[发明专利]一种水泵水轮机顶盖底环数字预装的最优配对方法

权利要求书

1.一种水泵水轮机顶盖底环数字预装的最优配对方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，对顶盖、底环中有关预装质量判断的平面、柱面进行逆向测量，得到原始的实测数据；然后对测量数据进行计算处理得到用于配对计算的基础数据；

S2，对顶盖、底环数字预装的最优配对关系进行说明和定义；

S3，以底环的止漏环投影圆心坐标C_Z1(X_Z1,Y_Z1,Z_Z1)为坐标原点，以止漏环投影圆心坐标C_Z1(X_Z1,Y_Z1,Z_Z1)与底环1#导叶轴孔投影圆心坐标C_X1(X_X1,Y_X1,Z_X1)的连线为+X轴方向，计算各导叶轴孔投影圆心坐标的极坐标值；

S4，以顶盖的止漏环投影圆心坐标C_Z2(X_Z2,Y_Z2,Z_Z2)为坐标原点，以止漏环投影圆心坐标C_Z2(X_Z2,Y_Z2,Z_Z2)与顶盖1#导叶轴孔投影圆心坐标C_S1(X_S1,Y_S1,Z_S1)的连线为+X轴方向，计算各导叶轴孔投影圆心坐标的极坐标值；

S5，将步骤S3与步骤S4中顶盖和底环的止漏环投影圆心坐标以及对应1#导叶轴孔的投影圆心坐标进行重合，此时作为顶盖底环数字预装后的初始配对位置关系，由此计算出该状态下止漏环及所有导叶轴孔的同心度值；

S6，由步骤S2中顶盖、底环数字预装的最优配对关系，依次通过旋转寻优和平移寻优两步实现顶盖底环之间位置调整。

2.根据权利要求1所述的水泵水轮机顶盖底环数字预装的最优配对方法，其特征在于，在步骤S1中，包括子步骤：

S11，根据导水机构的装配约束关系和装配质量检验要求，底环、顶盖进行逆向测量时对止漏环圆柱面、密合开档平面、所有导叶轴孔柱面进行实测；假设顶盖、底环导叶轴孔数为N，其中止漏环柱面、密合开档平面以及每个导叶轴孔的柱面有效测点数均为n，则底环逆向测量时止漏环的实测点坐标依次为Q₁₁(X_Q11,Y_Q11,Z_Q11)、Q₁₂(X_Q12,Y_Q12,Z_Q12)……Q_1n(X_Q1n,Y_Q1n,Z_Q1n)；底环密合开档平面的点坐标依次为S₁₁(X_S11,Y_S11,Z_S11)、S₁₂(X_S12,Y_S12,Z_S12)……S_1n(X_S1n,Y_S1n,Z_S1n)；底环1#导叶轴孔实测点坐标依次为P₁₁(X_P11,Y_P11,Z_P11)、P₁₂(X_P12,Y_P12,Z_P12)……P_1n(X_P1n,Y_P1n,Z_P1n)；2#导叶轴孔实测点坐标依次为P₂₁(X_P21,Y_P21,Z_P21)、P₂₂(X_P22,Y_P22,Z_P22)……P_2n(X_P2n,Y_P2n,Z_P2n)；依此类推，第N个导叶轴孔实测点坐标依次为P_N1(X_PN1,Y_PN1,Z_PN1)、P_N2(X_PN2,Y_PN2,Z_PN2)……P_Nn(X_PNn,Y_PNn,Z_PNn)；同理，顶盖逆向测量时止漏环的实测点坐标依次为Q₂₁(X_Q21,Y_Q21,Z_Q21)、Q₂₂(X_Q22,Y_Q22,Z_Q22)……Q_2n(X_Q2n,Y_Q2n,Z_Q2n)；顶盖密合开档平面的点坐标依次为S₂₁(X_S21,Y_S21,Z_S21)、S₂₂(X_S22,Y_S22,Z_S22)……S_2n(X_S2n,Y_S2n,Z_S2n)；顶盖1#导叶轴孔实测点坐标依次为T₁₁(X_T11,Y_T11,Z_T11)、T₁₂(X_T12,Y_T12,Z_T12)……T_1n(X_T1n,Y_T1n,Z_T1n)；2#导叶轴孔实测点坐标依次为T₂₁(X_T21,Y_T21,Z_T21)、T₂₂(X_T22,Y_T22,Z_T22)……T_2n(X_T2n,Y_T2n,Z_T2n)；依此类推，第N个导叶轴孔实测点坐标依次为T_N1(X_TN1,Y_TN1,Z_TN1)、T_N2(X_TN2,Y_TN2,Z_TN2)……T_Nn(X_TNn,Y_TNn,Z_TNn)；

