技术领域：
本发明涉及一种冲击式水轮机转轮外圆测量基准结构。
背景技术：
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对于水力机械而言,其转轮的外轮廓尺寸不仅仅是转动部分中径向尺寸的最大值,更重要的是该尺寸直接决定着相关部件与转轮间的安装和配合尺寸。对水力机械转轮径向最大外径的准确测量，已经成为水力机械转轮制造和安装过程中最常规的检查项目之一。对于混流式转轮而言，由于其径向最大直径部件----下环----为回转体，可以非常方便地测得其最大径向尺寸。而对于轴流和贯流式这类没有回转体下环的转轮而言，虽然其构成径向最大直径的部件----叶片----在最大外圆圆周方向上是不连续的，但由于相邻叶片间的重叠程度较高，俯视转轮时转轮的外圆轮廓仍然是连续和封闭的，虽然测量转轮外圆直径不如混流式转轮方便，但仍然能够准确地测量出轴流和贯流式转轮的最大外圆直径。而对于由若干个独立的水斗组合而成的冲击式转轮，其工作原理决定了其外圆轮廓必然是断续的。同时，为保证水力性能，传统的水斗靠近外圆的部分不论是工作面还是背面均为复杂的曲线形状，很难据此准确地测量出冲击式转轮的外圆直径。
另外，在冲击式转轮加工过程中，不可避免地会遇到在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正的情况。一般来讲，测量基准尺寸越大，则测量的精度和准确程度就越高，反之，则测量的精度和准确程度就越低。此时由于无法按照冲击式转轮外圆直径的测量结果进行找正来确定冲击式转轮的旋转中心，只能退而求其次，按照远远小于冲击式转轮最大外径的与主轴相配合的转轮轮盘通孔直径测量结果进行找正来确定冲击式转轮的旋转中心，其测量的精度和准确程度远远不及采用冲击式转轮外圆直径进行找正的结果。
有鉴于此，有必要开发一种冲击式水轮机转轮外圆测量基准结构，来保证能够对冲击式转轮的外圆直径进行精确地测量并作为冲击式转轮加工过程中找正定位的基准。
技术实现要素：
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本发明的目的是公开一种能够对冲击式转轮的外圆直径进行精确测量并作为冲击式转轮加工过程中找正定位基准的冲击式转轮外圆测量基准结构。本发明的技术方案是：一种冲击式水轮机转轮外圆测量基准结构，在每一只水斗最大外圆直径位置上相对于分水刃7对称分布的以冲击式转轮理论旋转中心14为旋转中心的水斗背面延伸出两段圆弧段：第一圆弧段20和第二圆弧段21，第一圆弧段20位于水斗上平面1与切水刃豁口外立面2交界的水斗背面4上，第二圆弧段21位于水斗上平面1与切水刃豁口外立面22交界的水斗背面4上。第一圆弧段20和第二圆弧段21在冲击式转轮径向方向上的投影分别为第一矩形23和第二矩形24。第一矩形23和第二矩形24形状相同，其长短边长度之比为1.5:1，第一矩形23的短边6和第二矩形24的短边25的最小长度不小于100毫米。第一矩形23的长边3位于水斗上平面1上，短边6位于切水刃豁口外立面2上,第一矩形23的长边3与短边6的交点为水斗的上平面1与切水刃豁口外立面2在水斗背面的交点5。第二矩形24的长边26位于水斗上平面1上,短边25位于切水刃豁口外立面22上,第二矩形24的长边26与短边25的交点为水斗的上平面1与切水刃豁口外立面22在水斗背面的交点27。
工作原理
本发明公开的一种冲击式水轮机转轮外圆测量基准结构，为在每一只水斗最大外圆直径位置上相对于分水刃7对称分布的两块以冲击式转轮的理论旋转中心14为旋转中心的水斗背面延伸出的具有足够几何尺寸的圆弧段第一圆弧段20和第二圆弧段21。冲击式转轮外圆测量基准结构在径向方向上投影的矩形第一矩形23和第二矩形24的形状相同，其长短边之比应控制在1.5:1的范围内，短边最小长度不小于100毫米。
利用本发明公开的一种冲击式水轮机转轮外圆测量基准结构,可以将对于常规冲击式转轮而言非常困难甚至无法实现的冲击式转轮外圆直径的测量变成了对冲击式转轮对向水斗上的冲击式转轮外圆测量基准结构距离的测量,从而大大提高了冲击式转轮外圆的测量精度。
