引言

之前租漂，我們研究了通過快速流動的水阶女、蒸汽、燃?xì)饬ㄖ巍L(fēng)或其他流體產(chǎn)生連續(xù)動力的透平機(jī)秃踩。在本周的關(guān)于葉片系列專題中，我們將一起來探索一下裝有葉片的轉(zhuǎn)子部件扫矾，以及它是如何組裝的酿萄。葉片的葉根、葉冠和葉型的形狀和結(jié)構(gòu)取決于它被應(yīng)用在哪里(例如汽輪機(jī)诈绷、燃?xì)廨啓C(jī)或壓氣機(jī)) 拗辜，但本質(zhì)上來說，它們的功能是相同的怒央。

葉片的形狀由熱力學(xué)和力學(xué)邊界條件決定，這些條件根據(jù)葉片所處的環(huán)境和應(yīng)用場合的不同而有很大的變化丘苗。

THE LOAD HAS A HEAVY IMPACT

載荷能力的影響很大

葉片承受的載荷也決定了葉片的設(shè)計(jì)项请。

* 離心力、扭矩和彎曲力(空氣阻力形式) 等形式的靜態(tài)載荷以及運(yùn)動葉片的動態(tài)載荷梦迂。

其它因素肚轴，如葉片伸長(由于熱) ，高溫豫阻、侵蝕稠还、，腐蝕和氧化也將決定設(shè)計(jì)苍糠。

NFLUENCES ON THE DESIGN PROCESS

對設(shè)計(jì)過程的影響

首先叁丧，所有的設(shè)計(jì)都是為了確保產(chǎn)品符合規(guī)格，但以最具成本效益的方式來生產(chǎn)岳瞭，同時達(dá)到最少的浪費(fèi)和最大的性能拥娄。葉根，葉冠和葉型的設(shè)計(jì)將取決于葉片所處的環(huán)境條件。

高稚瘾、中牡昆、低壓的應(yīng)用決定了葉片尺寸和材料的選擇。例如摊欠，對于高壓透平機(jī)丢烘，由于處在高溫高壓的環(huán)境，葉片往往更小些椒。它還需要耐熱材料铅协，如鎳基高溫合金。雖然低壓透平機(jī)具有較低的溫度摊沉，葉片往往特別長狐史，并由普通不銹鋼耐熱材料制成。但由于葉片機(jī)械負(fù)荷大用六，高轉(zhuǎn)速下葉片質(zhì)量大近振，產(chǎn)生了較大的離心力和機(jī)械負(fù)荷，從而導(dǎo)致葉根更加復(fù)雜烂锤，安全性要求很高暴遂。

ROOT, SHROUD, AND AIRFOIL

葉根，葉冠和葉型

葉根

葉根負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)子葉片安裝到轉(zhuǎn)子上架暗，如果是靜子葉片粘伊，則安裝到機(jī)匣上。通過將靜子葉片/轉(zhuǎn)子葉片相鄰安裝约粒，可以得到一個由靜子葉片和轉(zhuǎn)子葉片組成的一個大的圓形惠翼，并與通過渦輪機(jī)或壓縮機(jī)的空氣相互作用。葉根的形狀取決于熱力學(xué)和機(jī)械負(fù)荷侨直，它將需要承受一段時間以上考驗(yàn)支摹。設(shè)計(jì)工程師必須降低制造成本，同時提高性能靠婴。更復(fù)雜的葉根設(shè)計(jì)意味著更高的安全等級代郊，因?yàn)檩d荷將承擔(dān)更多，但這也意味著更高的制造成本杀餐，因?yàn)槿~根的形狀在制造過程中需要更高要求的精度和工具以及技術(shù)干发。

轉(zhuǎn)子葉片/靜子葉片與轉(zhuǎn)子/機(jī)匣的連接通常是通過形狀配合或焊接連接而建立的

葉冠

葉冠的主要目的是通過相鄰葉冠之間松散的連接來穩(wěn)定轉(zhuǎn)子葉片/靜子葉片。裝配完成后史翘，這個閉合的葉冠的環(huán)形降低了繞過葉型的氣體或空氣的流動泄漏枉长。此外，在葉冠的頂部可以有一個迷宮式的設(shè)計(jì)恶座，以進(jìn)一步減少泄漏搀暑。為了增加葉冠之間的穩(wěn)定性，它們可以用連鎖的幾何特征相互連接。

當(dāng)穩(wěn)定性和氣密性不是性能的一個影響因素時自点，上述特性并非必要

葉型

葉型是與經(jīng)過的氣體或蒸汽或流體相互作用的部分桐罕。透平葉片葉型的作用是將氣體的部分能量轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。對于壓氣機(jī)葉片來說桂敛，轉(zhuǎn)子的強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)(通過發(fā)動機(jī))導(dǎo)致空氣被吸入并被多級葉片壓縮功炮。因此，壓氣機(jī)是以保留的工作原理來工作术唬。

