一種螺旋槳葉片測量技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺旋槳葉片測量技術(shù)，包括如下步驟：在測量設(shè)備螺距規(guī)上安裝橫向轉(zhuǎn)換器；根據(jù)測量基準(zhǔn)進(jìn)行橫向轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)設(shè)定；使用橫向測桿在葉片所需測量的半徑和高度方向上測量葉片對應(yīng)點(diǎn)的角度；對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將葉片對應(yīng)點(diǎn)的角度進(jìn)行運(yùn)算，計算出葉片對應(yīng)點(diǎn)在坐標(biāo)系中的實(shí)際角度值；通過公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點(diǎn)的空間坐標(biāo)值；將計算出的空間坐標(biāo)值連接繪制成樣條曲線，再通過樣條曲線組繪制網(wǎng)格曲面，與理論模型進(jìn)行比對，確定葉片與理論的差值。本發(fā)明的測量技術(shù)解決了大螺距角葉片的測量問題，同時也可用于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(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種螺旋槳葉片測量技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量技術(shù)，具體地說是一種螺旋槳葉片測量技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 螺旋槳是依靠槳葉在空氣或水中旋轉(zhuǎn)，將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動功率轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力的裝置。 螺旋槳葉片是螺旋槳制造的核心，其制造質(zhì)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(jù)，更成為葉片加工過程中質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。
[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(xiàn)了大螺距角葉片。此 類葉片螺距角一般都大于70°，空間扭轉(zhuǎn)大，截面形狀復(fù)雜，若采用傳統(tǒng)的圓柱坐標(biāo)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(tǒng)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(diǎn)時已與葉片發(fā)生干涉，如圖1所示，圖中A點(diǎn)為測 量點(diǎn)，A'點(diǎn)為測頭與葉片發(fā)生干涉點(diǎn)；二是測頭無法對指定測量點(diǎn)進(jìn)行測量，如圖2所示， 圖中A點(diǎn)為測量點(diǎn)，A"點(diǎn)為測頭無法到達(dá)指定測量點(diǎn)的示意點(diǎn)。以上兩種情況均無法真實(shí) 全面的反映葉片的實(shí)際狀態(tài)，不能保證測量的可靠性；
[0006] 2)測量精度問題
[0007] 由于葉片螺距角較大，采用傳統(tǒng)測量方法測量時，測桿易在葉片表面產(chǎn)生偏移，如 圖3所示，在此狀態(tài)下對測量點(diǎn)A進(jìn)行測量時，由于測桿偏移導(dǎo)致實(shí)際測量的是偏移測量點(diǎn) A" '，兩者相差h約Imm左右，而實(shí)際公差要求僅為0.5mm，嚴(yán)重影響測量精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)上述提出的對于大螺距角葉片測量中出現(xiàn)的測量可靠性差和測量精度有偏 差的技術(shù)問題，而提供一種螺旋槳葉片測量技術(shù)。本發(fā)明主要利用在測量設(shè)備螺距規(guī)上安 裝橫向轉(zhuǎn)換器，將葉片測量由軸向測量改為徑向測量，由依據(jù)半徑和角度測量高度改為依 據(jù)半徑和高度測量角度，從而確定葉片實(shí)際狀態(tài)與理論的差別。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
[0010] 一種螺旋槳葉片測量技術(shù)，其特征在于包括如下步驟：
[0011] ①安裝轉(zhuǎn)換器
[0012] 在測量設(shè)備螺距規(guī)上安裝橫向轉(zhuǎn)換器，橫向轉(zhuǎn)換器可根據(jù)葉片之間間隙任意調(diào)整 女裝角度；
[0013] ②基準(zhǔn)設(shè)定
