CN105179288B - 用于风叶测试的支架及包含支架的风叶测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于风叶测试的支架以及包含该支架的风叶性能测试装置。一种用于风叶测试的支架，包括中心轴，所述中心轴的两端由端盖支撑，端盖由支座连接固定；还包括套在中心轴上的两个紧固盘，固定杆贯穿紧固盘固定在两端盖上；调节螺栓夹紧紧固盘，所述调节螺栓连接有支臂；所述支臂上有滑槽，滑槽内插接连接杆，连接杆一端由螺母固定，连接杆另一端悬置。本发明的有益效果是，测试装置能有效针对电机和风叶效率问题，进行问题原因确认，提高风叶设计能力和开发效率，减少设计时间；支架轴系对中快速、准确，结构风阻较小，保证了实验精度，并且通用性强，能够适应多种规格风扇。

Description

用于风叶测试的支架及包含支架的风叶测试装置

技术领域

本发明涉及风叶性能测试装置。

背景技术

整车厂对发动机散热模块的要求越来越高，既要紧凑的机构设计又要更高的单位体积功率。如何解决高功率、高热流密度下的散热问题，这对散热模块的工作性能提出了更严格的标准和要求。开发高性能的散热模块，已经成为车用发动机提高功率，改善经济性的关键技术问题，而散热模块的核心设计就是风扇的设计。这就要求在特定条件下，所选风叶和电机具有最佳工况点。因此，该装置对风扇的设计具有十分重要的实际指导意义。

风叶效率计算方法主要是通过风洞试验台测得风叶流量/静压等各参数，获得其转化的有效功率。采用大功率电机驱动风叶，通过扭矩传感器测量风叶在不同工况下的输入扭矩和转速，获得电机输出功率，即叶轮轴功率。风叶效率等于有效功率与叶轮轴功率的比值。公式如下：

然而现有风洞试验台，能完成风叶、电机和风罩总成组件的性能试验，进行流量、风压等气动性能参数的测试和总成效率参数的测试。又有电机性能测试台，测量电机在不同扭矩下的转速，获得电机输出功率、效率等电气性能参数的测量。因此，现有的风叶效率是通过风扇总成效率和电机效率换算获得。然而，在对CFD分析的结果对比中发现，通过换算所得的风叶效率参数与CFD计算结果偏差很大。由于电机在测功台架上的负载状态与风洞实验时的负载状态并不相同，故所得电机效率与风洞试验时的实际工况有一定偏差，会导致换算所得的风叶效率参数并不可靠。因此，很难实现电机和风叶的最佳匹配。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够同时兼顾电机工况和风洞测试工况，能够在计算风叶效率过程中减少测试参数误差的风叶测试装置以及用于测试装置的支架。

为达到上述发明目的，一种用于风叶测试的支架，包括中心轴，所述中心轴的两端由端盖支撑，端盖由支座连接固定；还包括套在中心轴上的两个紧固盘，固定杆贯穿紧固盘固定在两端盖上；调节螺栓夹紧紧固盘，所述调节螺栓连接有支臂；所述支臂上有滑槽，滑槽内插接连接杆，连接杆一端由螺母固定，连接杆另一端悬置。

固定杆管穿紧固盘后，紧固盘可沿固定杆轴向移动。调节螺栓两端有螺纹，螺纹上有螺帽，通过拧紧螺帽可使紧固盘夹紧。连接杆一端可在支臂的滑槽内移动，连接杆有肩卡在支臂上，另一端通过螺帽拧紧调节连接杆在支臂的径向位置。支臂在调节螺栓上可转动，当调节到适合位置的时候，拧紧紧固盘对角度进行限定。

支架主要用于在风叶测试中连接测试的风罩和风叶，在风洞测试实验中通常是由电机直接连接风叶，在这种情况下无法直接测量风叶扭矩，即使在电机轴上连接扭矩传感器也有较大的误差。而本支架代替了电机与风叶连接，中心轴连接风叶，带动风叶转动，而支架上的连接杆用于连接风罩，固定风罩，避免风罩运动影响扭矩测试。连接杆一端连接支臂，另一端悬置，悬置的一端固定连接风罩，支臂连接固定在紧固盘上的调节螺栓上。调节螺栓可以调节支臂的角度，由于螺栓和支臂固定，带支臂角度调整好后，用紧固盘固定，即可保证所要求的角度。而滑槽能够通过移动连接杆调节端调整径向尺寸，通过调节两个位置有助于连接杆快速定位到风罩上的安装孔，实现风罩固定，调节角度后用连接杆上的螺母可以固定支臂上的连接杆。同时通过支臂上固定连接杆的结构能够调试支架适应多种尺寸的风扇，同时具有较小阻力，减小对扭矩测试的影响。

