测量装置及压气机转子组件的轴向距离的测量方法与流程

1.本发明涉及压气机转子组件的测量夹具技术领域，特别地，涉及一种测量装置。本发明还涉及一种压气机转子组件的轴向距离的测量方法。


背景技术：

2.如图1所示，某型航空发动机压气机转子包括同轴布设的三级轴流转子、一级离心转子和拉杆。发动机装配过程中需要控制转子件和静子件的轴向间隙，以保证发动机正常工作。
3.目前，测量压气机转子组件拉杆轴颈至离心叶轮目标半径处的表面轴向尺寸时，由于离心叶轮目标半径处是曲面流道面，无法找到目标半径处的测量点，无法使用深度尺、高度仪等常规测具进行测量，目前的方法是将压气机转子组合好后，使用三坐标仪找到离心叶轮目标半径上的点，再测量该点至一级叶片盘轴颈的轴向尺寸。使用三坐标仪测量所选取点单一，无法保证数据的准确性，并且测量、转工周期长，影响装配进度。


技术实现要素：

4.本发明提供的测量装置，以解决现有的压气机转子组件拉杆轴颈至离心叶轮目标半径处的表面对轴向尺寸难以测量，测量效率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种测量装置，用于测量压气机转子组件的离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向距离值，其中，离心叶轮和拉杆同轴布设，测量装置包括定位座和测量座，定位座用于从待测量压气机转子组件的底部支撑待测量压气机转子组件并作为测量的轴向基准面，定位座用于定位装配待测量压气机转子组件以将待测量压气机转子组件定心，进而使待测量压气机转子组件与定位座同轴布设，测量座沿轴向可滑动地设于定位座上，测量座包括引导杆和测量板，测量板悬挑设于引导杆上，引导杆沿轴向可滑动地设于定位座上，引导杆上设有与轴向基准面平行设置的转换基准面，测量板的悬挑端用于与离心叶轮的目标半径处的表面采用线接触抵接以使测量板沿轴向移动后定位在离心叶轮的表面上，进而将抵接处的离心叶轮的表面的轴向高度值转移至离心叶轮外的转换基准面上，通过引导杆带动测量板沿轴向移动，进而使测量板的悬挑端与离心叶轮的目标半径处的表面采用线接触抵接，以将离心叶轮的目标半径处的轴向高度值转移至离心半径外的转换基准面上，进而通过测量转换基准面和拉杆的基准面之间的距离得到离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向尺寸值。
7.进一步地，测量板包括沿引导杆的径向向外延伸的连接板和沿引导杆的轴向向下延伸的测量头，连接板悬挑设于引导杆的顶部，连接板的第一端与引导杆固定连接，连接杆的第二端挂设有测量头，测量头的外形沿测量座的轴向自上向下逐渐收缩直至最低水平位置处收缩成一条直线。
8.进一步地，测量头轴向的截面的形状为半圆形或倒三角形。
9.进一步地，转换基准面处于引导杆靠近测量板的一端的端面上，测量头的最低水平位置处与转换基准面处于同一平面上。
10.进一步地，测量座的数量为多个，多个测量座沿定位座的周向均匀间隔排布。
11.进一步地，转换基准面的表面粗糙度不大于0.4微米。
12.进一步地，测量头的宽度尺寸值为28毫米至30毫米。
13.进一步地，定位座包括用于与拉杆插装配合以对拉杆进行径向定位的套筒、设于套筒的底部的用于支撑拉杆的下安装板、设于套筒的顶部的用于与离心叶轮的端齿啮合以对离心叶轮进行周向定位的上安装板，下安装板的底面作为测量的轴向基准面，上安装板、套筒以及下安装板同轴布设，测量座沿轴向可滑动地设于上安装板上。
14.进一步地，上安装板与下安装板的平行度不小于0.005毫米。
