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螺杆压缩机的核心部件是螺杆转子,其形状、精度、表面质量直接影响着压缩机的工作性能。因此,转子的测量技术及其形状误差的评定日益受到国内外业界的普遍关注。目前,国内大部分企业针对转子的端面型线进行测量及评定,通过检测转子不同位置上的截面型线,来反映整个螺杆转子的质量。螺杆转子曲面虽然是规则的螺旋曲面,但是其端面型线的结构较复杂,曲面的曲率变化显著。因此,如何获取高精度的型线测试数据及评定型线轮廓度误差成为本项目研究中的关键问题。
本文主要采用如下解决方法:
在综合分析国内外近年来相关研究的基础上,运用NURBS插值模型拟合转子端面型线。在未知转子端面型线的情况下,仅仅通过测试数据,较高精度地重构实测曲线。获得的曲线光顺,能够反映实测轮廓的信息,说明NURBS插值算法适合转子端面型线的拟合。
结合上述理论,建立型线的数学模型,进一步研究测量过程中的半径补偿问题。本文主要针对运算效率较高、适合现场快速测量的四点共球三维补偿理论进行研究,并应用到转子仿真测量中。
验证补偿精度,需要计算补偿后的实测曲线误差。即如何评定转子端面型线的轮廓度误差。本文通过计算实测点到理论曲线的距离,应用最小二乘,结合高斯一牛顿算法寻找位置变量,再将实测点进行坐标变换,逐次逼近最小区域,使测量基准与理论基准达到最佳匹配的状态,计算轮廓度误差,并且分离出数据的位置误差。
本文通过仿真测量得到理论型线的测头中心轨迹,运用四点共球进行补偿,将补偿得到的实测曲线与理论曲线进行比较,补偿精度较高,达到15个微米。仿真结果充分证明了上述理论的正确性及可行性。本文的研究在转子端面型线的重构、测头半径补偿及型线轮廓度误差的评定方面具有一定的理论意义和实用价值。