优选的，所述的紧固盘之间有三个等角度分布的调节螺栓，每个调节螺栓轴上均连接有支臂，支臂上连接有连接杆。通过3根均匀分布的连接杆与风罩连接，增强稳定性。

优选的，所述的支座由螺杆和螺纹柱组成，螺杆固定端盖，螺纹柱连接在螺杆底端。螺纹柱和螺杆连接可以调节支座的高度。

支臂径向长度有三种尺寸用于适应不同的风罩安装孔尺寸：支臂长为40mm，适用的风罩安装孔；支臂长为70mm，适用 的风罩安装孔；支臂长为100mm，适用的风罩安装孔。

一种风叶测试装置，包括风洞试验台和伺服电机，还包括扭矩传感器以及用于风叶测试的支架，支架的中心轴的后端串联扭矩传感器和伺服电机，所述的扭矩传感器由扭矩传感器支架支撑，所述伺服电机由电机支架支撑，风洞试验台设置在支架的前端。

风叶测试装置中，所述的支架前端也为中心轴的前端，均指支架连接杆悬置一端的朝向，也是指面向风洞试验台的一端，支架中心轴后端连接扭矩传感器和伺服电机。在风叶测试装置中，风叶测试流量/静压，扭矩传感器测试扭矩和转速。由于支架的增加，使得电机工况和风洞测试工况在测试过程中处于相同情况，排除了分别测试时的不确定因素产生的误差。

优选的，还包括有台面的台架，所述台面上固定有支架底座、传感器支架和电机支架；台面可沿中心轴方向移动，也可沿纵轴方向移动。台架用于稳定支架、伺服电机以及扭矩传感器，使三者中轴对中，能够快速调节相对于风洞试验台的位置。

优选的，所述的台架上有可调升降的结构；台架底端有调节滚轮，所述调节滚轮旁设有止锁机构。

本发明采用了一种用于风叶测试的支架，增加了风叶测试系统中与风叶、风罩连接的支架，该支架能够固定风罩并且使风叶绕中轴转动，使得在风叶测试过程中可以同时对扭矩以及转速进行检测，应用该支架的风叶测试装置能够测量在同一环境因素下的扭矩、转速、流量、静压等，在测试过程中就可以排除误差系数，得到与实际应用过程中相符合的风叶效率，增加测试准确性。

本发明的有益效果是，测试装置能有效针对电机和风叶效率问题，进行问题原因确认，提高风叶设计能力和开发效率，减少设计时间；支架轴系对中快速、准确，结构风阻较小，保证了实验精度，并且通用性强，能够适应多种规格风扇。

附图说明

图1为本发明用于风叶测试的支架的示意图；

图2为本发明支架中支臂、连接杆以及调节螺栓的连接示意图；

图3为本发明风叶测试装置的示意图；

其中：

1-风洞实验台 2-风扇 3-支架

31-中心轴 32-端盖 33-连接杆

34-紧固盘 35-支臂 36-固定杆

37-调节螺栓 38-螺杆 39-螺纹柱

41-扭矩传感器 42-传感器支架 51-伺服电机

52-电机支架 6-台架 61-纵向手柄

62-轴向手柄 63-垂直手柄 64-止锁装置

65-调节滚轮 7-风洞支撑架

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

根据图1、图2所示的一种用于风叶测试的支架，包括中心轴31，中心轴31两端由两个端盖32进行支撑，每个端盖32上固定有螺杆38，使端盖32不产生相对运动，螺杆38底端固定有螺纹柱39,螺杆38和螺纹柱39构成支架的底座，螺纹柱39和螺杆38的配合可以调节支架的高度。端盖32内有轴承，使中心轴31可以在端盖32中旋转，中心轴31上套有两个紧固盘34，紧固盘34在端盖32之间，内有通孔不与中心轴31接触，紧固盘34贯通有固定杆36，固定杆36与两端的端盖32固定。紧固盘34可沿固定杆36水平移动，调节水平方向距离。两个紧固盘34之间有三个调节螺栓37固定连接，调节螺栓37固定支臂35，转动调节螺栓37，可以调节支臂35的角度，在拧紧调节螺栓37两端的螺母，可以压紧紧固盘从而固定支臂35的角度。所述支臂35内有滑槽，一端套接在调节螺栓37的螺柱上能够调节支臂35的角度。支臂35的滑槽内插接连接杆33，连接杆33一端连接插槽，通过螺帽进行固定，通过调节插槽内的位置，调节支臂的径向距离，连接杆33另一端悬置用于固定风罩。所述的支臂有三种规格，其长度可为40mm、100mm或160mm。