[0014] 根據(jù)測量基準(zhǔn)進(jìn)行橫向轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)設(shè)定，基準(zhǔn)設(shè)定包括設(shè)定高度基準(zhǔn)、半徑基 準(zhǔn)和角度基準(zhǔn)，其中，
[0015] 半徑基準(zhǔn)通過橫向測桿的測頭與標(biāo)定的半徑基準(zhǔn)點(diǎn)對齊為準(zhǔn)，記錄對應(yīng)半徑（Rn R2、R3……Ri)轉(zhuǎn)換后的半徑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(zhǔn)通過橫向測桿的測頭與水平面對齊為準(zhǔn)；
[0017] 角度基準(zhǔn)以葉片的基準(zhǔn)線為測量基準(zhǔn)，設(shè)置為零；
[0018] ③測量
[0019] 使用橫向測桿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(yīng)點(diǎn)的角度（α/、α2'、α3'……α/ )和（β/、β2'、β3'…… β/);
[0020] ④角度轉(zhuǎn)換
[0021] 對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將葉片對應(yīng)點(diǎn)的角度（α/、α2'、α3'……α/ )、（β/、 β2'、β3'……β/)與（θρθ2、θ3……θJ、（ΦηΦ2、Φ3……Oi)進(jìn)行運(yùn)算，計算出葉 片對應(yīng)點(diǎn)在坐標(biāo)系中的實(shí)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(yīng)Hi高度點(diǎn)測量角度值；
[0024] ΘRi半徑上壓力面使用橫向轉(zhuǎn)換器后的轉(zhuǎn)換角度值；
[0025] α/為Ri半徑上壓力面對應(yīng)Hi高度點(diǎn)使用橫向轉(zhuǎn)換器后的測量角度值；
[0026]1、Θ種βi'滿足：f3i= ，其中，
[0027]β為Ri半徑上吸力面對應(yīng)Hi高度點(diǎn)測量角度值；
[0028]OiS Ri半徑上吸力面使用橫向轉(zhuǎn)換器后的轉(zhuǎn)換角度值；
[0029]β/為Ri半徑上吸力面對應(yīng)Hi高度點(diǎn)使用橫向轉(zhuǎn)換器后的測量角度值；
[0030] ⑤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
[0031] 通過下述公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點(diǎn)的空間坐標(biāo)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(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)值；
[0036]71為Ri半徑上某測量點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)值；
[0037]ZiS R1半徑上某測量點(diǎn)對應(yīng)的高度坐標(biāo)值；
[0038] ⑥數(shù)據(jù)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(diǎn)的空間坐標(biāo)值（Xi， yi，Zi)連接繪制成樣條曲線，再通過樣條曲線組繪制網(wǎng)格曲面，與理論模型進(jìn)行比對，確定 葉片與理論的差值。
[0040] 較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的測量技術(shù)解決了大螺距角葉片的測量問題，同時也可 用于其他形式葉片的測量，包括CLT式、Kappel式等葉梢結(jié)構(gòu)復(fù)雜的螺旋槳葉片。通過橫 向轉(zhuǎn)換器可對不同高度圓周方向360°的點(diǎn)進(jìn)行測量，增加了測量范圍，避免了測量干涉情 況的產(chǎn)生，提高了測量的可靠性；通過控制測頭百分表的示數(shù)在0?0.05mm范圍內(nèi)，保證了 測頭在不同測點(diǎn)的一致性，避免了由于測頭接觸力值不同產(chǎn)生的測量誤差，提高了測量的 精度。測量角度精度可達(dá)0.0Γ，高度和半徑精度可達(dá)0.01mm，可滿足加工要求?；谏?述理由本發(fā)明可在螺旋槳葉片測量領(lǐng)域廣泛推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0042] 圖1是測頭與葉片發(fā)生干涉的示意圖。
[0043] 圖2是測頭無法達(dá)到指定測量點(diǎn)的示意圖。
[0044] 圖3是測桿偏移產(chǎn)生測量偏差的示意圖。
[0045] 圖4是橫向轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0046] 圖5是本發(fā)明壓力面測量時測量角度轉(zhuǎn)化示意圖。
