叶片排气面积电感测量研制

陈佳慧　戴闯

摘 要：本论文主要介绍了利用传感器对导向叶片的排气面积进行数字化测量的一种测量方式，改变以往传统的排气面积测具纯机械式测量效率低、测量数据不准确的现状。利用专用软件进行数据编程，排气面积计算公式隐含在程序中，测量数据可以直接输出或打印。

关键词：叶片排气面积；电感测量；数据输出

1 概述

传统的排气面积测量有很多种方式，一种是三步式测量：测具靠在叶片的后缘上，转动测杆得到最小值与标准件的误差即得到实际尺寸，它的特点是：测具和标准件的设计与制造都比较简单，但使用时比较繁琐，百分表读得的偏值换算成实际值再经过计算，才能得到具体的面积值。还有一种是上下安装板测量点用一套测具标准件实现测量，叶片各个截面每两个截面设计一套测具标准件实现截面点的测量，累计测具需要有两套以上，由于存在空间角度面的设计和制造，因此设计很繁琐，制造很复杂，使用时由于是一套测具只能测量2个截面的测量点，测量时间和生产周期都很长，不利于生产和加工。

目前设计的导向器叶片的喉道面积电感测量装置具有双重测量功能，将改变传统的测量方式，导向器叶片的喉道面积双重测量方式主要是指：在叶片使用现场不具备电感测量的条件时，可以利用该设计的机械部分直接进行测量，如果具备电感测量的条件，连接电感触头和适配器等设备就可以进行电感测量。测量的两种方式都很简单，该创新设计的优点就是：打破了传统的设计模式，将叶片的2个-5个检测截面的数据和上下安装板的数据在一套测具上实现了测量，主要利用杠杆原理传导数据，利用电感设备输出数据，利用计算机软件计算排气面积的大小。如果没利用电感设备，利用百分表读数，通过差值对比，也很方便。该创新设计不但测量结果准确，而且大大缩短了测量时间，装配后一级84个导向叶片由原来的10个小时测量时间缩短到现在的20分钟。

2 结果讨论与分析

电感触头与零件进行机械接触，将位移量的变化转换成电感量的变化，固定在测头本体上的互感线圈随中间磁芯的位置变化而感应一交流输出电压，被测量的位置变化通过测杆传递给磁芯，从而使电感量发生变化。这种变化信号再进行放大、整形后，可根据仪器的类型通过A/D转换直接进行数字显示。电感测头的最大分辨率为0.01μm。电感测量适用于大批量快速检测，其特点是精度高、测量准确、装夹快捷方便，是常规的点测量工装，国外应用在跳动量、垂直度等精密测量中，同行业大量应用在零件尺寸、同轴度、跳动量等测量中，本论文中的导向器叶片的喉道面积双重测量方式主要是指：在叶片使用现场不具备电感测量的条件时，可以利用该设计的机械部分直接进行测量，如果具备电感测量的条件，连接电感触头和适配器等设备就可以进行电感测量。测量的两种方式都很简单，该创新设计的优点就是：打破了传统的设计模式，将叶片的2个-5个检测截面的数据和上下安装板的数据在一套测具上实现了测量，主要利用杠杆原理传导数据，利用电感设备输出数据，利用计算机软件计算排气面积的大小。如果没利用电感设备，利用百分表读数，读出表的变化量，计算差值，也很方便。

2.1 机械部分设计方案的实施

各机种的导向器叶片结构变化不大，只有叶片大小和截面数（测量点）多少之分，因此只需要在排气面积测具中将需要测量的截面排列开来，用一心轴将杠杆串联后连接。每个机种的导向器叶片排气面积测量都是要依据叶片排气面积文件数据进行设计的，也就是每台涡轮导向器阿房的排气面积必须在技术条件允许范围内，当排气面积不合格时，要进行调整，调整的方法通常都是根据导向叶片的联接结构和设计技术要求进行的，一种方法是改变安装角，另一种方法是根据排气边弦长的不同分组，改变叶片的组别。经过大量的测量实验和研究，此项创新设计可以满足：在叶片的调整过程中，排气面积测具结构及尺寸不变化，只改变标准件尺寸，就可以实现导向器叶片的排气面积测量。测具的整体二维CAD图形如图1所示。

2.2 电感测量仪的设计方案的实施

导向器叶片的喉道面积双重测量方式的另一种测量方式是电感测量，排气面积测具的机械部分连接电感触头和适配器等设备后就可以进行电感测量。系统测量硬件采用瑞士某公司先进的电感传感器及相应的适配器BPI，电感量仪通过位移传感器将被测零件的误差量转换为电量，经过BPI内部系统放大转换，得到位移偏差量，再把偏差量通过RS232串口传送到工控机。在工控机上应用NI的LabVIEW软件设计数据处理系统，进行位置判断、数据分析及测量报表的保存、打印、查询等功能。

2.3 叶片排气面积的计算

2.3.1 冷态当量排气面积计算公式

3 结束语

现在我们具备一定的设计能力和相关的基础知识，通过对叶片排气面积电感测具仪的设计、制造、测试和试用，能够实现叶片排气面积的电感测量。该测具结构合理，能更准确地测量叶片排气面积，打破了以往的老旧模式，突破了以往采用单一机械测量模式，既测量准确，又省时省力，一次装夹一次实现叶片喉道的整体测量。该测具可以随意装、卸零件，准确测量，为改变纯机械式叶片测量设计方法开拓了新局面，给以后的叶片测量增加了更广阔的地设计空间。更重要的是，这一套设备我们可以重复再利用，不但提高了检测精度，而且简化了工装设计难度，充分利用资源，节省资金。