УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРА ЛОПАТОК

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам измерения геометрических параметров компрессорных, турбинных лопаток и может быть применена при производстве газотурбинных двигателей (ГТД), а также деталей и технологической оснастки, имеющих осе-ориентированную конструкцию.
Известно устройство для контроля профиля пера лопатки, включающее основание, закрепленный на нем блок индикации, узел крепления лопатки, имеющий возможность перемещения в направлении, перпендикулярном основанию, установленные по обе стороны стойки, имеющие возможность перемещения навстречу друг другу, на которых закреплена электроконтактная измерительная система, включающая подвижные измерительные стержни, контактирующие в процессе контроля с профилем лопатки, неравноплечие рычаги, короткие плечи которых предназначены для взаимодействия с тыльной стороной измерительных стержней, длинные плечи рычагов электроконтактной системы выполнены в виде электропроводных плоских изолированных от коротких плеч элементов, соединенных с соответствующими стойками с помощью пружинных токоподводов, изолированных от стоек, блоки электроконтактов установлены с возможностью перемещения относительно стоек в поперечном направлении, а электроконтакты размещены в блоках попарно и установлены с возможностью регулирования расстояния между ними в каждой паре (RU №1514023, МПК G01B 5/20 опубликовано 20.12.2005).
Недостатком аналога являются: отсутствие возможности отслеживания плавного изменения измеряемых геометрических параметров профиля пера лопатки, сложность настройки и малая точность контроля, обусловленные необходимостью регулировки контактных групп.
Прототипом заявляемой полезной модели является устройство, содержащее неподвижное горизонтальное основание, двавертикальных кронштейна, размещенных на основании по разные стороны от контролируемой лопатки, четыре каретки, по две каретки на каждый кронштейн, имеющие возможность вертикального перемещения, снабженные приводом, управляемым от ПЭВМ и датчиком линейных перемещений, подвижную горизонтальную каретку, размещенную на неподвижном основании, которая перемещается между стойками в продольном направлении, снабженную приводом, управляемым от ПЭВМ и датчиком линейных перемещений, оснастку для установки лопатки, измерительную систему, состоящую из двух измерительных каналов включающих в себя оптоэлектронную головку и блоки выделения видеосигнала формирования кода и развертки, первый и второй разметчики пера лопатки с исполнительными органами, управляемыми от ПЭВМ (RU №2254555, МПК G01B 11/24, G01B 21/20 опубликовано 20.02.2012).
Недостатком прототипа является невысокая точность измерения, т.к. оптический метод контроля зависят от угла падения и отражательной способности поверхности.
В основу полезной модели поставлена задача повышения точности измерений, а также снижения трудоемкости переналадки.
Задача решается за счет того, что устройство для контроля геометрических параметров пера лопаток, содержащее неподвижное горизонтальное основание, два вертикальных кронштейна, размещенных на основании по разные стороны от контролируемой лопатки, четыре каретки, по две каретки на каждый кронштейн, имеющие возможность вертикального перемещения, и датчиком линейных перемещений, измерительную систему, подвижную каретку, размещенную на неподвижном основании, перемещающаяся между кронштейнами в продольном направлении, снабженную приводом, управляемым от ПЭВМ и вторым датчиком линейных перемещений, оснастку для установки лопатки, согласно полезной модели, вертикальные кронштейны жестко соединены перекладиной, четыре каретки соединены П-образной планкой, имеющие один привод, управляемый от ПЭВМ, измерительная система состоит из линейных датчиков с измерительными сферическими наконечниками, управляемыми пневматическим приводом, оснастка для крепления лопатки жестко закреплена на быстросменной паллете, которая установлена в патрон, закрепленный на подвижной каретке.
Кроме того, оно снабжено преобразователями сигналов, имеющим выход в ПЭВМ, а контактные датчики закреплены с помощью кронштейнов установленных на П-образной планке.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 представлена схема устройства,
на фиг.2 - вид сверху.
Устройство контроля профиля пера лопатки содержит неподвижное горизонтальное основание 1, два вертикальных кронштейна 2 размещенных на основании по разные стороны от контролируемой лопатки и жестко соединенных горизонтальной планкой 3 сверху, четыре каретки 4, по две каретки на каждый кронштейн, жестко соединенных П-образной планкой 5, которая имеет возможность вертикального перемещения. Положение П-образной планки определяется приводом линейных перемещений управляемым от ПЭВМ, образованным шариковинтовой парой и сервоприводом 6. Текущее положение П-образной планки отслеживается датчиком линейных перемещений 7.
Устройство также включает подвижную каретку 8, размещенную на неподвижном основании 1, которая имеет возможность продольного перемещения между кронштейнами 2, снабженную вторым датчиком линейных перемещений 9 и аналогичным приводом линейных перемещений 10 управляемым от ПЭВМ.
Задача повышения точности решается за счет измерительной системы включающей два датчика линейных перемещений со сферическим измерительным наконечником 11 и два преобразователя сигнала 12 (которые устанавливаются либо в отдельный электрический щиток, либо на неподвижном основании 1, на фиг.1 закреплены на планке 3). Датчик линейных перемещений 11 находится в контакте с измеряемым профилем лопатки 13.
На П-образной планке установлены кронштейны 14, в которых закреплены датчики линейных перемещений со сферическим измерительным наконечником 11.
Задача снижения трудоемкости переналадки решается за счет того, что оснастка 15 используемая для позиционирования лопатки жестко закреплена на паллете 16. Точное позиционирование паллеты осуществляется с помощью патрона 17 закрепляемого на угольнике 18, который в свою очередь закреплен на горизонтальной каретке 8.
Устройство работает следующим образом. При включении устройства выполняется выведение движущихся частей устройства в исходное положение (референтные точки). В оснастку 15 устанавливается измеряемая лопатка 13. Загружается измеряемая программа в ПЭВМ, запускается ее выполнение. Процесс измерения осуществляется путем касания сферических поверхностей (шарика) измерительных датчиков поверхности лопатки. Для этого выполняется позиционирование каретки 8 на требуемом сечении, подвод датчиков линейных перемещений 11 к требуемой координате пера лопатки 13 и пневматический подвод измерительных наконечников датчиков линейных перемещений 11. Производится измерение как отдельных точек (с подводом и отводом шарика) для всех точек, так и сканированием (обкаткой по профилю) в сечении или произвольным образом по любой траектории в пределах пера лопатки. Измеренные линейные координаты x,y,z, поступающие от датчиков фиксируются в ПЭВМ и подвергаются обработке. Вычисление наиболее простого геометрического параметра - толщины осуществляется путем нахождения разницы линейных показаний датчиков 11 с учетом диаметра измерительного наконечника. Вычисление погрешности формы и расположения профиля осуществляется в два этапа. На первом этапе производится аппроксимация массива координат измеренных точек с использованием семейства NURBS кривых. На втором этапе выполняется сличение теоретического (по 3D модели) и фактического профилей с вычислением погрешностей формы и расположения, с учетом аппроксимированного выражения являющегося оценкой фактического профиля, уменьшая тем самым погрешности радиуса коррекции присущие координатным устройствам со сферическими наконечниками.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для контроля геометрических параметров пера лопаток позволяет:
- повысить точность устройства за счет использования контактного метода измерения и увеличения жесткости конструкции;
- повысить производительность за счет предложенного быстросменного узла крепления лопатки.