[0047] 圖6是本發(fā)明吸力面測量時測量角度轉(zhuǎn)化示意圖。
[0048] 圖7是本發(fā)明通過坐標(biāo)點(diǎn)建立樣條曲線示意圖。
[0049] 圖8是本發(fā)明建立樣條曲線組示意圖。
[0050] 圖9是本發(fā)明通過曲線組建立網(wǎng)格曲面示意圖。
[0051] 圖10是本發(fā)明理論模型與實(shí)際差值比較示意圖。
[0052] 圖中：1、測頭2、百分表3、橫向測桿4、安裝螺栓；
[0053] m為安裝角度，L為高度基準(zhǔn)線，M為葉片螺距角。

【具體實(shí)施方式】
[0054] 一種螺旋槳葉片測量技術(shù)，包括如下步驟：
[0055] ①安裝轉(zhuǎn)換器
[0056] 如圖4所示，在測量設(shè)備螺距規(guī)上安裝橫向轉(zhuǎn)換器，安裝螺栓4與螺距規(guī)的測桿連 接，橫向轉(zhuǎn)換器可根據(jù)葉片之間間隙任意調(diào)整安裝角度m。
[0057] ②基準(zhǔn)設(shè)定
[0058] 如圖5、圖6所示，根據(jù)測量基準(zhǔn)進(jìn)行橫向轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)設(shè)定，基準(zhǔn)設(shè)定包括設(shè)定 高度基準(zhǔn)L、半徑基準(zhǔn)和角度基準(zhǔn)，其中，
[0059] 半徑基準(zhǔn)通過橫向測桿3的測頭1與標(biāo)定的半徑基準(zhǔn)點(diǎn)對齊為準(zhǔn)，記錄對應(yīng)半徑 (RnR2、R3……Ri)轉(zhuǎn)換后的半徑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(zhǔn)L通過橫向測桿3的測頭1與水平面對齊為準(zhǔn)；
[0061] 角度基準(zhǔn)以葉片的基準(zhǔn)線為測量基準(zhǔn)，設(shè)置為零；
[0062] 通過控制測頭百分表2的示數(shù)在0?0. 05mm范圍內(nèi)，保證了測頭1在不同測點(diǎn)的 一致性，避免了由于測頭1接觸力值不同產(chǎn)生的測量誤差，提高了測量的精度。
[0063] ③測量
[0064] 使用橫向測桿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(yīng)點(diǎn)的角度（α/、α2'、α3'……α/ )和（β/、β2'、β3'…… β/);
[0065] ④角度轉(zhuǎn)換
[0066] 對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將葉片對應(yīng)點(diǎn)的角度（α/、α2'、α3'……α/ )、（β/、 β2'、β3'……β/)與（θρθ2、θ3……θJ、（ΦηΦ2、Φ3……Oi)進(jìn)行運(yùn)算，計算出葉 片對應(yīng)點(diǎn)在坐標(biāo)系中的實(shí)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(yīng)Hi高度點(diǎn)測量角度值；
[0069] ΘRi半徑上壓力面使用橫向轉(zhuǎn)換器后的轉(zhuǎn)換角度值；
[0070] α/為Ri半徑上壓力面對應(yīng)Hi高度點(diǎn)使用橫向轉(zhuǎn)換器后的測量角度值；
[0071] βρΘJPβi'滿足：f3i= ，其中，
[0072]β為Ri半徑上吸力面對應(yīng)Hi高度點(diǎn)測量角度值；
[0073] Ri半徑上吸力面使用橫向轉(zhuǎn)換器后的轉(zhuǎn)換角度值；
[0074]β/為Ri半徑上吸力面對應(yīng)Hi高度點(diǎn)使用橫向轉(zhuǎn)換器后的測量角度值；
[0075] ⑤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
[0076]通過下述公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點(diǎn)的空間坐標(biāo)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(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)值；
[0081]71為Ri半徑上某測量點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)值；
[0082] &為R#徑上某測量點(diǎn)對應(yīng)的高度坐標(biāo)值；
[0083] ⑥數(shù)據(jù)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(diǎn)的空間坐標(biāo)值（Xi， yi，Zi)通過Siemens的NX7. 0軟件繪制成樣條曲線，使用插入一曲線一樣條一通過點(diǎn)一文 件中的點(diǎn)，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(wǎng)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(wǎng)格曲面，與理論模型進(jìn)行比對，確定 葉片與理論的差值。