如图6所示，由于作为冲击式转轮找正基准的冲击式转轮外圆测量基准结构所构成的冲击式转轮外圆直径测量基准的直径要较常规的作为加工定位基准的冲击式转轮轮盘通孔13的直径至少大一倍以上，能够更精确地实现冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正。
技术效果：
冲击式水轮机转轮的外圆直径为水斗背面4沿冲击式转轮的理论旋转中心14旋转所构成的封闭曲面的径向最大直径。由于水斗背面4为复杂的空间曲面且其沿冲击式转轮的理论旋转中心14旋转所构成的封闭曲面的径向最大直径处为水斗上平面1与切水刃豁口外立面2及水斗背面4三个面的交点5上以及水斗上平面1与切水刃豁口外立面22及水斗背面4三个面的交点27这两个点，对于传统的冲击式水轮机转轮的外圆直径测量方法而言，冲击式水轮机转轮的外圆直径为水斗背面4沿冲击式转轮的理论旋转中心14旋转所构成的封闭曲面的径向最大直径呈现为一个圆，就具体测量而言，普通游标卡尺是在测量空间两个点间的距离，这对于测量人员而言是非常困难且很难保证测量精度。而采用本发明公开的一种冲击式水轮机模轮外圆测量基准结构，就将冲击式水轮机转轮的外圆直径测量方法由传统的对冲击式水轮机转轮的外圆直径为水斗背面4沿冲击式转轮的理论旋转中心14旋转所构成的封闭曲面的径向最大直径呈现的圆进行测量，提升为对与交点5和交点27沿冲击式转轮的理论旋转中心14旋转所构成的冲击式水轮机转轮径向最大直径相同的由第一圆弧段20和第二圆弧段21沿冲击式转轮的理论旋转中心14旋转所构成的圆柱面直径的测量。对于冲击式水轮机转轮外圆直径的测量而言，测量圆柱面的直径要比测量空间两个点间距离的操作难度小得多且能够保证足够的测量精度。
机械加工件的找正精度与工件的找正基准尺寸成正比。对与同一台加工设备和同一件被加工件而言，工件的找正基准尺寸越大，则找正精度就越高。由于作为冲击式转轮找正基准的冲击式转轮外圆测量基准结构所构成的冲击式转轮外圆直径测量基准的直径要较常规的作为加工定位基准的冲击式转轮轮盘通孔13的直径至少大一倍以上，采用本发明公开的冲击式转轮外圆测量基准结构后，能够更精确地实现冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正。本发明具有结构简单、无需专用工艺设备和实施方便的特点。采用该结构后，由于其位于水斗背面的非过流区且面积很小，不会对冲击式转轮的水力性能产生负面影响，但可极大地提高冲击式转轮外圆直径测量和加工过程中重新找正定位的精度。
附图说明：
图1为本发明公开的的冲击式水轮机转轮水斗工作面视图
图2为本发明公开的的冲击式水轮机转轮俯向视图
图3为本发明公开的冲击式水轮机转轮水斗的径向视图
图4为本发明公开的冲击式水轮机模型转轮水斗切水刃豁口工作面局部视图1
图5为为本发明公开的冲击式水轮机模型转轮水斗切水刃豁口工作面局部视图
图6为本发明公开的的冲击式水轮机转轮径向剖视图
具体实施方式：
本发明公开的一种冲击式水轮机转轮外圆测量基准结构，如图1、图2所示，为在每一只水斗最大外圆直径位置上相对于分水刃7对称分布的以冲击式转轮理论旋转中心14为旋转中心的水斗背面延伸出两段圆弧段：第一圆弧段20和第二圆弧段21，第一圆弧段20位于水斗上平面1与切水刃豁口外立面2交界的水斗背面上，第二圆弧段21位于水斗上平面1与切水刃豁口外立面22交界的水斗背面上。第一圆弧段20和第二圆弧段21在冲击式转轮径向方向上的投影分别为第一矩形23和第二矩形24。如图3、图4所示，第一矩形23和第二矩形24形状相同，其长短边长度之比为1.5:1，第一矩形23的短边6和第二矩形24的短边25的最小长度不小于100毫米。第一矩形23的长边3位于水斗上平面1上，短边6位于切水刃豁口外立面2上,如图5所示，第一矩形23的长边3与短边6的交点为水斗的上平面1与切水刃豁口外立面2在水斗背面的交点5。第二矩形24的长边26位于水斗上平面1上,短边25位于切水刃豁口外立面22上,第二矩形24的长边26与短边25的交点为水斗的上平面1与切水刃豁口外立面22在水斗背面的交点27。
