斜装叶片存在的几何尺寸误差

1、膨胀机斜安装叶片的尺寸误差分析 唐金学 孙思哲 黄展红/ 西安陕鼓动力股份有限公司 摘要：对膨胀机斜安装情况下将导致整级叶片产生的厚度方向规律性尺寸和角度的误差进行了分析，提出了此类误差的估值计算方法，用以在设计或制造过程中对单只叶片规定的几何量进行修正补偿。关键词：膨胀机；叶片；安装；几何尺寸；误差 中图分类号：TB653 文献标识码：B文章编号：1006-8155（2008）05-0050-02Analysis on the Dimensional Errors for Blades with Installation Angle in Expander Abstract: The reg

2、ularity error on dimension and angle along blade thickness of whole stage is analyzed in this paper for the blades with installation angle. And the reliable estimation calculation for the error is presented. The geometrical parameters specified for single blade will be used for amendment and compens

3、ation during the design and manufacturing. Key words: expander; blade; installation; geometrical dimension; error 图1 斜安装叶片1 概述对于在转子轴回转槽中，叶片叶根间结合表面与转子轴线成一定夹角安装的叶片，可称之为斜安装叶片，如图1所示。当此斜安装角为零时，则为正安装叶片。由于叶片叶根部宽度与转子槽宽度必然存在着一定量值的装配间隙，将会导致斜安装叶片在夹紧装配以后，斜角角度相对理想角度（设计值）产生误差，即叶片安装后偏离理想位置，因此将会使单个叶片装配于圆周方向的实际作用厚度和

4、叶片圆周的实际作用中心角度发生变化。对于每个叶片而言，这些几何尺寸变化不显著。但对于整级叶片安装将产生较大的厚度积累误差和角度积累误差，对此应特别引起设计工艺人员足够的重视。2 误差分析 若叶片的基本尺寸和转子槽宽度与叶片之间的装配间隙已经确定，那么这种斜安装叶片由于安装夹紧后所产生的作用几何尺寸误差就应该是可求的规律误差。下面介绍所采用的误差分析方法。图2 为一般斜安装叶片叶根与转子回转槽装配的理想状态（沿转子表面的展开示意图）；图3为一般斜安装叶片叶根在转子回转槽中夹紧装配后的实际状态。_收稿日期：2008-03-17 西安市 710611图2 斜安装叶片叶根与转子回转槽装配的理想位置图3

5、 斜安装叶片安装夹紧后的实际位置图2和图3中同名量值为同一量值。其中x为在转子表面叶片与回转槽宽度之间的配合间隙；为设计给出的安装斜角理论值；为装配后实际形成的安装斜角；=-为斜角误差值，=arctan(x/OM)；OM为单个叶片沿转子回转槽方向在转子表面位置的厚度理论值（弦长）；ON为单个叶片的转子表面法向弦长厚度（与OM在转子径向等高度上确定）；为实际安装后由斜角误差存在而产生的实际作用的叶片厚度；OM= OM，即为单个叶片厚度减少量。、为相对于OM、叶根厚度在径向平面的中心角，0=-0，即为单片叶片的中心角减少量；n为叶片两侧斜面的法向楔角（即叶根两面角）。若每级叶片个数为q，转子表面直

6、径为2R0，则有0 = 360°/q；OM=2R0sin(/2); ON=OM；由画法几何有；分析图2、图3可知<0，<OM，由此说明，即使叶片制造过程实际控制尺寸ON、在制造过程中做得非常准确，整级叶片在安装后仍然将出现沿转子槽方向的厚度误差和中心角度误差，此类误差的大小和大小相关，在同样条件时还与设计的取值大小相关。求OM的值：如果单纯考虑由于影响的值，则可以认为在OM= 关系式中，当ON为定值时（ON为工艺控制尺寸），为变量时，的误差引起了OM的误差值，有下列关系式： (1)当取弧度值时，应用式（1）即可求得单片叶片周向厚度误差的近似值。同样，当单纯考虑由于由于 (

7、n为常量)引起的实际中角对于理想中心角0的变化量 =-0时，可以从关系式： 导出 ：= = (2) 利用式（2）即可求得单片叶片安装后形成中心角值的误差。下面以生产中某种叶片为例，说明上述厚度和角度误差的存在及影响大小。该级叶片整级叶片数量为q=55，设计安装斜角=35°转子表面直径为450，设计的转子槽宽与叶根宽之配合间隙为0.18（两侧间隙之和）。依次计算可有：0=360°/q=360°/55=6.5454° OM=2Rsin(0/2)=450sin(6.5454°/2)=25.690 ON=OM cos0=25.690cos35°

8、;=21.044n=2arctantan(/2)cos=2arctantan(6.5454°/2)cos35°=5.3636° =arctanx/OM)=arctan(0.18/25.690)=0.4014°=7.005-0.3(rad) 那么应用式（1）有：OM 21.044×tan35°×7.005-0.3/cos35°=0.12602tan(5.3636°/2)sin35°×0.4014°/cos235°+tan2(5.3636°/2)=0.0320°那么对整级叶片将产生下列积累误差（减少量）： OM q = 0.1260×55 = 6.93 mm q = 0.0320°×55=1°45443 结论计算结果说明整级叶片的厚度、中心角减小量均应引起重视，特别是对带有叶冠围带的叶片。叶片由于间隙存在