CN104089751B - 一种桥上移动车辆模型风洞试验装置 - Google Patents

Abstract

一种桥上移动车辆模型风洞试验装置，循环传动装置设置在风洞内：位于主动滚筒下方的伺服电机经传动皮带与主动滚筒的轴连接，主动滚筒与从动滚筒之间套装有环形皮带。桥梁支架固定在风洞底板上，桥梁模型固定在桥梁支架上，车辆模型位于桥梁模型上方，桥梁模型的桥面中部有一沿车辆模型运动方向的开槽，连接杆一端与车辆模型相固定，另一端从该开槽向下伸出与环形皮带的上层皮带相固联。高频风压传感器设置在车辆模型表面，并与数据采集及处理装置连接。本装置中车辆模型能在桥上循环移动，增加了有效测试时间，从而提高了测试精度。

Description

一种桥上移动车辆模型风洞试验装置

技术领域

本发明涉及一种车辆模型风洞试验系统，尤其涉及一种桥上循环移动车辆模型风洞试验装置。

背景技术

为保证移动车辆在横风作用下的安全运行，需要测试列车在横向风作用下车辆的气动特性。现有移动车辆模型风洞试验装置主要是直线牵引式、U形滑槽式。由于车辆的移动速度与加速段、减速段的长度直接相关，受风洞试验断面尺寸的限制，移动车辆模型风洞试验装置的加速段和减速段一般较短，车辆模型的移动速度一般较低，与实际车速相差甚远。除去移动车辆模型风洞试验装置的加速段和减速段，测试段长度则更小，测试时间短，测试的数据离散性较大，试验准确性有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种风洞试验装置，以供车辆模型在桥上快速平稳的循环移动，增加有效测试时间，从而保证测试精度。

本发明的目的是这样实现的：一种桥上移动车辆模型风洞试验装置，包括风洞，车辆模型，高频风压传感器与数据采集及处理装置连接，主动滚筒支架固定在风洞底板前端上，主动滚筒可转动地安装主动滚筒支架上，伺服电机安装在位于主动滚筒下方的风洞底板上，且伺服电机轴经传动皮带与主动滚筒的轴连接传动；从动滚筒支架固定在风洞底板后端上，从动滚筒可转动的安装在从动滚筒支架上；环形皮带套装在主动滚筒和从动滚筒上；桥梁支架固定在风洞底板上，桥梁模型固定在桥梁支架上；所述车辆模型位于桥梁模型上方，车辆模型经多根连接杆与环形皮带的上层皮带固定联接：桥梁模型的桥面中部上有一沿车辆模型运动方向的的开槽，上述连接杆从该开槽伸入而与位于桥梁模型桥面下方的上层皮带相固联；所述高频风压传感器设置在车辆模型表面。

所述桥梁支架由水平向右段和竖直向下段以及水平向左段首尾衔接组成，所述桥梁模型固定在桥梁支架的水平向右段上；所述环形皮带的上层皮带位于桥梁支架的水平向右段上方，环形皮带的下层皮带位于桥梁支架的竖直向下段的中部高度上。

所述环形皮带的上层皮带和下层皮带位置处分别设置有相同结构的双向限位装置：皮带的左、右两端面各自有一个横向限位球轴承，皮带的上、下表面各有一个竖向限位球轴承。

所述上层皮带的双向限位装置中的横向限位球轴承和竖向限位球轴承均安装在上皮带球轴承支架上，上皮带球轴承支架固定在桥梁支架的水平向右段上；所述下层皮带的双向限位装置中的横向限位球轴承和竖向限位球轴承均安装在在下皮带球轴承支架上，下皮带球轴承支架固定在桥梁支架的竖直向下段的中部位置上。

所述桥梁模型沿车辆模型运动方向贯穿所述风洞的测试段设置。

所述双向限位装置中的竖向限位球轴承为四个，两个竖向球轴承分别设置在皮带上、下表面的左侧，另外两个竖向球轴承分别设置在皮带上、下表面的右侧。

本发明由设置在风洞内的车辆模型、桥梁模型及循环牵引系统组成。

桥梁模型沿风洞长度为等截面，桥梁模型与固定于风洞底板的桥梁支架(U型支架)相连。所述的车辆模型可以是汽车、火车等地面交通工具，车辆模型的气动力采用测压的办法测试。

