液力變矩器葉輪的葉片端線檢測法

葉輪是液力變矩器能量轉換的主要元件，因此葉輪的尺寸、形狀和葉片的進、出口角度，對液力變矩器性能有直接的、決定的影響。為保證液力變矩器性能優良，并在批量生產中保持其性能的穩定，必須對葉輪進行檢測，特別要檢驗葉片的進、出口角度與設計圖紙是否相一致。由于葉片是一個三維空間曲面，葉輪流道是扭曲的三維型腔，葉片的進、出口角度不能直接測量出，只有用改進過的專用三坐標測量儀器，測量葉片上許多點的數據，進行程序計算處理而求得。這種設備對環境、人員的要求較嚴格，價格也較昂貴。這樣復雜的檢測方式在一般液力變矩器生產廠家中較難在葉輪的常規檢驗中實行。針對葉輪葉片測量較復雜、測量精度要求不高的特殊性，是否可能在葉片上找到一種與葉片形狀和進、出口角度相關的、可用常規測量工具測量的特征值，通過對特征值的檢測，來檢驗葉輪實物與設計圖紙的一致性。以下所述的葉片端線測量方法就是這樣的一種檢驗方法。

1 葉片進、出口端線概念的提出
葉輪的葉片設計圖紙是葉片制造和檢驗的依據。以渦輪葉片圖為例。一般葉片設計圖有葉片軸面旋轉視圖的ＺＲ坐標圖（如圖1），
葉片正視圖的ＸＹ坐標圖，葉片數據表，葉片進、出口在內、外環上的各R圓頭和葉片角的展開圖（如圖2）
及技術要求這5部份內容。圖1所示在循環圓的內、外環上，按等弧長均分了11個標點，連接內、外環上對應標點的直線為標點線。在后面的分析中將看到0標點線和10標點線的實用意義。
葉片進、出口在內、外環上的各R圓頭和葉片角的展開圖有4個，圖2是葉片在外環上出口處的R圓頭和葉片角的展開圖。先從圖2上找出葉片出口端線在外環上的出口端點。在圖2上可以看到在外環0標點圓周線上有三個交點,Ｏ1交點是葉片凸面和外環的交線與0標點圓周線的交點,Ｏ2交點是葉片凹面和外環的交線與０標點圓周線的交點, Ｏ3交點是葉片骨面和外環的交線與0標點圓周線的交點。在葉片數據表中，有的給出Ｏ1、Ｏ2兩點的數據，有的只給出Ｏ3點的數據。從圖2上可以看出這三點與R圓頭實線都不接觸，所以這三點都是虛點，在葉片實物上是測不到的。葉片R圓頭與0標點圓周線有一個切點，這點在葉片實物上是可測量的點。給這一點定義為端點。端點的坐標值是由設計數據決定的，端點和葉形上的其它點設計數據決定葉片的出口角度，所以這個端點與葉片形狀和葉片角是相關的，這個端點就可作為葉片上能表征葉片形狀和葉片角的、可測量的特征點。同理，葉片在內環上R圓頭和葉片角的展開圖上，葉片R圓頭與0標點圓周線也有一個切點，這點是葉片在內環上的出口端點。連接內、外環上的出口端點就得到葉片的出口端線，同樣方法可得到葉片的進口端線。葉片的進出口端線就是葉片上代表曲面形狀和葉片角的、可測量的特征值。在圖1的ＺＲ坐標圖上0標點線和10標點線就是葉片進、出口端線在ＺＲ坐標圖上的旋轉投影線。
2 葉片端線在葉片模具制造中的意義
葉片模具要做葉片凸面和凹面兩個模塊，葉片進、出口端線就是這兩個模塊的分型線。有的葉片圖紙將葉片的分型線設置在葉片骨面線的延長線上。這樣的設置不完全對，對泵輪來說，葉片角接近90o，葉片端線接近葉片骨面線。但對渦輪和導輪來說，葉片角遠離90o，葉片端點與葉片骨面線Ｏ3點位置偏離有2～3 mm，如圖3所示的偏離距離，以葉片中心線為分型線則葉片R圓頭從圖3
設計實線處伸長到實物虛線處,實際改變了葉片的出口角度，這將直接影響液力變矩器的性能。所以葉片的設計圖紙對葉片進、出口在內、外環上的R圓頭和葉片角的展開圖一定要標注清楚。有的葉片圖紙的數據表只給出葉片進、出口處葉片骨面線的一點數據，葉片角也不標出，這在制模時就會產生誤解，使實際的葉片角與設計葉片角不相一致。由于葉片進、出口端線在葉輪制造和檢驗中的重要意義，在葉片設計圖紙上應給出葉片進、出口端線上4個端點的坐標值，以便于葉輪的制造和檢驗。端點坐標值的計算方法是按葉片R圓頭與凹面線、凸面線和端面標點圓周線3線相切的幾何關系，用空間解析方法求得。也可以在三維繪圖軟件上繪制得出。
3 葉片進、出口端線的測量方法
根據求得的渦輪葉片進、出口端線上4個端點的坐標值，先用深度尺分別量出這4個端點的Ｚ值深度。再將渦輪裝夾在分度盤上，如圖4所示，用高度尺量出渦輪中心線的高度，任選一個葉片，將這葉片進口端線上最大直徑處的端點轉到與渦輪中心線相同水平的高度，使渦輪中心點與該端點的連線和圖4
所標出的葉輪中心水平線相重合，以這根葉輪中心水平線為Ｙ軸，以這根葉輪中心水平線的高度作為Ｘ軸的0位，用高度尺分別量出另外三個端點的Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4值。然后將分度盤順時針轉過90o，轉到如圖5
所示的位置，再用高度尺分別測量出這4個端點的Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4值。這樣就測量出了渦輪葉片進、出口端線在ＸＹ坐標圖上的位置。與設計數值相比較驗證。泵輪和導輪的檢測方法也一樣。為減小測量誤差，測量人員要正確理解端點的概念，在選擇測量端點位置時，不是選葉片頭部厚度的中點，而是在葉輪的Ｚ軸方向上，選葉片頭部在內、外環處的最凸出點作為端點的測量位置。
另一種更簡單的測量方法就是按葉輪葉片進、出口端線的4個端點坐標值，做一塊連接葉輪葉片進、出口兩端線的樣板模塊，以葉輪加工外圓為定位基準，將樣板模塊靠在葉輪外圓上，直觀比較樣板模塊上進、出口端線與實際葉輪葉片進、出口端線的相對位置。這樣可以方便地檢驗葉輪上任何一個葉片的進、出口位置是否正確。
4 結論
葉片進、出口端線的檢測方法，找到了葉片曲面形狀的特征值，能有效地檢驗葉片進、出口的相對位置和葉片進、出口在葉輪中的相對位置，檢驗工具只需要常規的檢驗工具。檢測方法簡便，在葉輪的常規檢驗中，可及時發現葉輪模具制造過程中和葉輪澆鑄過程中出現的葉片質量問題。這就保證了在批量生產中液力變矩器性能的穩定性。這一檢測方法在本企業葉輪生產過程中運用收到了良好的效果。這個檢測方法雖然是在解決整體鑄鋁葉輪葉柵的檢驗問題中得出的，但這個檢測方法中提出的新思路和新概念，對其他類型葉輪葉柵的檢驗同樣具有實用價值。