一種螺旋槳葉片測量技術的製作方法
2024-03-24 19:33:05
一種螺旋槳葉片測量技術的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種螺旋槳葉片測量技術，包括如下步驟：在測量設備螺距規上安裝橫向轉換器；根據測量基準進行橫向轉換器的基準設定；使用橫向測杆在葉片所需測量的半徑和高度方向上測量葉片對應點的角度；對測量數據進行轉換，將葉片對應點的角度進行運算，計算出葉片對應點在坐標系中的實際角度值；通過公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值；將計算出的空間坐標值連接繪製成樣條曲線，再通過樣條曲線組繪製網格曲面，與理論模型進行比對，確定葉片與理論的差值。本發明的測量技術解決了大螺距角葉片的測量問題，同時也可用於其他形式葉片的測量，具有操作靈活方便，測量精確度高等優點。
【專利說明】一種螺旋槳葉片測量技術
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種測量技術，具體地說是一種螺旋槳葉片測量技術。
【背景技術】
[0002] 螺旋槳是依靠槳葉在空氣或水中旋轉，將發動機轉動功率轉化為推進力的裝置。 螺旋槳葉片是螺旋槳製造的核心，其製造質量直接影響螺旋槳的使用性能和壽命。高精度 的檢測不僅是判斷葉片是否合格的依據，更成為葉片加工過程中質量控制的重要環節。
[0003] 然而隨著螺旋槳研宄的深入，葉片型式也不斷推陳出新，出現了大螺距角葉片。此 類葉片螺距角一般都大於70°，空間扭轉大，截面形狀複雜，若採用傳統的圓柱坐標系測量 方法會給測量帶來很多問題，主要有以下兩個方面：
[0004] 1)測量可靠性問題
[0005] 傳統測量方法的測桿頭部為一個錐體，在測量大螺距角葉片時，有兩種情況影響 測量的可靠性：一是測頭在未測到指定點時已與葉片發生幹涉，如圖1所示，圖中A點為測 量點，A'點為測頭與葉片發生幹涉點；二是測頭無法對指定測量點進行測量，如圖2所示， 圖中A點為測量點，A"點為測頭無法到達指定測量點的示意點。以上兩種情況均無法真實 全面的反映葉片的實際狀態，不能保證測量的可靠性；
[0006] 2)測量精度問題
[0007] 由於葉片螺距角較大，採用傳統測量方法測量時，測杆易在葉片表面產生偏移，如 圖3所示，在此狀態下對測量點A進行測量時，由於測杆偏移導致實際測量的是偏移測量點 A" '，兩者相差h約Imm左右，而實際公差要求僅為0.5mm，嚴重影響測量精度。
【發明內容】
[0008] 根據上述提出的對於大螺距角葉片測量中出現的測量可靠性差和測量精度有偏 差的技術問題，而提供一種螺旋槳葉片測量技術。本發明主要利用在測量設備螺距規上安 裝橫向轉換器，將葉片測量由軸向測量改為徑向測量，由依據半徑和角度測量高度改為依 據半徑和高度測量角度，從而確定葉片實際狀態與理論的差別。
[0009] 本發明採用的技術手段如下：
[0010] 一種螺旋槳葉片測量技術，其特徵在於包括如下步驟：
[0011] ①安裝轉換器
[0012] 在測量設備螺距規上安裝橫向轉換器，橫向轉換器可根據葉片之間間隙任意調整 女裝角度；
[0013] ②基準設定
[0014] 根據測量基準進行橫向轉換器的基準設定，基準設定包括設定高度基準、半徑基 準和角度基準，其中，
[0015] 半徑基準通過橫向測杆的測頭與標定的半徑基準點對齊為準，記錄對應半徑（Rn R2、R3……Ri)轉換後的半徑OV、R2'、R3'……R/ )和壓力面角度值（θPΘ2、Θ3……Θi)、 吸力面角度值（φρφ2、φ3......Φ?);
[0016] 高度基準通過橫向測杆的測頭與水平面對齊為準；
[0017] 角度基準以葉片的基準線為測量基準，設置為零；
[0018] ③測量
[0019] 使用橫向測杆在葉片所需測量的半徑OV、R2'、R3'……R/ )和高度（HH3…… Hi)方向上測量葉片對應點的角度（α/、α2'、α3'……α/ )和（β/、β2'、β3'…… β/);
[0020] ④角度轉換
[0021] 對測量數據進行轉換，將葉片對應點的角度（α/、α2'、α3'……α/ )、（β/、 β2'、β3'……β/)與（θρθ2、θ3……θJ、（ΦηΦ2、Φ3……Oi)進行運算，計算出葉 片對應點在坐標系中的實際角度值（ai、α2、α3......α)、（β^β2、β3......β);
[0022] αρθjflαi'滿足：αi=θ「α/，其中，
[0023]α為Ri半徑上壓力面對應Hi高度點測量角度值；
[0024] ΘRi半徑上壓力面使用橫向轉換器後的轉換角度值；
[0025] α/為Ri半徑上壓力面對應Hi高度點使用橫向轉換器後的測量角度值；
[0026]1、Θ種βi'滿足：f3i= ，其中，
[0027]β為Ri半徑上吸力面對應Hi高度點測量角度值；
