹板通过所述第一固定部卡合在所述上缘板上，另外，在所述上夹板另一端沿涡轮转子的圆周方向的两侧，分别设置呈板状的有第一安装部和第二安装部；

下夹板，一端设置有与所述待测叶片的上缘板形状相匹配的第二固定部，另一端沿所述待测叶片榫头的中心线方向向远离中心位置布置，所述下夹板通过所述第二固定部卡合在所述下缘板上，并与所述上夹板平行，所述下夹板的另一端端部与所述上夹板的另一端端部为可拆卸式连接，所述待测叶片位于所述上夹板与所述下夹板之间；

两个支撑螺杆，以所述待测叶片榫头的中心线为中心，对称设置在所述第一安装部和第二安装部上的螺纹孔中，所述第一安装部的支撑螺杆轴心线与位于所述待测叶片一侧的一个辅助叶片的榫头中心线平行，所述第二安装部的支撑螺杆轴心线与位于所述待测叶片另一侧的一个辅助叶片的榫头中心线平行，两个所述辅助叶片是以所述待测叶片榫头的中心线为中心对称分布在所述待测叶片两侧的，并且，两个所述支撑螺杆的旋入方向均朝向所述涡轮转子圆心。

可选的，所述下夹板的另一端端部与所述上夹板的另一端端部相对应位置处开设有螺纹孔，并通过锁紧螺栓连接。

可选的，所述支撑螺杆的头部呈圆球状；

所述发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置还包括：

护套，一端设置有与所述支撑螺杆的圆球状头部相匹配的凹槽，另一端抵靠在所述辅助叶片叶尖位置处，所述支撑螺杆的头部设置在所述凹槽内，形成球面副。

可选的，所述护套凹槽内还设置有调整球垫，所述支撑螺杆的头部抵靠在调整球垫上。

可选的，所述支撑螺杆的尾部设置有手柄。

可选的，两个所述辅助叶片是所述待测叶片两侧相邻的两个叶片。

可选的，所述第一安装部以与所述上夹板的连接处为圆心朝向所述涡轮转子圆心方向偏转，偏转角度等于所述辅助叶片榫头的中心线与所述待测叶片榫头中心线的夹角。

可选的，所述第二安装部以与所述上夹板的连接处为圆心朝向所述涡轮转子圆心方向偏转，偏转角度等于所述辅助叶片榫头的中心线与所述待测叶片榫头中心线的夹角。

发明效果：

本发明的发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置，结构简单，安装和拆卸方便，有效利用叶片形状和装配方式的特点，实现了高涡叶片外径间隙的外撑消除和叶片测量位置的准确定位以达到高涡叶尖外径的高精度测量，实现测量时的安全操作和高效率作业。

附图说明

图1是现有高涡叶片榫头和高压涡轮盘榫槽安装结构示意图；

图2是本发明发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置与测量叶片之间的位置关系示意图；

图3是本发明发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置的结构示意图；

图4是本发明发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置在测量状态时的示意图；

图5是图4中A部分放大示意图(剖视图)；

图6是本发明发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置在测量状态时另一视角的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1至图6对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置，可以包括上夹板1、下夹板3以及支撑螺杆4等部件。

上夹板1呈板状，一端设置有与一片待测叶片2的上缘板21形状相匹配的第一固定部11，另一端沿待测叶片2榫头的中心线方向向远离(如图4中向下的方向)中心位置布置。上夹板1通过第一固定部11卡合在上缘板21上，实现固定；另外，在上夹板1另一端沿涡轮转子的圆周方向的两侧，分别设置有呈板状的第一安装部12和第二安装部13。

下夹板3呈板状，一端设置有与待测叶片2的下缘板22形状相匹配的第二固定部31，另一端沿待测叶片2榫头的中心线方向向远离(如图4中向下的方向)中心位置布置。同样，下夹板3是通过第二固定部31卡合在下缘板22上，实现固定；另外，下夹板3还与上夹板1平行，下夹板3的另一端端部向上夹板1方向垂直凸出一部分，上夹板1的另一端端部同样向下夹板3方向垂直凸出一部分，并与下夹板3上凸出部分平行重叠，最后再将这两部分进行可拆卸式连接。

需要说明的是，可拆卸式连接可以为多种，本实施例中优选采用在上述各自凸出部分上开设螺纹孔，再通过一根相匹配的锁紧螺栓6实现可拆卸式连接，并且，还可以在支撑螺杆4的尾部设置手柄41，以方便操作。进一步，还可以在上夹板1的凸出部分是设置滑道，在下夹板3的凸出部分上设置相匹配的滑槽，能够更加方便进行安装定位。

进一步，下夹板3与下夹板3连接完成后，内部形成一个两侧开口的内腔，待测叶片2的叶身部分正好位于上夹板1与下夹板3之间的内腔中。

两个支撑螺杆4为已知的多种适合的带螺纹的螺杆，且两个支撑螺杆4的旋入方向均朝向涡轮转子圆心。两个支撑螺杆4是以待测叶片2榫头的中心线为中心，对称设置在第一安装部12和第二安装部13上的螺纹孔中。其中，第一安装部12的支撑螺杆4轴心线与位于待测叶片2一侧(图2中左侧)的一个辅助叶片5的榫头中心线平行。同样，第二安装部13的支撑螺杆4轴心线与位于待测叶片2另一侧(图2中右侧)的一个辅助叶片5的榫头中心线平行。

