УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для контроля точности изготовления профиля сложнопрофильных деталей, преимущественно пера лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Оно используется для выявления производственных отклонений геометрических размеров элементов проточной части лопаток от теоретических размеров.
Для контроля геометрических размеров проточной части лопаток турбины и компрессора ГТД в условиях единичного и опытного производства широко используется метод контроля с помощью шаблонов [Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. Производство лопаток газотурбинных двигателей, Москва, Машиностроение, 2002 г., стр.315] Здесь отклонения профиля лопатки в проверяемом сечении спинки или корыта определяются визуально при прислонении к контролируемому сечению лопатки соответствующего шаблона. Измерение отклонений осуществляется с помощью щупа, вставляемого в зазор между контролируемым участком профиля и прислоненным к нему шаблоном. Аналогичным образом определяется и смещение проточной части лопатки относительно осей в контролируемой плоскости. То есть, смещение относительно осей Х и Y определяется по зазорам между поверхностями шаблонов и поверхностями контрольных приборов (приспособлений), ограничивающих перемещения шаблонов в указанных направлениях. Выявление с помощью данного способа отклонений по каждому виду размеров проточной части лопатки, а именно: отклонениям формы, смещению по оси X, смещению по оси Y, развороту вокруг оси Z - чрезвычайно затруднено. Поэтому все известные устройства, реализующие данный метод, определяют некую суммарную погрешность, складывающуюся из отклонений формы профиля проточной части лопатки;
смещений профиля по горизонтальным осям лопатки в направлениях Х и Y; а также углового разворота сечений лопатки вокруг ее вертикальной оси, то есть оси Z.
Устройства, основанные на таком методе, широко применяются для окончательного и операционного контроля и, в первую очередь, на операциях полировки (ручной доводки) проточной части лопаток. В настоящий момент на предприятиях авиационного и энергетического машиностроения используется большое количество устройств для контроля лопаток с помощью шаблонов, имеющих различные типоразмеры, но реализующих единое конструктивное решение.
Известно устройство для контроля лопаток ГТД [Шальнов В.А. Шлифование и полирование лопаток газотурбинных двигателей. М.:
Оборонгиз, 1958 г., стр.313-314], содержащее основание в виде горизонтальной измерительной плиты, от поверхностей которой осуществляется замер отклонений между поверхностью устанавливаемых на ней шаблонов и контролируемой лопаткой. На противоположных сторонах основания расположены кронштейны, в которых находятся установочные и прижимные элементы, используемые для установки и закрепления детали в горизонтальном положении. В основании со стороны спинки и корыта лопатки установлено несколько рядов штифтов, каждый из которых соответствует контролируемому сечению.
Недостатком данного устройства является низкая объективность измерений, обусловленная влиянием на результат измерений условий установки контрольных шаблонов. Шаблон прижимается к цилиндрическим поверхностям штифтов вручную. При этом шаблон располагается относительно измерительной плиты консольно, что может привести к перекосу шаблона относительно контролируемой плоскости лопатки.
Кроме того, такое устройство не позволяет производить измерение угла поворота контролируемого профиля вокруг оси проточной части лопатки, что существенно снижает объективность контроля.
Также известно устройство для контроля сложнопрофильных деталей, преимущественно лопаток газотурбинного двигателя, содержащее корпус в виде прямоугольной рамы и установочные и прижимные элементы для базирования и закрепления детали внутри рамы. На продольных стенках рамы, являющихся измерительными базами, расположены направляющие для установки шаблонов. Их число и расположение соответствует контролируемым сечениям детали. Рама размещена на основании с возможностью поворота вокруг своей оси (Описание изобретения к авторскому свидетельству №1415030, МПК 4 G01В 5/20, заявл. 31.10.87 г., опубл. 07.08.88 г.)
В таком устройстве шаблон прижимается к детали или к продольной поверхности рамы (измерительной базе) под действием своего веса, что исключает перекос шаблона.
Однако, в таком устройстве контроль лопатки со стороны «спинки» и корыта» осуществляется последовательно, т.е. после контроля одной части лопатки, например «спинки», рама с закрепленной на ней деталью, поворачивается на 180° и фиксируется в новом положении, открывая для контроля «корыто». Кроме того, такое устройство позволяет контролировать только смещение профиля детали по осям Х и Y, которое определяется по величине зазора между поверхностями шаблонов и измерительными базами рамы, ограничивающими перемещение шаблонов в соответствующих направлениях. Разворот профиля сечения вокруг оси проточной части лопатки (оси Z) это устройство не позволяет контролировать, т.к. лопатка внутри рамы не поворачивается.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является обеспечение возможности измерения отклонений профиля детали по осям X, Y, как по «спинке» так и по «корыту», а также разворот детали вокруг оси Z за один ее установ внутри рамы устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для контроля сложнопрофильных деталей, преимущественно лопаток газотурбинного
двигателя, содержит корпус в виде прямоугольной рамы, а также установочные и прижимные элементы для базирования детали внутри рамы. На продольных стенках рамы выполнены направляющие для установки шаблонов, число и расположение которых соответствует контролируемым сечениям детали.