一般而言,冲击式转轮的水斗数均为偶数,采用作为水斗背面局部延伸部分的冲击式转轮外圆测量基准结构后,每一只水斗的第一圆弧段20与其对向水斗的第一圆弧段20或每一只水斗的第二圆弧段21与其对向水斗的第二圆弧段21的距离即为冲击式转轮的外圆直径。测量冲击式转轮外圆直径这一在常规冲击式转轮上很难实施的作业,采用本发明公开的冲击式转轮外圆测量基准结构后，就变成了只需对转轮对向水斗上的冲击式转轮外圆测量基准结构的距离进行测量----在不小于150毫米弧长、100毫米宽的圆弧段上测量圆的直径----这种常规的几何量检测了。无疑大大提高了冲击式转轮外圆的测量精度。
同时，如图2所示，通过呈90°布置在冲击式转轮外圆直径处的千分表9和千分表10，能够实现将固定在加工平台上的冲击式转轮的理论旋转中心14调整至与加工平台的旋转中心重合的目的；如图4所示，布置在同一水斗的第一圆弧段20上的千分表12和第二圆弧段21上的千分表11能够实现将固定在加工平台上的冲击式转轮的理论旋转中心14调整至与加工平台平面垂直的目的。由于由冲击式转轮外圆测量基准结构构成的冲击式转轮外圆直径测量基准的直径要较常规的作为加工定位基准的冲击式转轮轮盘通孔13的直径至少大一倍以上，采用本发明公开的冲击式转轮外圆测量基准结构后，能够更精确地实现冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正。
在冲击式转轮加工过程中,冲击式转轮固定在加工平台上并随加工平台一同旋转。相对于加工平台静止的千分表9和千分表10的测量表头作用在水斗的第一圆弧段20或第二圆弧段21上。冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正过程中，固定着冲击式转轮的加工平台缓慢旋转。如果冲击式转轮理论旋转中心14与加工平台回转中心不同心，不同水斗的第一圆弧段20或第二圆弧段21经过千分表9和千分表10的测量表头时，千分表9和千分表10的测量示值会发生变化，根据千分表9和千分表10的测量示值调整冲击式转轮与加工平台的相对位置。当千分表9和千分表10的测量示值增大时，在加工平台上将冲击式转轮向远离千分表方向移动，而当千分表9和千分表10的测量示值减小时，在加工平台上将冲击式转轮向靠近千分表方向移动，如此循环往复，直至千分表9和千分表10的测量示值不再变化，则表示冲击式转轮理论旋转中心14已与加工平台回转中心重合；相对于加工平台静止的千分表11和千分表12分别布置在同一水斗的第二圆弧段21和第一圆弧段20上。冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正过程中，固定着冲击式转轮的加工平台缓慢旋转。如果冲击式转轮理论旋转中心14与加工平台平面不垂直，则不同水斗经过千分表11和千分表12的测量表头时，千分表11和千分表12的测量示值会发生变化，根据千分表11和千分表12的测量示值调整冲击式转轮与加工平台的相对位置。当千分表11的测量示值比千分表12的测量示值大时，在该水斗与加工平台间垫入适当高度的调整垫，使千分表11和千分表12的测量示值趋向一致，当千分表11的测量示值比千分表12的测量示值小时，在该水斗对向水斗与加工平台间垫入适当高度的调整垫，使千分表11和千分表12的测量示值趋向一致。如此循环往复，直至千分表11的测量示值与千分表12的测量示值相同，则表示冲击式转轮理论旋转中心14已与加工平台平面垂直。被加工件冲击式转轮理论旋转中心14既与加工设备的加工平台回转中心重合又与加工平台平面垂直，从而实现了冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正的目的。同时，由于作为冲击式转轮找正基准的冲击式转轮外圆测量基准结构第一圆弧段20和第二圆弧段21所构成的冲击式转轮外圆直径测量基准的直径要较常规的作为加工定位基准的冲击式转轮轮盘通孔13的直径至少大一倍以上，采用本发明公开的冲击式转轮外圆测量基准结构后，能够更精确地实现冲击式转轮在同一台加工设备上按不同的加工基准面再次安装找正以及在不同加工设备上重新安装找正。