[0028]OiS Ri半徑上吸力面使用橫向轉換器後的轉換角度值；
[0029]β/為Ri半徑上吸力面對應Hi高度點使用橫向轉換器後的測量角度值；
[0030] ⑤數據轉換
[0031] 通過下述公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值（Xi，yi，Zi)，
[0032]Xi=R,cosα1或χi= R,cosβ y
[0033] Yi=Rjsinα1或χi=Rjsinβ」
[0034] Zi=Hi;
[0035]XiS Ri半徑上某測量點對應的橫坐標值；
[0036]71為Ri半徑上某測量點對應的縱坐標值；
[0037]ZiS R1半徑上某測量點對應的高度坐標值；
[0038] ⑥數據比對
[0039] 將步驟⑤中計算出的每個Ri半徑上壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值（Xi， yi，Zi)連接繪製成樣條曲線，再通過樣條曲線組繪製網格曲面，與理論模型進行比對，確定 葉片與理論的差值。
[0040] 較現有技術相比，本發明的測量技術解決了大螺距角葉片的測量問題，同時也可 用於其他形式葉片的測量，包括CLT式、Kappel式等葉梢結構複雜的螺旋槳葉片。通過橫 向轉換器可對不同高度圓周方向360°的點進行測量，增加了測量範圍，避免了測量幹涉情 況的產生，提高了測量的可靠性；通過控制測頭百分表的示數在0?0.05mm範圍內，保證了 測頭在不同測點的一致性，避免了由於測頭接觸力值不同產生的測量誤差，提高了測量的 精度。測量角度精度可達0.0Γ，高度和半徑精度可達0.01mm，可滿足加工要求。基於上 述理由本發明可在螺旋槳葉片測量領域廣泛推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0042] 圖1是測頭與葉片發生幹涉的示意圖。
[0043] 圖2是測頭無法達到指定測量點的示意圖。
[0044] 圖3是測杆偏移產生測量偏差的示意圖。
[0045] 圖4是橫向轉換器的示意圖。
[0046] 圖5是本發明壓力面測量時測量角度轉化示意圖。
[0047] 圖6是本發明吸力面測量時測量角度轉化示意圖。
[0048] 圖7是本發明通過坐標點建立樣條曲線示意圖。
[0049] 圖8是本發明建立樣條曲線組示意圖。
[0050] 圖9是本發明通過曲線組建立網格曲面示意圖。
[0051] 圖10是本發明理論模型與實際差值比較示意圖。
[0052] 圖中：1、測頭2、百分表3、橫向測杆4、安裝螺栓；
[0053] m為安裝角度，L為高度基準線，M為葉片螺距角。
【具體實施方式】
[0054] 一種螺旋槳葉片測量技術，包括如下步驟：
[0055] ①安裝轉換器
[0056] 如圖4所示，在測量設備螺距規上安裝橫向轉換器，安裝螺栓4與螺距規的測杆連 接，橫向轉換器可根據葉片之間間隙任意調整安裝角度m。
[0057] ②基準設定
[0058] 如圖5、圖6所示，根據測量基準進行橫向轉換器的基準設定，基準設定包括設定 高度基準L、半徑基準和角度基準，其中，
[0059] 半徑基準通過橫向測杆3的測頭1與標定的半徑基準點對齊為準，記錄對應半徑 (RnR2、R3……Ri)轉換後的半徑OV、R2'、R3'……R/ )和壓力面角度值（θηθ2、θ3……θ^、吸力面角度值（ΦρΦ2、Φ3......Oi);
[0060] 高度基準L通過橫向測杆3的測頭1與水平面對齊為準；
[0061] 角度基準以葉片的基準線為測量基準，設置為零；
[0062] 通過控制測頭百分表2的示數在0?0. 05mm範圍內，保證了測頭1在不同測點的 一致性，避免了由於測頭1接觸力值不同產生的測量誤差，提高了測量的精度。
[0063] ③測量
[0064] 使用橫向測杆3在葉片所需測量的半徑（R/、R2'、R3'……R/ )和高度（HnH2、 H3……Hi)方向上測量葉片對應點的角度（α/、α2'、α3'……α/ )和（β/、β2'、β3'…… β/);
[0065] ④角度轉換
[0066] 對測量數據進行轉換，將葉片對應點的角度（α/、α2'、α3'……α/ )、（β/、 β2'、β3'……β/)與（θρθ2、θ3……θJ、（ΦηΦ2、Φ3……Oi)進行運算，計算出葉 片對應點在坐標系中的實際角度值（ai、α2、α3......α)、（β^β2、β3......β);
[0067] αρθjflαi'滿足：αi=θ「α/，其中，
[0068] a為Ri半徑上壓力面對應Hi高度點測量角度值；
[0069] ΘRi半徑上壓力面使用橫向轉換器後的轉換角度值；
[0070] α/為Ri半徑上壓力面對應Hi高度點使用橫向轉換器後的測量角度值；
[0071] βρΘJPβi'滿足：f3i= ，其中，
[0072]β為Ri半徑上吸力面對應Hi高度點測量角度值；