循环牵引系统的具体组成为，在桥梁模型两端一定距离内各设一支架，固定于地面，支撑主动滚筒和从动滚筒，主动滚筒与从动滚筒采用环形皮带连接，皮带分为上下两层，上层皮带位于桥梁内部，下层皮带位于桥梁底部。固定于风洞底板上地面的伺服电机驱动传动皮带，带动主动滚筒转动，使皮带循环运动，皮带经连接杆与车辆模型相连，在桥面中部有一沿运动方向通长的开槽，供皮带与车辆的连接杆通过。为控制皮带振动，在上、下层皮带均设置双向限位装置，该装置由4～6个球轴承组成，在皮带两侧各一个横向限位球轴承(左右)，2～4个竖向限位球轴承(皮带上、下表面的左部和右部)。

本发明的工作过程和工作原理是：工作时，由风洞提供垂直于桥梁方向的横向风作用于车辆和桥梁，伺服电机驱动皮带，带动车辆模型循环移动，通过控制伺服电机的转速控制车速。在车辆模型运行过程中，安装在车辆模型表面的风压传感器测试车辆所受的横风气动力，测试信号由数据采集及分析系统处理，仅保留车辆循环运动于桥面时测试段的数据即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本发明采用循环移动的方式，可有效提高车辆模型的移动速度、测试段的长度和测试时间，有效地提高测试精度，同时具备提速条件。又由于上层皮带位于桥梁内部，支架和下层皮带位于桥梁下方，因此对桥面风场干扰较小。桥梁模型可以是公路桥梁或铁路桥梁，车辆模型可以铁路车辆，也可以是公路车辆，对于公路车辆还可以同时模拟多辆汽车同时过桥。因此，本发明的风洞试验系统适用于多种车辆模型和多种桥梁模型，可进行不同风向、不同风速、不同车速下车辆气动力测试的风洞试验，其测试精度高，误差小；操作简易、方便；并用可适用于多种交通车辆位于不同线路形式时气动力的风洞试验，适用范围广。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1本装置总体布置的正视图。

图2是图1在A-A剖视图的放大示意图。

图3是图2沿B-B线的剖视图(示出球轴承与皮带的一种实施例)。

具体实施方式

附图中，1、车辆模型；2、桥梁模型；3、上层皮带；4、下层皮带；5、桥梁支架；6、伺服电机；7、传动皮带；8、主动滚筒；9、下层皮带双向限位装置；10、上层皮带双向限位装置；11、从动滚筒；12、风洞底板；13、球轴承；14、(车辆与皮带的)接连杆；15、上皮带球轴承支架；16、下皮带球轴承支架；17、过渡段；18、测试段；19、主动滚筒支架；20、从动滚筒支架；21、桥面中央开槽；22、高频风压传感器。

图1、图2示出，本发明由设置在风洞内的车辆模型1、桥梁模型2及循环牵引系统组成。高频风压传感器22与数据采集及处理装置连接，主动滚筒支架19固定在风洞底板12前端上，主动滚筒8可转动地安装主动滚筒支架上，伺服电机6安装在位于主动滚筒下方的风洞底板上，且伺服电机6轴经传动皮带7与主动滚筒的轴连接传动；从动滚筒支架20固定在风洞底板12后端上，从动滚筒11可转动的安装在从动滚筒支架20上；环形皮带套装在主动滚筒8和从动滚筒11上；桥梁支架5固定在风洞底板12上，桥梁模型2固定在桥梁支架5上；所述车辆模型1位于桥梁模型2上方，车辆模型经多根连接杆14与环形皮带的上层皮带3固定联接：桥梁模型2的桥面中部上有一沿车辆模型运动方向的的开槽21，上述连接杆14从该开槽伸入而与位于桥梁模型桥面下方的上层皮带3相固联；所述高频风压传感器22设置在车辆模型表面(主、从动滚筒依靠环形皮带摩擦传动)。桥梁支架5由水平向右段和竖直向下段以及水平向左段首尾衔接组成，桥梁模型2固定在桥梁支架5的水平向右段上；环形皮带的上层皮带3位于桥梁支架5的水平向右段上方，环形皮带的下层皮带4位于桥梁支架5的竖直向下段的中部高度上。环形皮带的上层皮带3和下层皮带4位置处分别设置有相同结构的双向限位装置：皮带的左、右两端面各自有一个横向限位球轴承，皮带的上、下表面各有一个竖向限位球轴承。或者，双向限位装置中的竖向限位球轴承为四个，两个竖向球轴承分别设置在皮带上、下表面的左侧，另外两个竖向球轴承分别设置在皮带上、下表面的右侧。上层皮带3的双向限位装置中的横向限位球轴承和竖向限位球轴承均安装在上皮带球轴承支架15上，上皮带球轴承支架15固定在桥梁支架5的水平向右段上；所述下层皮带4的双向限位装置中的横向限位球轴承和竖向限位球轴承均安装在在下皮带球轴承支架16上，下皮带球轴承支架16固定在桥梁支架5的竖直向下段的中部位置附近。