15.本发明还提供一种压气机转子组件的测量方法，采用上述的测量装置，包括如下步骤；将压气机转子组件装配至定位座上；使测量座在定位座的引导下沿轴向移动，直至测量座抵接设于离心叶轮的叶片上；获取转换基准面和基准面之间的轴向距离值，进而得到离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向尺寸值。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明的测量装置，通过定位座用于支撑压气机转子组件，并且作为转子组件轴向尺寸测量的轴向基准面，并且通过定位座将压气机转子组件定心，使压气机转子组件与定位组件同轴布设，保证测量的准确性；通过定位座引导测量座沿轴向滑动，使定位座与测量座使配合无间隙滑动；通过测量座包括引导杆和测量板，所述测量板悬挑设于所述引导杆上，所述引导杆沿轴向可滑动地设于所述定位座上，所述引导杆上设有与轴向基准面平行设置的转换基准面，所述测量板的悬挑端用于与离心叶轮的表面采用线接触抵接以使测量板沿轴向移动后定位在离心叶轮的表面上，进而将抵接处的离心叶轮的表面的轴向高度值转移至离心叶轮外的所述转换基准面上，通过测量板用于与离心叶轮的表面采用线接触的位置处距离所述定位座的轴心线之间的距离值等于目标半径的值，进而便于从压气机转子组件的外侧测量离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向尺寸值，测量效率高。
18.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1是压气机转子组件的结构示意图；
21.图2是本发明优选实施例的测量装置的结构示意图；
22.图3是图2中的测量座的结构示意图；
23.图4是图2中的测量座的俯视图；
24.图5是图2中的定位座的结构示意图；
25.图6是本发明优选实施例的测量装置使用时的结构示意图；
26.图7是本发明另一实施例的测量板的结构示意图。
27.图例说明：
28.10、测量装置；11、定位座；111、套筒；112、下安装板；113、上安装板；12、测量座；121、引导杆；1211、转换基准面；122、测量板；1221、连接板；1222、测量头；1222a、球缺；1223、避让槽；13、衬套。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
30.图1是压气机转子组件的结构示意图；图2是本发明优选实施例的测量装置的结构示意图；图3是图2中的测量座的结构示意图；图4是图2中的测量座的俯视图；图5是图2中的定位座的结构示意图；图6是本发明优选实施例的测量装置使用时的结构示意图；图7是本发明另一实施例的测量板的结构示意图。
31.如图2所示，本发明提供一种测量装置10，用于测量压气机转子组件的离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向距离值，其中，离心叶轮和拉杆同轴布设，测量装置10包括定位座11和测量座12，定位座11用于从待测量压气机转子组件的底部支撑待测量压气机转子组件并作为测量的轴向基准面，定位座11用于定位装配待测量压气机转子组件以将待测量压气机转子组件定心，进而使待测量压气机转子组件与定位座11同轴布设，测量座12沿轴向可滑动地设于定位座11上，测量座12包括引导杆121和测量板122，测量板122悬挑设于引导杆121上，引导杆121沿轴向可滑动地设于定位座11上，引导杆121上设有与轴向基准面平行设置的转换基准面1211，测量板122的悬挑端用于与离心叶轮的目标半径处的表面采用线接触抵接以使测量板122沿轴向移动后定位在离心叶轮的表面上，进而将抵接处的离心叶轮的表面的轴向高度值转移至离心叶轮外的转换基准面1211上，通过引导杆121带动测量板122沿轴向移动，进而使测量板122的悬挑端与离心叶轮的目标半径处的表面采用线接触抵接，以将离心叶轮的目标半径处的轴向高度值转移至离心半径外的转换基准面1211上，进而通过测量转换基准面1211和拉杆的基准面之间的距离得到离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向尺寸值。