需要说明的是，上述两个辅助叶片5以待测叶片2榫头的中心线为中心对称分布在待测叶片2两侧。其中，两个辅助叶片5可以是待测叶片2两侧的多个叶片中的一个，在本实施例中，两个辅助叶片5优选为待测叶片2两侧相邻的两个叶片，从而能够缩短第一安装部12和第二安装部13长度，使得稳定性更强，使用更方便。

本发明的发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置，结构简单，安装和拆卸方便，有效利用叶片形状和装配方式的特点，实现了高涡叶片外径间隙的外撑消除和叶片测量位置的准确定位以达到高涡叶尖外径的高精度测量，实现测量时的安全操作和高效率作业。

另外，本发明的发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置，还可以将支撑螺杆4的头部设置成圆球状；相应地，在支撑螺杆4的头部与相对应的辅助叶片5叶尖处还可以设置护套7；护套7一端设置有与支撑螺杆4的圆球状头部相匹配的凹槽，另一端抵靠在辅助叶片5叶尖位置处，支撑螺杆4的头部设置在所述凹槽内，形成球面副，从而进一步确保支撑螺杆4的旋入方向是与辅助叶片5的榫头中心线平行。进一步，还可以在护套7凹槽内还设置有调整球垫8，支撑螺杆4的头部抵靠在调整球垫8上，以对叶片叶尖进行保护。

本发明的发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置中，第一安装部12以与上夹板1的连接处为圆心朝向涡轮转子圆心方向偏转，偏转角度(参见图2中m角)等于辅助叶片5榫头的中心线与待测叶片2榫头中心线的夹角(参见图2中α角)。同样，第二安装部12以与上夹板1的连接处为圆心朝向涡轮转子圆心方向偏转，偏转角度(参见图2中n角)等于辅助叶片5榫头的中心线与待测叶片2榫头中心线的夹角(参见图2中β角)。这样的结构能够使得第一安装部12和第二安装部13上的支撑螺杆4基本上垂直于第一安装部12和第二安装部13安装面设置，加工方便，温度性更强，同时还能满足支撑螺杆4旋入方向是与辅助叶片5的榫头中心线平行的要求。

特别如图2所示，本发明的发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置中，外撑原理如下：

三块相邻叶片榫头的中心线为分别为l1、l2、l3，由于叶片周向均布特点，理论上可得到叶片榫头的中心线夹角α＝β。左支撑螺杆4的轴线为l2’，其与左邻辅助叶片5叶尖弧线相交点的切线水平夹角为此时使得第一安装部12下安装面与水平线的夹角同理，右支撑螺杆4的轴线为l3’，其与右邻辅助叶片5叶尖弧线相交点的切线水平夹角为此时使得第二安装部13下安装面与水平线的夹角以实现左右支撑螺杆4的轴线与左右辅助叶片5叶尖垂直作用，这里

另外，左右支撑螺杆4的轴线与相应左右相邻辅助叶片5榫头的中心线夹角θ’＝θ”＝0°，这样使得外撑时对于左右相邻辅助叶片5的支撑作用力沿着辅助叶片(5榫头的径向轴线方向；进一步，在此基础上设计调整球垫8与之接触作用，使得外撑时避免了左右相邻辅助叶片5由于垂直于径向方向的安装间隙p(参照图1)发生径向偏摆而影响外撑拔具的定位精度。

而针对中间待测叶片2，由于上夹板1、下夹板3上的夹持段(即第一固定部11和第二固定部31)采用与待测叶片2的弧面上缘板21和下缘板22相匹配的扇形设计，使得夹持部位稳定可靠，并保证其榫头的中心线l1与夹板夹持面的中法线l1’夹角θ＝0°，进而使得拔具外撑时作用于待测叶片2的作用力方向沿着待测叶片2榫头的径向轴线方向进行外撑消隙。

下面将以其中一对叶片，对本发明的发动机高压涡轮转子叶尖外径辅助测量装置进行测量说明：

首先将上夹板1夹持端(第一固定部11)安装在待测叶片2的上缘板21，下夹板3的夹持端(第二固定部31)安装在待测叶片2的下缘板22，同时利用上夹板1的滑道和下夹板3的滑槽进行滑动配合调整到位，然后利用锁紧螺栓6进行固定夹紧；下一步，分别慢慢转动上夹板1左右两侧的手柄41，带动支撑螺杆4推进调整球垫8与相邻左右高压涡轮辅助叶片5的叶尖进行初步作用接触后，使得调整球垫8与叶尖不会发生相对位移；然后，两手同时用力转动手柄41通过调整球垫8作用支撑辅助叶片5的叶尖，进而反作用到上夹板1和下夹板3部分以使得上夹板1和下夹板3带动中间待测叶片2向远离榫头方向移动，从而进行径向外撑消隙固定；接着，在高压涡轮盘相对的另一侧，采用同样的此辅助测量装置及安装方法对另一个(图中未示出)与上述待测叶片2对称的待测叶片2进行外撑消隙固定；最后在两个对称的待测叶片2上的上夹板1或下夹板3端部留出的测量端，利用外径千分尺9进行叶尖直径的测量。

测量下一对待测叶片2叶尖的外径时，先后松开左右支撑螺杆4和锁紧螺栓6，然后利用上夹板1和下夹板3上扇形夹持段与叶片弧面上下缘板的贴合作用，使得两端的辅助测量装置沿着周向同一侧串动，重复执行上述操作步骤即可进行下一处待测叶片2叶尖外径的测量，这样就可以完成高压涡轮转子360度周向的所有高压涡轮叶片叶尖的外径测量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。