桥梁模型2沿长度为等形状截面，桥梁模型2沿车辆模型运动方向贯穿所述风洞的测试段18设置。固定于桥梁支架5之上，而桥梁支架固定在风洞底板12上。

车辆循环牵引系统原理与自动人行道、皮带输运机的原理类似。在桥梁模型2两端外侧一定距离，分别设置一主动滚筒支架19和从动滚筒支架20，其上面分别固定主动滚筒8和从动滚筒11，主动滚筒8与从动滚筒11间采用皮带连接，皮带分为上层皮带3和下层皮带4，上层皮带3位于桥梁模型2内部，并采用上层皮带双向限位装置10控制上层皮带3的振动，上层皮带双向限位装置10固定于桥梁支架5之上，下层皮带4位于桥梁模型2与风洞地板12之间，并采用下层皮带双向限位装置9控制下层皮带4的振动，下层皮带限位装置9位于桥梁模型2下方，固定于桥梁支架5。伺服电机6固定于风洞底板12，通过传动皮带7带动主动滚筒8转动，车辆模型1通过连接件固定于环形皮带(由上层皮带和下层皮带组成)，主动滚筒8的转动带动皮带的平动，实现车辆模型1的平动，车辆模型1循环交替于上、下层皮带3、4之间，从而减小了模型过渡段17的长度，增加测试段18的长度，增加测试时间，可提高测试精度。

车辆模型1气动力采用高频风压传感器22测量，并与数据采集及处理装置相连。

由于车轮挡风作用较小，因此，本发明的车辆模型1上未设置车轮。

Claims (4)

1.一种桥上移动车辆模型风洞试验装置，包括，风洞，车辆模型(1)，高频风压传感器(22)与数据采集及处理装置连接，其特征是，主动滚筒支架(19)固定在风洞底板(12)前端上，主动滚筒(8)可转动地安装主动滚筒支架上，伺服电机(6)安装在位于主动滚筒下方的风洞底板上，且伺服电机(6)轴经传动皮带(7)与主动滚筒的轴连接传动；从动滚筒支架(20)固定在风洞底板(12)后端上，从动滚筒(11)可转动的安装在从动滚筒支架(20)上；环形皮带套装在主动滚筒(8)和从动滚筒(11)上；桥梁支架(5)固定在风洞底板(12)上，桥梁模型(2)固定在桥梁支架(5)上；所述车辆模型(1)位于桥梁模型(2)上方，车辆模型经多根连接杆(14)与环形皮带的上层皮带(3)固定联接：桥梁模型(2)的桥面中部上有一沿车辆模型运动方向的的开槽(21)，上述连接杆(14)从该开槽伸入而与位于桥梁模型桥面下方的上层皮带(3)相固联；所述高频风压传感器(22)设置在车辆模型表面；

所述桥梁支架(5)由水平向右段和竖直向下段以及水平向左段首尾衔接组成，所述桥梁模型(2)固定在桥梁支架(5)的水平向右段上；所述环形皮带的上层皮带(3)位于桥梁支架(5)的水平向右段上方，环形皮带的下层皮带(4)位于桥梁支架(5)的竖直向下段的中部高度上。

2.根据权利要求1所述的一种桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征是，所述环形皮带的上层皮带(3)和下层皮带(4)位置处分别设置有相同结构的双向限位装置：皮带的左、右两端面各自有一个横向限位球轴承，皮带的上、下表面各有一个竖向限位球轴承。

3.根据权利要求2所述的一种桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征是，所述上层皮带(3)的双向限位装置中的横向限位球轴承和竖向限位球轴承均安装在上皮带球轴承支架(15)上，上皮带球轴承支架(15)固定在桥梁支架(5)的水平向右段上；所述下层皮带(4)的双向限位装置中的横向限位球轴承和竖向限位球轴承均安装在在下皮带球轴承支架(16)上，下皮带球轴承支架(16)固定在桥梁支架(5)的竖直向下段的中部位置上。

4.根据权利要求3所述的一种桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征是，所述桥梁模型(2)沿车辆模型运动方向贯穿所述风洞的测试段(18)设置。