靜子葉片葉型(渦輪機(jī)或壓氣機(jī))的作用是使氣流以理想的角度改變方向薪伏，以便與下一個葉片相互作用。這對于優(yōu)化性能和最大限度地利用氣體非常重要避扎。轉(zhuǎn)子葉片和靜子葉片的葉型剖面都顯示出一個前緣疯蓄、后緣，這是一個吸入側(cè)和壓力側(cè)咬跷。前緣是氣流進(jìn)入剖面的位置猩镰，而后緣是氣流離開剖面的位置。這些相鄰的葉片建立了氣流通道演避，氣流通過機(jī)匣并按照其設(shè)計(jì)的方式運(yùn)行氨鹤。

葉型輪廓從前緣到后緣彎曲，以確保氣流以特定方向進(jìn)入輪廓并在通道內(nèi)重新定向使其以所期望的方式相互作用并從另一個方向離開輪廓偶咸。葉型輪廓的入口和出口角度必須與氣流方向同步何煞，以盡可能達(dá)到高效。吸入側(cè)和壓力側(cè)之間的設(shè)計(jì)必須盡可能平滑和均勻殊泼，以滿足高效率要求柿患。 

根據(jù)局部邊界條件（尤其是流速），葉型的輪廓從葉根到葉冠是不斷在變化著的衰屡。這就導(dǎo)致葉型形狀的連續(xù)變化以及從葉根到葉冠的傾斜和扭曲构韵。

葉片的具體半徑、形狀趋艘、長度和厚度是通過復(fù)雜的模擬軟件確定的，該軟件可計(jì)算速度凶朗、溫度瓷胧、壓力，并減少葉片在必須發(fā)揮最佳性能的領(lǐng)域上的缺陷棚愤。

這些幾何元素必須在高性能水平的設(shè)備或平臺上進(jìn)行設(shè)計(jì)搓萧、制造和測量，以匹配最高等級的效率以及未來的改進(jìn)宛畦。在確定什么是最佳性能設(shè)計(jì)以及在哪里改進(jìn)設(shè)計(jì)方面測量扮演著重要的作用瘸洛。

HOW TO MEASURE

如何測量

快速光學(xué)測量，與生產(chǎn)節(jié)拍同步

質(zhì)量控制和質(zhì)量保證是確保安全的重要組成部分。最后反肋，我們來看一下使用溫澤的CORE D設(shè)備來測量葉片那伐，該設(shè)備適用于更高效的葉片測量。特別是在航空領(lǐng)域石蔗，葉片的前緣非常薄披滑。CORE 的光點(diǎn)可以測量非常小的半徑，并檢測到最小的缺陷轮拼。這也適用于醫(yī)療器械制造業(yè)羹卷，眾所周知，醫(yī)療器械的零件錯綜復(fù)雜才延。

與其它光學(xué)系統(tǒng)不同淀胞，CORE可以直接測量拋光和高反光表面成品的零件，無需將其噴白陈园。這種完全集成的光學(xué)測頭提供了快速檢測復(fù)雜幾何零件所需的靈活性和測量能力两军。CORE 著眼于在制造車間直接進(jìn)行測量。CORE的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)胚搂。直線導(dǎo)軌-寬軸承使其即使在18° – 30°C 的生產(chǎn)環(huán)境中喉隙，也能確保較長的使用壽命和穩(wěn)定的運(yùn)行。

CORE

葉片測量“專家”

▲以更快的速度測量更多的組件是溫澤三坐標(biāo)測量機(jī)的使命

一體式脐炼、高分辨率畏帖、直接驅(qū)動的轉(zhuǎn)臺為測頭提供同步的部件定位，通過完整的 5 軸同步運(yùn)動進(jìn)一步優(yōu)化了檢測周期丁恭。整個零件表面的最大掃描速度高達(dá) 400 毫米/秒曹动。CORE 的行程范圍為 300 x 200 x 450 mm，并針對透平葉片牲览、外科植入物和其它小型零件的大批量質(zhì)量控制的測量進(jìn)行了最優(yōu)化墓陈。

* 靜態(tài)和動態(tài)重量：當(dāng)您走向停放在雜貨店前的汽車時，它被定義為靜態(tài)重量第献，但當(dāng)您進(jìn)入汽車并開始駕駛時贡必，它可以被定義為道路上的一個動態(tài)重量的例子。

* 熱力學(xué)和力學(xué)邊界：它是指使其起作用的熱和機(jī)械環(huán)境庸毫。工作溫度仔拟、溫度變化、壓力飒赃、力利花、扭矩等。

關(guān)于溫澤

德國溫澤集團(tuán)是計(jì)量領(lǐng)域創(chuàng)新的先驅(qū)载佳。溫澤多樣化的產(chǎn)品提供了三維測量炒事、計(jì)算機(jī)斷層掃描臀栈、光學(xué)高速掃描等多個行業(yè)的獨(dú)特解決方案。溫澤集團(tuán)的技術(shù)解決方案在汽車仁吟、航空航天岭蚜、發(fā)電及醫(yī)療等眾多行業(yè)中有大量應(yīng)用。溫澤在全球范圍內(nèi)已交付安裝超過10,000臺測量設(shè)備拌微。其子公司和業(yè)務(wù)伙伴在超過50個國家銷售產(chǎn)品纸靠，并提供售后服務(wù)以滿足客戶需求。

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（溫澤測量）

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