32.本发明的测量装置10，包括定位座11和测量座12。通过定位座11用于支撑压气机转子组件，并且作为转子组件轴向尺寸测量的轴向基准面，并且通过定位座11将压气机转子组件定心，使压气机转子组件与定位组件同轴布设，保证测量的准确性；通过定位座11引导测量座12沿轴向滑动，使定位座11与测量座12使配合无间隙滑动；通过测量座12包括引导杆121和测量板122，测量板122悬挑设于引导杆121上，引导杆121沿轴向可滑动地设于定位座11上，引导杆121上设有与轴向基准面平行设置的转换基准面1211，测量板122的悬挑端用于与离心叶轮的表面采用线接触抵接以使测量板122沿轴向移动后定位在离心叶轮的表面上，进而将抵接处的离心叶轮的表面的轴向高度值转移至离心叶轮外的转换基准面1211上，通过测量板122用于与离心叶轮的表面采用线接触的位置处距离定位座11的轴心线之间的距离值等于目标半径的值，进而便于从压气机转子组件的外侧测量离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向尺寸值，测量效率高。
33.可以理解地，在本实施例中，为了准确测量压气机转子组件的离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向距离值，拉杆的基准面采用拉杆的轴颈位置处的
端面，测量板122用于与离心叶轮的表面采用线接触，线接触的位置处距定位座11的轴心线之间的距离值等于目标半径的值。本发明中，目标半径的值可以是118毫米。此处半径值是设计要求离心叶轮半径r＝118与对象件离心叶轮外罩r＝118测量轴向间隙的地方，需要装配保证两个零件的轴向间隙，防止转静子刮磨。
34.可以理解地，拉杆的基准面还可以是拉杆远离离心叶轮的一端的端面。测量板122与离心叶轮的目标半径处的表面采用线接触的位置处可以是和转换基准面1211相互平行且处于同一平面上对，也可以是和转换基准面1211相互平行且处于不同的平面上。
35.进一步地，如图3和图4所示，测测量板122包括沿引导杆121的径向向外延伸的连接板1221和沿引导杆121的轴向向下延伸的测量头1222，连接板1221悬挑设于引导杆121的顶部，连接板1221的第一端与引导杆121固定连接，连接杆的第二端挂设有测量头1222，测量头1222的外形沿测量座12的轴向自上向下逐渐收缩直至最低水平位置处收缩成一条直线。本发明中，通过设置测量头1222的最低水平位置处收缩成一条直线，方便测量头1222的最低点与离心叶轮的叶片的目标半径处能够接触到位，通过测量头1222的外形沿测量座12的轴向自上向下逐渐收缩，可以根据离心叶轮的叶片的曲面状况，判断可能构成阻碍的部位，进而使测量头1222自上向下收缩，避免测量头1222与离心叶轮的叶片在接触位置附近产生干涉，影响测量的精准度。通过设置测量板122沿径向布设，测量头1222沿轴向布设，进而在通过测头测量离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向距离值时，使测头沿垂直于离心叶轮的叶片的表面设置，便于从外侧观察测头是否与离心叶轮的叶片的表面是否贴合，保证了测量结果的准确性与操作的便利性。
36.进一步地，为了消除误差并方便结构的加工，测量头1222轴向的截面的形状为半圆形或倒三角形。
37.进一步地，为了便于直接获取测量结果得到压气机转子组件的离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向距离值，转换基准面1211处于引导杆121靠近测量板122的一端的端面上。
38.进一步地，为了便于同时从多个对应的目标半径处测量，测量座12的数量为多个，多个测量座12沿定位座11的周向均匀间隔排布。本发明中，通过设置相互独立的多个测量座12进行同时测量，便于从多个方向观察定位座11与压气机转子组件的配合度，保证测量前定位座11与压气机转子组件完全配合，进而避免重复测量，提高了测量的效率。
39.进一步地，转换基准面1211的表面粗糙度不大于0.4微米。
40.进一步地，测量头1222的宽度尺寸值为28毫米至30毫米。可选地，测量头1222的宽度尺寸值为30mm，测量时保证测头搭在离心叶轮一侧的叶片上，并且测头与被测叶片垂直，进而保证测量的数据准确。