Новым в полезной модели является то, что рама установлена неподвижно и снабжена поворотной планшайбой, расположенной на одной из поперечных стенок рамы. Установочные и прижимные элементы размещены на планшайбе. Устройство снабжено указателем начала отсчета углового перемещения планшайбы, неподвижно установленного на поперечной стенке рамы, и указателями величины углового перемещения планшайбы, выполненных в виде двух упоров, установленных на планшайбе по обе стороны от указателя начала отсчета ее углового перемещения.
Для исключенияя перекосов шаблонов внутри рамы на их сторонах обращенных навстречу друг другу и имеющих возможность контакта между собой, выполнены сопрягаемые поверхности, на одном шаблоне выступ, на другом - впадина.
Устройство поясняется чертежами, где:
фиг.1 - общий вид устройства;
фиг.2 - то же, вид сверху;
фиг.3 - схема измерений отклонений профиля в плоскости контролируемого сечения.
Устройство для контроля сложнопрофильных деталей, преимущественно лопаток газотурбинного двигателя, содержит корпус в виде прямоугольной рамы, содержащей продольные стенки 1 и 2, являющиеся измерительными базами, закрепленные на поперечной стенке - основании 3 рамы. Продольные стенки сверху связаны между собой планкой 4.
На продольных стенках 1 и 2 рамы расположены направляющие в виде штифтов 5 для установки шаблонов 6 и 7. На сторонах шаблонов 6 и 7,
обращенных навстречу друг другу и имеющих возможность контакта между собой, выполнены сопрягаемые поверхности, на шаблоне 6 выступ 8, на шаблоне 7 - впадина 9.
Число и расположение штифтов 5 соответствует контролируемым сечениям лопатки 10.
Рама снабжена планшайбой 11, расположенной на основании 3 рамы. Планшайба 11 имеет возможность поворота вокруг своей оси, которая параллельна плоскостям продольных стенок 1 и 2.
Установочные элементы 12 и 13, а также прижимные планки 14 расположены на планшайбе 11. Установочные элементы 12 и 13 представляют собой штифты, расположение которых на планшайбе 11 определено размерами и формой базовых поверхностей контролируемой детали, чаще всего хвостовиком лопатки 10. Расположение установочных элементов 12 и 13 однозначно определяет положение хвостовика устанавливаемой лопатки 10 в горизонтальной плоскости, то есть плоскости Х О Y. В планке 4, противоположно установочным элементам 12 и 13 планшайбы 11, установлен центр 15. Ось центра 15 совпадает с вертикальной осью планшайбы 11 и осью устанавливаемой для контроля детали 10 (осью Z).
Устройство снабжено указателем 16 начала отсчета углового перемещения планшайбы 11 вокруг своей оси (оси Z), неподвижно установленного на основании 3 рамы, и указателями 17, 18 величины углового перемещения планшайбы 11, выполненных в виде двух упоров установленных на боковой поверхности планшайбы 11 навстречу друг другу с возможностью регулировки вдоль своей оси
Работает устройство следующим образом.
Лопатка 10 с криволинейным хвостовиком своими базовыми поверхностями устанавливается на планшайбе 11. При этом торец хвостовика со стороны входной кромки упирается в установочный элемент 12, а боковая поверхность хвостовика со стороны спинки (выпуклая
поверхность) прижимается к установочному элементу 13. В этом положении хвостовик закрепляется с помощью прижимных планок 14, обеспечивающих прижатие хвостовика к установочным элементам 12 и 13 планшайбы 11 и ее торцовой поверхности. В вертикальном положении лопатка 10 фиксируется за счет установки в центровое отверстие на ее технологической бобышке центра 15, расположенного в планке 4.
Установленная таким образом лопатка 10 контролируется в пространстве относительно своих осей X, Y, Z, которые совпадают с аналогичными осями устройства. Контроль осуществляется с помощью шаблонов 6 и 7, которые со стороны спинки и корыта детали 10 устанавливаются на направляющие - цилиндрические штифты 5 на продольных стенках 1 и 2 рамы и придвигаются друг к другу до совпадения (смыкания) сопрягаемых поверхностей 8 и 9 шаблонов 6 и 7 в замок. В этом положении осуществляются замеры отклонений детали 10 от теоретических. Смещение по осям Х и Y контролируется по величине зазоров А и Б между шаблонами 6, 7 и поверхностями продольных стенок 1 и 2, ограничивающих перемещение шаблонов 5 и 6 в соответствующих направлениях; разворот вокруг оси Z контролирует по зазору В между указателем 16 начала отсчета углового перемещения планшайбы 11, и указателями 17, 18 величины углового перемещения планшайбы 11. Отклонения формы проточной части лопатки 10 в данном сечении контролируют по величине зазора Д между профильными поверхностями шаблонов 5 и 6 и поверхностью детали 10. Деталь в контролируемом сечении считается «годной», если присутствуют все виды зазоров, то есть А, Б, В и Д, и при этом их величины не превышают своих максимально-допустимых значений.
Такое устройство позволяет измерить отклонения профиля детали от осей X, Y, как по «спинке» так и по «корыту», а также разворот детали вокруг оси Z за один ее установ внутри рамы устройства.