S12，将底环密合开档平面测点坐标S₁₁(X_S11,Y_S11,Z_S11)、S₁₂(X_S12,Y_S12,Z_S12)……S_1n(X_S1n,Y_S1n,Z_S1n)采用最小二乘法法拟合成平面N1；将顶盖密合开档平面测点坐标S₂₁(X_S21,Y_S21,Z_S21)、S₂₂(X_S22,Y_S22,Z_S22)……S_2n(X_S2n,Y_S2n,Z_S2n)采用最小二乘法法拟合成平面N2；

S13，将底环逆向测量时止漏环的实测点坐标Q₁₁(X_Q11,Y_Q11,Z_Q11)、向N1平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_Z1(X_Z1,Y_Z1,Z_Z1)；将顶盖逆向测量时止漏环的实测点坐标Q₂₁(X_Q21,Y_Q21,Z_Q21)、Q₂₂(X_Q22,Y_Q22,Z_Q22)……Q_2n(X_Q2n,Y_Q2n,Z_Q2n)向N2平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_Z2(X_Z2,Y_Z2,Z_Z2)；

S14，依次将底环1#导叶轴孔实测点坐标P₁₁(X_P11,Y_P11,Z_P11)、向N1平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_X1(X_X1,Y_X1,Z_X1),2#导叶轴孔实测点坐标P₂₁(X_P21,Y_P21,Z_P21)、P₂₂(X_P22,Y_P22,Z_P22)……P_2n(X_P2n,Y_P2n,Z_P2n)向N1平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_X2(X_X2,Y_X2,Z_X2)，依此类推，第N个导叶轴孔实测点坐标P_N1(X_PN1,Y_PN1,Z_PN1)、P_N2(X_PN2,Y_PN2,Z_PN2)……P_Nn(X_PNn,Y_PNn,Z_PNn)向N1平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_XN(X_XN,Y_XN,Z_XN)；

S15，依次将顶盖1#导叶轴孔实测点坐标T₁₁(X_T11,Y_T11,Z_T11)、T₁₂(X_T12,Y_T12,Z_T12)……T_1n(X_T1n,Y_T1n,Z_T1n)向N2平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_S1(X_S1,Y_S1,Z_S1)，2#导叶轴孔实测点坐标T₂₁(X_T21,Y_T21,Z_T21)、T₂₂(X_T22,Y_T22,Z_T22)……T_2n(X_T2n,Y_T2n,Z_T2n)向N2平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_S2(X_S2,Y_S2,Z_S2)，依此类推，第N个导叶轴孔实测点坐标T_N1(X_TN1,Y_TN1,Z_TN1)、T_N2(X_TN2,Y_TN2,Z_TN2)……T_Nn(X_TNn,Y_TNn,Z_TNn)向N2平面进行投影后采用最小二乘法拟合成圆，得到其圆心坐标为C_SN(X_SN,Y_SN,Z_SN)；

S16，将步骤S11～S15中底环、顶盖原始测量数据经计算处理后用于数字预装分析的基础数据整理如下表所示：