41.进一步地，如图5所示，定位座11包括用于与拉杆插装配合以对拉杆进行径向定位的套筒111、设于套筒111的底部的用于支撑拉杆的下安装板112、设于套筒111的顶部的用于与离心叶轮的端齿啮合以对离心叶轮进行周向定位的上安装板113，下安装板112的底面作为测量的轴向基准面，上安装板113、套筒111以及下安装板112同轴布设，测量座12沿轴向可滑动地设于上安装板113上。
42.进一步地，上安装板113与下安装板112的平行度不小于0.005毫米。可选地，上安装板113和下安装板112为平板。
43.进一步地，测量装置10还包括用于将测量座12支撑在上安装板113上的衬套13，衬套13设于上安装板113上，引导杆121沿轴向穿过衬套13并可滑动地设于上安装板113上，测量头1222、连接板1221以及引导杆121围合形成有开口向下的避让槽1223，通过引导杆121沿轴向移动使测量板122卡设在衬套13的顶部，进而使衬套13从测量头1222的一端支撑测量头1222以避免测量头1222受损。通过设置衬套1313，在测量装置10不使用时，可以通过衬套1312顶撑连接板1221进而使测量头1222悬挂在上安装板113的上方，避免测量头1222与上安装板113接触，避免测量头1222受损，有利于提高测量头1222的使用寿命和测量精度。
44.进一步地，上安装板113上设有沿轴向布设的引导孔，引导杆121沿轴向插装设于引导孔内，引导杆121远离测量板122的一端穿过引导孔设置，引导杆121的穿过端设有用于安装限位销的安装孔。通过在引导杆121上设置安装孔并插装限位销，避免引导杆121沿轴向向上从上安装板113上脱出，避免测量座1212遗失。
45.进一步地，测量装置10还包括用于对测量座12进行周向定位的周向定位部，测量杆的圆周外壁面上凹设有沿轴向布设的定位槽，上安装板113上设有对应的定位孔，定位孔与定位槽沿轴向对应设置，通过周向定位部的第一端沿轴向卡入定位孔内，周向定位部的第二端沿轴向卡入定位槽内，进而对测量杆进行周向定位。通过设置周向定位部，避免在测量时测量座1212相对定位座1111沿周向转动，有利于提高测量精度。
46.本发明的测量装置10，请参考图6，在不需要测量时，只需通过衬套13将测量座12支撑在上安装板113上；在需要测量时，旋转测量座12使测量座12的测量头1222避让压气机转子组件，随后，将压气机转子组件装配至定位座11上，通过定位座11对压气机转子组件定心，接着，沿竖向向上提升测量座12使测量座12的测头的最低位置处高于离心叶轮的叶轮表面，在限位销的作用下测量头1222不会从上安装板113上拉出，再次旋转测量座12，使测量座12正对压气机子转子组件设置，并通过周向定位部对测量座12进行周向定位，最后测量座12沿轴向下降并使测量头1222与离心叶轮的叶片的表面抵接，获取转换基准面1211和基准面之间的轴向距离值。
47.更优地，请参考图7，在本发明的另一实施例中，测量头1222的表面开设有用于在测量过程中避让周边结构以确保测量头1222的最低水平处与离心叶轮的叶片接触位置线接触并重合的局部凹陷构造。局部凹陷构造为球缺1222a，使得测量头1222的最低位置处的线条与离心叶轮的叶片接触位置线能够接触到位。根据离心叶轮的叶片的型面特征，判断可能构成阻碍的部位，从而将球缺1222a设计在构成阻碍的部位，使得在实际测量过程中确保测量的精度。球缺1222a形成的断面与测量头1222的轴心线之间留有间距，进而在避免干涉的同时，便于观察测量头1222与离心叶轮的叶片的贴合度。
48.本发明还提供一种压气机转子组件的测量方法，采用上述的测量装置10，包括如下步骤；将压气机转子组件装配至定位座11上；使测量座12在定位座11的引导下沿轴向移动，直至测量座12抵接设于离心叶轮的叶片上；获取转换基准面1211和基准面之间的轴向距离值，进而得到离心叶轮的目标半径处的表面距离拉杆的基准面之间的轴向尺寸值。
49.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。