Устройство для контроля геометрии профиля лопаток и стержней охлаждаемых лопаток турбин

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к методам контроля профиля литых лопаток и профиля стержней. Устройство содержит основание 1, измерительные элементы 10, предназначенные для контактирования с двух сторон измеряемого объекта, узел базирования контролируемого объекта, расположенный неподвижно на каретке 2, которая имеет возможность возвратно-поступательного перемещения параллельно основанию, эталон 16 контролируемого объекта, который также расположен на каретке 2. В качестве измерительных элементов используются четыре дифференциальных индуктивных датчика 10, которые соединены между собой так, что два любых из них имеют возможность перемещаться по эталону и контролируемому объекту с одной стороны, а два других с другой стороны. Узел базирования имеет фиксированное положение сечений, для чего каретка снабжена фиксаторами 14, а основание отверстиями для них. Дифференциальные индуктивные датчики 10 имеют возможность перемещаться на роликах 11 по стойкам при помощи троса, который проходит через шкив вала и шкив реверсивного двигателя, установленных на основании 1. Технический результат: повышение производительности контроля. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам контроля профиля литых лопаток ГТД и профиля стержней для оформления их внутренней полости, и предназначено для контроля в литейных цехах в условиях серийного производства.

Известно устройство для контроля профиля пера заготовки турбинной лопатки, которое содержит основание с направляющими валиками, узел базирования, выполненный в виде размещенных на валиках шаблонов, предназначенных для взаимодействия с контролируемой лопаткой, стол с механизмом зажима для установки лопатки и осевой упор. Заготовка лопатки базируется непосредственно по ее профилю, который предстоит контролировать, фиксация заготовки производится за хвост в номинальном положении без смещения относительно базовых поверхностей устройства в самоориентирующемся относительно хвоста зажимном приспособлении, что не требует механической обработки хвоста (SU 1620809 A1, G 01 В 5/20, 15.01.91, Бюл. 2).

Недостатком данного устройства является преобладание ручного труда при установке контролируемого объекта в устройство и, как следствие, субъективный характер оценки годности. Данное устройство не целесообразно использовать как средство контроля геометрии лопаток в литейном цехе серийного производства, а для контроля геометрии керамического стержня оно вообще не годится.

Известно также устройство для контроля формы поверхности, содержащее корпус и параллельные измерительные элементы, установленные с возможностью осевого перемещения в одной плоскости и фиксации, которое снабжено предназначенными для взаимодействия с измерительными элементами сменным шаблоном и линейкой, установленной на корпусе с возможностью поворота относительно оси измерительных элементов, и фиксации, а каждый из измерительных элементов выполнен в виде стакана с упором, предназначенным для взаимодействия с корпусом, и штока, один конец которого установлен в стакане с возможностью осевого перемещения относительно него и фиксации, а другой предназначен для взаимодействия с контролируемой поверхностью (SU 1717940 A1, G 01 В 5/20, 07.03.92, Бюл. 9).

Недостатком данного устройства является трудоемкость его настройки. Для замера, например, пяти сечений лопатки необходимо либо пять перенастроек, либо использование пяти устройств. Замер зазоров между контролируемой деталью и измерительными наконечниками производится вручную щупами, и, как следствие, результаты замера являются субъективными.

Известно также устройство для контроля профилей фасонных изделий, содержащее корпус с горизонтальной опорной поверхностью, в пазах которой установлены каретки, закрепленный в корпусе между каретками механизм базирования контролируемого изделия. В направляющих одной из кареток установлен одноплечий рычаг с измерительным наконечником на конце, закрепленный на ползуне с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной опорной поверхности корпуса. В направляющих другой каретки установлен столик с закрепленным на нем эталоном, рабочая поверхность которого параллельна опорной поверхности корпуса, а его рабочая кромка эквидистантна контуру измеряемого сечения изделия втулкой, установленной в одноплечем рычаге с возможностью взаимодействия торцом с рабочей плоскостью эталона. Ось втулки перпендикулярна рабочей плоскости эталона. Измерительный шток с коническим наконечником установлен внутри втулки с возможностью контактирования конической поверхностью с рабочей кромкой эталона. На втулке закреплен индикатор, воспринимающий перемещения штока (SU 1010446 A, G 01 В 5/20, 07.04.83, Бюл. 13).