[0085]實(shí)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(diǎn)為例，具體測量計算結(jié)果如下表所示；
[0087]壓力面測量角度為實(shí)測角度，精度可達(dá)0.0Γ，此讀數(shù)可通過螺距規(guī)顯示讀?。?實(shí)際半徑R為螺距規(guī)測量選取半徑，精度可達(dá)〇. 01mm，此讀數(shù)可通過螺距規(guī)顯示讀取。
[0088] 首先，通過計算公式計算出測點(diǎn)的空間坐標(biāo)值（Xi,ypZi)，據(jù)此坐標(biāo)值建立樣條曲 線1 (如圖7所示）；然后，按照上述方式，分別在不同半徑建立樣條
[0089]

【權(quán)利要求】
1. 一種螺旋槳葉片測量技術(shù)，其特征在于包括如下步驟： ① 安裝轉(zhuǎn)換器 在測量設(shè)備螺距規(guī)上安裝橫向轉(zhuǎn)換器，橫向轉(zhuǎn)換器可根據(jù)葉片之間間隙任意調(diào)整安裝 角度； ② 基準(zhǔn)設(shè)定 根據(jù)測量基準(zhǔn)進(jìn)行橫向轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)設(shè)定，基準(zhǔn)設(shè)定包括設(shè)定高度基準(zhǔn)、半徑基準(zhǔn)和 角度基準(zhǔn)，其中， 半徑基準(zhǔn)通過橫向測桿的測頭與標(biāo)定的半徑基準(zhǔn)點(diǎn)對齊為準(zhǔn)，記錄對應(yīng)半徑（Ri、r2、 R3……Ri)轉(zhuǎn)換后的半徑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(zhǔn)通過橫向測桿的測頭與水平面對齊為準(zhǔn)； 角度基準(zhǔn)以葉片的基準(zhǔn)線為測量基準(zhǔn)，設(shè)置為零； ③ 測量 使用橫向測桿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(yīng)點(diǎn)的角度（a /、a 2'、a 3'...... a / )和（0 /、0 2'、0 3'......0 / ); ④ 角度轉(zhuǎn)換 對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將葉片對應(yīng)點(diǎn)的角度（a/、a 2'、a 3'……a / )、（ 0 /、0 2'、 03'……￠/)與（0〇 02、03…………％)進(jìn)行運(yùn)算，計算出葉片對應(yīng) 點(diǎn)在坐標(biāo)系中的實(shí)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(yīng)H i高度點(diǎn)測量角度值； 0. i半徑上壓力面使用橫向轉(zhuǎn)換器后的轉(zhuǎn)換角度值； a /為氏半徑上壓力面對應(yīng)H i高度點(diǎn)使用橫向轉(zhuǎn)換器后的測量角度值； 0i、9 4口 0 / 滿足：0i= f^'一Oi，其中， 0. i半徑上吸力面對應(yīng)H i高度點(diǎn)測量角度值； 〇^為R i半徑上吸力面使用橫向轉(zhuǎn)換器后的轉(zhuǎn)換角度值； 0 /為氏半徑上吸力面對應(yīng)H i高度點(diǎn)使用橫向轉(zhuǎn)換器后的測量角度值； ⑤ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 通過下述公式計算出每個壓力面和吸力面的測量點(diǎn)的空間坐標(biāo)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(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)值； yiS R i半徑上某測量點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)值； ^為R 1半徑上某測量點(diǎn)對應(yīng)的高度坐標(biāo)值； ⑥ 數(shù)據(jù)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(diǎn)的空間坐標(biāo)值（xi，yi，Zi) 連接繪制成樣條曲線，再通過樣條曲線組繪制網(wǎng)格曲面，與理論模型進(jìn)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(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】張君, 王國仕, 于宵雷, 孫長宏, 王紅嵩 申請人:大連船用推進(jìn)器有限公司