[发明专利]核主泵叶轮翼型检测方法

摘要

本发明涉及一种核主泵叶轮翼型检测方法。将叶轮三维设计模型导入PolyWorks软件中，与便携式三坐标测量机测量仪的坐标系建立定位关系，使用便携式三坐标测量机测量仪采集叶片表面型线构成点坐标数据，PolyWorks软件采集型线构成点值与叶轮三维模型的对应点偏离值。采用本发明提出的检测方法计算叶轮进出口型线角度偏差，并同时计算得出相邻叶片间叶距角度偏差，如果计算得出角度偏差不大于设计允许公差量，即产品满足设计水力性能要求。该检测方法实用性强、精确度高、广泛适用于混流式、轴流式离心机械的翼型检测、验收、评定。

主权项

1.一种核主泵叶轮翼型检测方法，其特征是：主要采用逆向工程通过点云分析（PolyWorks）与三维（3D）扫描设备相结合测量叶片型线方法，采用数据拟合重点判断叶片进口（10）、出口（11）角型线以及叶距角的偏离是否在设计公差允许范围:1)启动逆向工程点云分析（PolyWorks）测量系统；2)读入三维设计数值模型（CAD）定位到产品件坐标；3)三坐标测量机(CMM)沿叶轮轴心为中心的柱面分布采集叶片压力面（7）、吸力面（8）测量型线数据坐标actual(x_i,y_i,z_i)(i=1,2,3,…n)，逆向工程点云分析（PolyWorks）将测量型线数据坐标actual(x_i,y_i,z_i)与三维设计数值模型（CAD）相对应理论型线数据坐标ideal(x_i,y_i,z_i)比对，分别生成压力面（7）空间坐标偏离值△_i与吸力面（8）空间坐标偏离值▽_i；叶片骨线（9）点偏离值：pointi=Δi-▿i2]]>其中：actual(x_i,y_i,z_i)产品件测量型线坐标值；ideal(x_i,y_i,z_i)三维设计数值模型（CAD）理论型线坐标值；point_i叶片骨线（9）点偏离值；n采集坐标点数；4)检查叶片表面质量，具体方法如下：将数据坐标actual(x_i,y_i,z_i)生成CAD文件，获取叶片表面凹坑深度（x）与点与点之间的间距（u）的比值，压力面与吸力面波纹深度与间距（x:u）比值≤0.02，进口出边易空化区表面波纹深度与间距（x:u）比值≤0.01，空化区域以外出现的气孔直径不应超过2mm；其中，间距（u）不应小于50mm；深度（x）在间距（u）段的中三分之一量取；5)叶片进口、出口型线偏离角计算；型线进口偏移Δβ_进、出口偏移Δβ_出公差的基本尺寸定义约为叶轮外径的l=0.1D：叶片进口型线偏离角通过测点1（point1）与测点2（point2）的差值计算：arctan((point1–point2)/l₁)       （1）叶片出口型线偏离角通过测点5（point5）与测点6（point6）的差值计算：arctan((point5–point6)/l₂)       （2）其中：arctan表示反正切值；l₁为骨线上进口测点1与测点2间距；point1、point2分别表示测点1、2处骨线的偏离值；l₂为骨线上出口测点5与测点6间距；point5、point6分别表示测点5、6处骨线的偏离值；进口边取点1与点2实测间距、出口边取点5与点6实测间距，由于进出口角偏离值通常很小，所以弧度表示时近似等于其正切值；6)叶片叶距角偏离计算公式；采用骨线上点3（point3）计算：其中：α°骨线上测点3处叶片安放角；r测点3到轴心距离；point3测点3处骨线偏离值；7)叶轮叶片型线设计偏移量选取；叶轮进口叶片型线取进口连续至l=0.1D的±0.01l，出口设计公差：±1%叶轮出口叶片型线取出口连续至l=0.1D的±0.008l，进口设计公差：±0.8%叶距角设计公差：取±0.5%，η叶距角设计公差百分数；Z叶轮叶片总数；例如：核主泵叶轮叶片数为5，则叶距角公差为360°/5×(±0.005)＝±0.36°。8)部分叶片型线偏离检查；经以上检测若有部分叶片型线偏离了要求的尺寸，则单个叶片设计允许公差修正如下：K=2-zaz]]>K叶片设计公差修正参数；Z叶片数；z_a偏离要求的型线走向的叶片数；例子：叶片5个，其中2片偏移且在可测量的范围内核主泵型线进口公差取：±0.01lK=2-25=1.6]]>因此，2片偏离叶片中每一个的公差范围均应为±1.6·0.01l。本发明提出叶片进出口型线角度以及叶距角偏离的计算公式，部分叶片型线偏离要求尺寸的修正计算公式，适用于所有比转速下混流式、轴流式离心机械叶片型线检测。