[0073] Ri半徑上吸力面使用橫向轉換器後的轉換角度值；
[0074]β/為Ri半徑上吸力面對應Hi高度點使用橫向轉換器後的測量角度值；
[0075] ⑤數據轉換
[0076]通過下述公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值（Xi，yi，Zi)，
[0077] Xi= R,cosα1或χi= R,cosβy
[0078]Yi= Rjsinα1或χi= Rjsinβ」
[0079]Zi= Hi；
[0080] XiSRi半徑上某測量點對應的橫坐標值；
[0081]71為Ri半徑上某測量點對應的縱坐標值；
[0082] &為R#徑上某測量點對應的高度坐標值；
[0083] ⑥數據比對
[0084] 將步驟⑤中計算出的每個Ri半徑上壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值（Xi， yi，Zi)通過Siemens的NX7. 0軟體繪製成樣條曲線，使用插入一曲線一樣條一通過點一文 件中的點，形成Ri半徑上壓力面和吸力面的樣條曲線，再使用插入一網格曲面一通過曲線 組一選擇Ri半徑上壓力面和吸力面的樣條曲線形成網格曲面，與理論模型進行比對，確定 葉片與理論的差值。
[0085]實施例
[0086] 以測量半徑R= 871.89mm的壓力面，高度（mm)分另Ij 為-480、-430、-330、-230、-130高度點為例，具體測量計算結果如下表所示；
[0087]壓力面測量角度為實測角度，精度可達0.0Γ，此讀數可通過螺距規顯示讀取； 實際半徑R為螺距規測量選取半徑，精度可達〇. 01mm，此讀數可通過螺距規顯示讀取。
[0088] 首先，通過計算公式計算出測點的空間坐標值（Xi,ypZi)，據此坐標值建立樣條曲 線1 (如圖7所示）；然後，按照上述方式，分別在不同半徑建立樣條
[0089]
【權利要求】
1. 一種螺旋槳葉片測量技術，其特徵在於包括如下步驟： ① 安裝轉換器 在測量設備螺距規上安裝橫向轉換器，橫向轉換器可根據葉片之間間隙任意調整安裝 角度； ② 基準設定 根據測量基準進行橫向轉換器的基準設定，基準設定包括設定高度基準、半徑基準和 角度基準，其中， 半徑基準通過橫向測杆的測頭與標定的半徑基準點對齊為準，記錄對應半徑（Ri、r2、 R3……Ri)轉換後的半徑OV、R2'、R3'……R/)和壓力面角度值0 2、03……9i)、吸 力面角度值（①:、①2、①3......①汐； 高度基準通過橫向測杆的測頭與水平面對齊為準； 角度基準以葉片的基準線為測量基準，設置為零； ③ 測量 使用橫向測杆在葉片所需測量的半徑（R/、R2'、R3'……R/)和高度（HnH 2、H3……氏） 方向上測量葉片對應點的角度（a /、a 2'、a 3'...... a / )和（0 /、0 2'、0 3'......0 / ); ④ 角度轉換 對測量數據進行轉換，將葉片對應點的角度（a/、a 2'、a 3'……a / )、（ 0 /、0 2'、 03'……￠/)與（0〇 02、03…………％)進行運算，計算出葉片對應 點在坐標系中的實際角度值（a p a 2、a 3...... a )、（ 0 n 0 2、0 3......0 ); a p 0 4和 a / 滿足：a i = 0 i-a /，其中， a R i半徑上壓力面對應H i高度點測量角度值； 0. i半徑上壓力面使用橫向轉換器後的轉換角度值； a /為氏半徑上壓力面對應H i高度點使用橫向轉換器後的測量角度值； 0i、9 4口 0 / 滿足：0i= f^'一Oi，其中， 0. i半徑上吸力面對應H i高度點測量角度值； 〇^為R i半徑上吸力面使用橫向轉換器後的轉換角度值； 0 /為氏半徑上吸力面對應H i高度點使用橫向轉換器後的測量角度值； ⑤ 數據轉換 通過下述公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值（Xi，yi，Zi)， Xi= R i*cos a 減 x i= R i*cos 0 i; Yi= R i*sin a x j = R ^sin 0 i； Zi= Hi； XiS R i半徑上某測量點對應的橫坐標值； yiS R i半徑上某測量點對應的縱坐標值； ^為R 1半徑上某測量點對應的高度坐標值； ⑥ 數據比對 將步驟⑤中計算出的每個氏半徑上壓力面和吸力面的測量點的空間坐標值（xi，yi，Zi) 連接繪製成樣條曲線，再通過樣條曲線組繪製網格曲面，與理論模型進行比對，確定葉片與 理論的差值。
【文檔編號】G01B5/02GK104482838SQ201410821784
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】張君, 王國仕, 於宵雷, 孫長宏, 王紅嵩 申請人:大連船用推進器有限公司