一种测量、计算涡轮导向叶片和导向器喉道面积的方法_2

文档序号:9577905阅读:来源:国知局

[0052] i--窗口 序号。
[0053] 其中,jd、dl、nl、n2、n3可根据实际叶片情况,综合考虑计算精度和时间自由选取。
[0054] 本发明的优点:
[0055] 本发明所述的测量、计算涡轮导向叶片和导向器喉道面积的方法,具有以下优 占.
[0056] 数值更准确:本发明在实际型线数据点中寻找、计算每个叶片自身的喉道宽度、高 度、排气面积,排气面积测量值更准确。型线法分段进行窗口高度计算,使得弯扭叶片排气 面积计算值更准确。
[0057] 测量计算更稳定、重复性好:本发明测量型线数据,不依赖于个别理论点的测量是 否准确,能有效改善、解决不同厂家、人员排气面积测量不稳定现象。
[0058] 导向叶片同导向器排气面积之间规律较好:本发明测量导向器排气面积时,在半 窗口分别测量每个叶片完整的缘板样本型线后进行处理,可使排气面积计算更准确,叶片 同导向器排气面积之间规律较好。
[0059] 无需测具:本发明不依赖于测具,适用于所有导向叶片或导向器喉道排气面积测 量。
【附图说明】
[0060] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0061] 图1为测量计算方法总流程图;
[0062] 图2为叶片坐标系以及窗口、叶片排序不意图;
[0063] 图3为宽度(缘板)特征点示意图;
[0064] 图4为宽度样本型线扫描示意图;
[0065] 图5为上缘板样本型线扫描示意图;
[0066] 图6为下缘板样本型线扫描示意图;
[0067] 图7为某实际叶片半窗口排气面积计算示意图。
【具体实施方式】
[0068] 实施例1
[0069] 本实施例提供了一种测量、计算涡轮导向叶片和导向器喉道面积的方法,其特征 在于:所述的测量、计算涡轮导向叶片和导向器喉道面积的方法,具体为:
[0070] 建立坐标系,确定窗口、叶片排序
[0071] 根据叶片图纸,选择精密加工位置,确定坐标系,X轴为发动机轴线,Ζ轴为叶片径 向方向;
[0072] 导向器由20组叶片组成,每组叶片由3片叶片组成。定义相邻叶片之间的空档为 窗口,同一组叶片形成的窗口为全窗口,每两组叶片形成的窗口为半窗口。测量导向叶片 时,一组叶片的窗口总数为η,则η= 4 ;对于导向器,则一共形成m= 60个窗口。
[0073] 从尾缘看起顺时针依次分别为窗口 1、2……,窗口 1为此时叶片左侧的半窗口。在 导向器状态下,叶片坐标系Z轴所指定的叶片定义为叶片1,从尾缘看起顺时针依次为叶片1、2......20〇
[0074] 按顺序测量后续窗口时,需要依次将坐标系绕X轴旋转-6°。如图2,在此例中, 坐标系对应的窗口为窗口 2,测量窗口 3、4时,分别将坐标系绕X轴旋转-6°、-12°。
[0075] 确定宽度型线,计算理论宽度、缘板的特征点
[0076] 将组成同一窗口的两个叶片在不同Z值下的平行于XY平面的用于表征窗口宽度 的叶片外型线,称为宽度型线。根据叶片在径向的叶型分布,确定宽度型线组数,记为r,r不小于3。若叶片为直叶片,其外型线在Z轴方向上无变化,则可在叶片径向方向均匀布置 3组;叶片越扭曲,r应越大。本例中在叶片径向布置4组宽度型线,如图2。
[0077] 确定各组宽度型线的分布,即Z轴坐标。选择时,应避开气膜孔、劈缝等内凹位置。 对于弯扭叶片,应尽量选择外型线凸近窗口方向的位置,此时通道两侧宽度型线的距离较 小。
[0078] 测量窗口同一Z值下,两个叶片宽度型线之间的最小距离,并创建其所在的线段 和所对应的坐标点,见图3。称此线段为宽度线段,将理论、实际叶片宽度型线对应点分别 称为理论宽度特征点、实际宽度特征点,通称为宽度特征点。从叶尖至叶根宽度线段分别编 号为线段1至线段4,对应长度为1至1 4。线段1、2的中点的连线同上缘板流道面的交点, 记为S点;线段3、4的中点的连线同下缘板流道面的交点,记为G点。称S点和G点为缘板 特征点,对于理论叶片和实际叶片,分别称为理论缘板特征点、实际缘板特征点。相邻宽度 线段中点之间的距离分别为H2~H4。S点同线段1中点的距离为氏,G点同线段4中点的 距离为H5。将氏~!15称为窗口分段高度。