Недостатком данного устройства является то, что за одну установку можно произвести контроль только одного сечения. Для проверки второго и других сечений необходимо на рабочем столике иметь их эталоны, расположенные на том же расстоянии, что и контролируемое сечение. Технически это сложно, если вообще возможно. Также к недостаткам относится ручное перемещение каретки и счет результатов контроля с индикатора, т.е. отсутствие записи результатов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для контроля профилей сечений фасонных деталей, содержащее основание с размещенным на нем узлом базирования измеряемой детали, каретку, установленную на основании с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него, установленный на каретке с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной основанию, рычаг с измерительным наконечником, предназначенным для контактирования с одной из сторон измеряемого профиля. Узел базирования установлен с возможностью перемещения перпендикулярно основанию. Устройство снабжено подпружиненным относительно первого рычага аналогичным ему вторым рычагом с измерительным наконечником, предназначенным для контактирования с другой стороны измеряемого профиля. Также устройство снабжено кулачком, размещенным на первом рычаге, закрепленным во втором рычаге штангой с роликом на конце, взаимосвязанным с кулачком, узлом синхронного поворота и разведения рычагов и датчиками перемещения каретки и узла базирования (RU 2016371 C1, G 01 В 5/20, 15.07.94, Бюл. 13).

Недостатком данного устройства является то, что для сопоставимости результатов аналогичных деталей требуется точное одинаковое базирование. Для условий серийного производства в литейном цехе потребуется обработка базовых поверхностей каждой лопатки. Также к недостаткам относятся временные затраты на обработку входных данных и необходимость в расшифровке протокола результатов.

Задачами изображения являются повышение производительности контроля, уменьшение трудоемкости и времени проведения контроля, повышение точности и надежности контроля в литейном цехе при серийном производстве.

Поставленные задачи решаются тем, что в устройстве для контроля геометрии профиля лопаток и стержней охлаждаемых лопаток турбин, состоящем из основания, узла базирования и измерительных элементов, предназначенных для контактирования с двух сторон измеряемого объекта, в отличие от прототипа узел базирования контролируемого объекта расположен неподвижно на каретке, которая имеет возможность возвратно-поступательного перемещения параллельно основанию, введен эталон контролируемого объекта, который также расположен на каретке, в качестве измерительных элементов введены четыре дифференциальных индуктивных датчика, которые соединены между собой так, что два любых из них имеют возможность перемещаться по эталону и контролируемому объекту с одной стороны, а два других - с другой стороны, при этом узел базирования имеет фиксированное положение сечений, для чего каретка снабжена фиксаторами, а основание - отверстиями для них, которые соответствуют линиям контроля, причем дифференциальные индуктивные датчики имеют возможность перемещаться на роликах по стойкам, жестко закрепленным на основании при помощи троса, который проходит через шкив вала и шкив реверсивного двигателя, установленных на основании.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - разрез устройства А-А.

Устройство содержит основанию 1, по которому имеет возможность перемещаться каретка 2. На основании установлен реверсивный двигатель 3 со шкивом 4. С другой стороны основания установлен вал 5, который имеет шкив 6. Через шкив двигателя и шкив вала проходит трос 7. Трос проходит через вилки 8 и 9, которые жестко соединяют между собой дифференциальные индуктивные датчики 10. Дифференциальные индуктивные датчики имеют возможность перемещаться в плоскости, перпендикулярной плоскости перемещения каретки на роликах 11 по пазам в стойках 12, жестко закрепленных на основании. Каретке, имеет возможность перемещаться относительно основания на шариках 13 и фиксироваться в заданных положениях относительно основания при помощи фиксаторов 14. В основании для этого имеются отверстия. Подвижная каретка состоит из пластины 15, которая в свою очередь содержит эталон контролируемого объекта 16 и установочную базу 17. Пластина может заменяться при переходе на контроль другого объекта. Каретка 2 содержит зажим 18 для возможности фиксации контролируемого объекта на узле базирования. Электрические сигналы, которые возникают в дифференциальных индуктивных датчиках, имеют возможность передаваться на ЭВМ или на записывающее устройство при помощи соединительных кабелей 19.