根据图3所示的一种风叶测试装置，包括风洞试验台1、支架3、扭矩传感器41、伺服电机51、台架6以及风洞支撑架7。风洞试验台1置于风洞支撑架7上，支架3、扭矩传感器41以及伺服电机51固定在台架6的台面上。所述风扇2包括风罩和风叶，支架3的中心轴31前端与风叶中轴连接，连接杆33悬置的一端与风罩安装孔连接，支架3的中心轴31后端通过联轴器与扭矩传感器41连接，扭矩传感器41与伺服电机51也通过联轴器相连，中心轴31与风叶、扭矩传感器41、伺服电机51同步旋转，实现了轴功率的输入过程。支架3通过螺纹柱39固定在台架6上，而扭矩传感器41通过传感器支架42、伺服电机51通过电机支架52固定在台架6上。台架6的台面有两个可调的维度，分别是中心轴的轴向方向，以及纵向方向，所述的纵向方向是在台面的表面垂直于中心轴31的方向，台架6上有轴向手柄62和纵向手柄61进行调节。台架6上有可调节升降的机构，并有垂直手柄63进行调节。所述的操作方向可参考机床三维调节方向的技术，通过摇动三向手柄帮助支架3轴系对中，支架3的中心轴31前端与待测试的风扇2相连，风扇2连接风洞试验台1。所述台架6底端还包括调节滚轮65，调节滚轮65旁侧有止锁结构64。调节滚轮65可以整体调节位置，达到粗调的效果。

运用上述的风叶性能测试装置，将待测试风扇2置于支架3和风洞测验台1之间，通过风洞测得风叶流量/静压参数，转化为有效功率，采用大功率电机驱动风叶，通过扭矩传感器测量风叶在不同工况下的输入扭矩和转速，获得电机输出功率。风叶效率等于有效功率与叶轮轴功率的比值。

一种风叶性能测试的控制方法，输入控制参数(转速或扭矩)给伺服电机，使其在定转速(或定扭矩)下工作。将扭矩传感器的采集信号输出(±5V)给其他风洞分析仪器。输出表格，项目栏有：试验风扇(叶)型号、试验时的转速(设定的)、测得的传感器扭矩、试验日期时间、试验者等。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种用于风叶测试的支架，其特征在于，包括中心轴(31)，所述中心轴(31)的两端由端盖(32)支撑，端盖(32)由支座连接固定；还包括套在中心轴(31)上的两个紧固盘(34)，固定杆(36)贯穿紧固盘(34)固定在两端盖(32)上；调节螺栓(37)夹紧紧固盘(34)，所述调节螺栓(37)连接有支臂(35)；所述支臂(35)上有滑槽，滑槽内插接连接杆(33)，连接杆(33)一端由螺母固定，连接杆(33)另一端悬置；端盖(32)内有轴承，使中心轴(31)可以在端盖(32)中旋转；紧固盘(34)在端盖(32)之间，内有通孔不与中心轴(31)接触；紧固盘(34)可沿固定杆(36)水平移动，调节水平方向距离；两个紧固盘(34)之间有三个调节螺栓(37)固定连接，调节螺栓(37)固定支臂(35)，转动调节螺栓(37)，可以调节支臂(35)的角度，再拧紧调节螺栓(37)两端的螺母，可以压紧紧固盘从而固定支臂(35)的角度；通过调节滑槽内的位置，调节支臂(35)的径向距离，连接杆(33)另一端悬置用于固定风罩；每个调节螺栓(37)轴上均连接有支臂(35)，支臂(35)上连接有连接杆(33)；支架(3)的中心轴(31)前端与风叶中轴连接。

2.根据权利要求1所述的用于风叶测试的支架，其特征在于，所述的紧固盘(34)之间有三个等角度分布的调节螺栓(37)。

3.根据权利要求1所述的用于风叶测试的支架，其特征在于，所述的支座由螺杆(38)和螺纹柱(39)组成，螺杆(38)固定端盖(32)，螺纹柱(39)连接在螺杆(38)底端。

4.根据权利要求1所述的用于风叶测试的支架，其特征在于，所述的支臂(35)长为40mm、70mm或100mm。

5.一种风叶测试装置，包括风洞试验台(1)和伺服电机(51)，其特征在于，还包括扭矩传感器(41)以及如权利要求1至4任一所述的用于风叶测试的支架(3)，支架(3)的中心轴(31)的后端串联扭矩传感器(41)和伺服电机(51)，所述的扭矩传感器(41)由扭矩传感器支架(42)支撑，所述伺服电机(51)由电机支架(52)支撑，风洞试验台(1)设置在支架(3)的前端。

6.根据权利要求5所示的风叶测试装置，其特征在于，还包括有台面的台架(6)，所述台面上固定有支架底座、传感器支架(42)和电机支架(52)；台面可沿中心轴方向移动，也可沿纵轴方向移动。

7.根据权利要求6所述的风叶测试装置，其特征在于，所述的台架(6)上有可调升降的结构；台架(6)底端有调节滚轮(65)，所述调节滚轮(65)旁设有止锁机构(64)。