[0079] 计算导向叶片和导向器理论喉道面积
[0084]Fg= 3F,
[0085]F= 60F,
[0086] 式中f--导向叶片中单个窗口的喉道面积。
[0087]Fg 一组导向叶片的喉道面积。
[0088]F 导向器的喉道面积。
[0089] 确定并扫描宽度样本型线
[0090] 如图4所示,在理论叶片窗口的叶背侧型线方向上选取L1为15~20mm的型线, 作为宽度样本型线,使理论宽度特征点位于宽度样本型线中间。叶盆侧,将理论宽度特征 点沿型线向前缘方向延伸,同时另一侧跨越尾缘延伸至此叶片的叶背一小段,所形成的型 线作为宽度样本型线,L2长度为5~7mm。在测量前固定L1、L2的长度,保证测量计算稳定 性。本例中LI、L2分别取17mm、6mm。
[0091] 测量时,用三坐标扫描实际窗口不同Z值下两侧的宽度样本型线,要求相邻点间 距不大于0.005mm,点坐标精度达到lE-5mm。对于半窗口,只需扫描已有叶片叶身的宽度样 本型线。
[0092] 确定并扫描缘板样本型线
[0093] 如图5、图6所示,在理论叶片上、下缘板上,选取L3长8-10mm的缘板样本型线。 对于全窗口,理论缘板特征点S(G)应位于缘板样本型线的中间位置;对于半窗口,为保证 缘板样本型线完整位于同一个叶片的缘板上,可令其沿Y轴平移L4,L4应尽量小。实际测 量前固定L3、L4长度,保证测量计算稳定性。本例中L3、L4分别取8mm、3mm〇
[0094] 测量时,用三坐标扫描窗口的缘板样本型线,要求点间距不大于0. 1mm,点坐标精 度达到0. 005mm。对于半窗口,每组叶片均需测量缘板样本型线,即在半窗口中,对于导向叶 片来说,有一组缘板样本型线,上、下缘板各一条;对于导向器来说,有两组缘板样本型线。
[0095] 计算实际叶片和导向器喉道面积:通过自编程序自动计算实际导向叶片以及导向 器的喉道面积,其原理为:
[0096] 步骤一:利用三次样条插值的方法对宽度样本型线进行加密插值;
[0097] 步骤二:求同一Z值下,盆背侧宽度型线数据点之间的最短距离,即宽度线段的长 度^_ = 1~4);计算导向叶片排气面积时,半窗口中未知的宽度特征型线用理论型线代 替,理论型线指模拟导向器装配时,理论叶片两侧相邻叶片对应位置的型线;
[0098] 步骤三:计算宽度线段的中点坐标,以及相邻中点之间的距离H,(j= 2~4);
[0099] 步骤四:利用三次样条插值的方法对缘板样本型线进行加密插值;
[0100] 步骤五:将插值后的缘板样本型线坐标点转化为柱坐标系坐标形式;
[0101] 步骤六:对每个缘板样本型线坐标点,沿X轴旋转0~土jd°,均匀分布n2个点, 形成缘板面坐标点集;
[0102] 步骤七:计算各缘板面坐标点到氏或H4所在直线的距离,寻找最短距离d,记录此 点位置以及X坐标;
[0103] 步骤八:当距离d彡dl时,认为此点为直线同缘板面的交点S点或G点,计算直线 上点的X坐标所对应Y坐标和Z坐标,进而得到S点、G点的坐标;
[0104] 步骤九:若距离d>dl时,在距离此点X坐标±5%范围内截取不同半径高度缘 板样本型线,jd=jd/n3*10,n2 =n3,重复步骤四~步骤八,直到距离d<dl;若循环的 次数超过nl时,跳出循环,按照距离d<dl进行后续计算;
[0105] 步骤十:计算各窗口中的ffffj(j= 1~5)、氏、H5;导向器半窗口中,需要
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