Устройство работает следующим образом. В основу установки положен принцип сравнения контролируемого объекта с эталоном. Контроль начинают с установки контролируемого объекта. Для этого индуктивные датчики 10 отводят в крайние положения, отжимают зажим 18, устанавливают объект на установочную базу 17 и фиксируют. Затем включают реверсивный двигатель 3, крутящий момент с вала реверсивного двигателя 3 передается на шкив 4, который приводит в движение трос 7. Трос 7 также проходит через шкив 6 вала 5. Трос 7, проходящий через отверстия в вилках 8 и 9, соединяющих между собой дифференциальные индуктивные датчики 10, приводит их в движение. Два жестко закрепленных между собой дифференциальных индуктивных датчика 10 перемещаются один вдоль линии профиля эталона спинки, а другой - вдоль соответствующей линии профиля спинки объекта, подвергаемого контролю, а два других датчика перемешаются один вдоль линии профиля эталона корытца, а другой - вдоль соответствующей линии профиля корытца этого же объекта. По тому, какую объект имеет форму поверхности по отношению к эталону, вогнутую или выпуклую, значения электрических сигналов, возникаемых в дифференциальных индуктивных датчиках 10, по мере их движения вдоль линии контроля будут вычитаться или складываться. По этим значениям судят о том, в какую сторону, в положительную или отрицательную, происходит отклонение профиля контролируемого объекта от теоретического - заданного по чертежу и на какую величину. Дифференциальные индуктивные датчики 10 перемещаются на роликах 11 по пазам в стойках 12, которые жестко закреплены на неподвижном основании 1 установки.

После того как произведен контроль по одной линии объекта, каретку 2 перемещают на следующую линию контроля при помощи шариков 13, расположенных в пазах каретки 2 и основания 1. Каретку 2 фиксируют относительно основания 1 с помощью фиксаторов 14. Фиксаторы 14 расположены на каретке 2, а в основании 1 имеются отверстия для них. Фиксаторы 14 надежно фиксируют каретку 2 относительно основания 1 в положениях, соответствующих линиям профиля контролируемого объекта, но в то же время позволяют перемещать каретку 2 без особых усилий. Таким образом производят контроль по всем линиям профиля контролируемого объекта. Значения отклонений подаются на ЭВМ или записывающее устройство. При переходе на контроль другого объекта пластина 15, установленная на каретке 2 и состоящая из эталона контролируемого объекта 16 и установочной базы 17, может заменяться.

Данное устройство позволяет повысить производительность контроля лопаток и стержней охлаждаемых лопаток турбин в литейном цехе при серийном производстве. Устройство позволяет снизить долю ручного труда контролера и временные затраты на проведение контроля. Контролеру необходимо только загрузить устройство и убрать объект, а также перемещать каретку по линиям контроля, что значительно сокращает время замера и трудоемкость производимого контроля. Так как контроль производится не по определенным точкам, а по линиям, которые соответствуют расположению этих точек, данное устройство позволяет контролировать объект по всей длине профиля, что приводит к его более полному контролю. Устройство имеет простую конструкцию, надежно в эксплуатации, не требует высокой квалификации контролера.

Применение дифференциальных индуктивных датчиков и записывающего устройства позволяет сразу получить значения результатов контроля в виде абсолютных цифровых значений и вывода о соответствии объекта техническим требованиям, т. е. без их дополнительной обработки, а также применение дифференциальных индуктивных датчиков не требует создания особых условий для работы, обеспечивая при этом высокую точность измерений.

Формула изобретения

Устройство для контроля геометрии профиля лопаток и стержней охлаждаемых лопаток турбин, состоящее из основания, узла базирования и измерительных элементов, предназначенных для контактирования с двух сторон измеряемого объекта, отличающееся тем, что узел базирования контролируемого объекта расположен неподвижно на каретке, которая имеет возможность возвратно-поступательного перемещения параллельно основанию, введен эталон контролируемого объекта, который также расположен на каретке, в качестве измерительных элементов введены четыре дифференциальных индуктивных датчика, которые соединены между собой так, что два любых из них имеют возможность перемещаться по эталону и контролируемому объекту с одной стороны, а два других с другой стороны, при этом узел базирования имеет фиксированное положение сечений, для чего каретка снабжена фиксаторами, а основание - отверстиями для них, которые соответствуют линиям контроля, причем дифференциальные индуктивные датчики имеют возможность перемещаться на роликах по стойкам, жестко закрепленным на основании при помощи троса, который проходит через шкив вала и шкив реверсивного двигателя, установленных на основании.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2