CN105444983B - 一种高速风洞的模型滚转角测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速风洞的模型滚转角测量装置，该测量装置将圆光栅固定在空心旋转轴上，光栅读数头内置于风洞支臂上，光栅读数头采集圆光栅在旋转时的数据。圆光栅、光栅读数头和外置于风洞外的细分盒、驱动器、计算机连接，组成角度测量系统，实时监控空心旋转轴的运动状态，获得模型滚转角数值。本发明的高速风洞的模型滚转角测量装置采用一体化结构，避免了气流冲击载荷的干扰，具有测量装置尺寸小、结构紧凑、测量精度高、抗电磁干扰的优点，所测的模型滚转角数值和实际的模型滚转角数值误差精度小于1´。

Description

一种高速风洞的模型滚转角测量装置

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种高速风洞的模型滚转角测量装置。

背景技术

随着机电一体化技术的发展，现有风洞滚转机构实现了电机与风洞支臂的一体化设计，中国专利（专利号201220364352.1）公开了一种风洞试验模型滚转控制装置。该风洞试验模型滚转控制装置应用于对风洞堵塞度要求较低的Φ0.5米高超声速风洞中，包括驱动电机、编码器、支架、旋转轴、轴承，该滚转控制装置将电机与支架做成一体，支架做成电机的定子，旋转轴做成电机的转子，编码器直接安装在旋转轴上，旋转轴的旋转角度直接由安装在它上面的编码器读出，为了天平走线，旋转轴为中空结构，编码器采用中空结构旋转编码器。由于0.6米量级的小型高速风洞对风洞堵塞度要求较高，因此风洞支臂的剖面截面面积较小；而空心旋转轴因风洞天平走线需要，外形尺寸又较大，致使中空结构旋转编码器难以应用于0.6米量级的小型高速风洞中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高速风洞的模型滚转角测量装置。

本发明的高速风洞的模型滚转角测量装置，支杆天平模型组件通过键、拉杆、拉杆锁紧螺母固定在高速风洞的滚转机构中，天平线缆由拉杆的内孔引出；空心旋转轴由一件滚针结构的前轴承与一对角接触球轴承组成的后轴承组支撑定位；前轴承由风洞支臂定位，被前端盖压紧后固定；后轴承组由位于风洞支臂上的前挡块定位，被锁紧螺母压紧后固定；电机转子磁钢外贴于空心旋转轴表面，电机定子过盈安装在风洞支臂的内孔中，电机转子转动时，带动支杆天平模型组件转动；电机线和光栅信号线从滚转机构的尾部下端开孔处引出；其特征在于，将圆光栅固定在空心旋转轴上，空心旋转轴带动支杆天平模型组件和圆光栅旋转，圆光栅和空心旋转轴之间设置有调整垫片，用以调整圆光栅的轴向位置；光栅读数头固定在风洞支臂上，在光栅读数头安装面背部的风洞支臂上有顶丝结构，用以调整光栅读数头和圆光栅的相对纵向距离和角度。

所述的风洞支臂剖面的外形曲线的下半部为圆形，上半部为二次抛物线形状的曲线，上半部的曲线与下半部的曲线相切。

所述的调整垫片的厚度调整精度可达±0.01毫米。

所述的光栅读数头通过拉紧螺钉固定在风洞支臂内腔的安装平面上。

所述的顶丝结构包括拉紧螺钉和紧定螺钉；通过同时调节紧定螺钉，再拉紧拉紧螺钉，实现光栅读数头和圆光栅的纵向距离调整，纵向距离的调整精度为±0.01毫米；通过同时调节紧定螺钉Ⅰ和紧定螺钉Ⅲ，或紧定螺钉Ⅱ和紧定螺钉Ⅳ，再拉紧拉紧螺钉，实现光栅读数头和圆光栅的安装俯仰角度调整，安装俯仰角度的调整精度可达±2´；通过同时调节紧定螺钉Ⅰ和紧定螺钉Ⅱ，或紧定螺钉Ⅲ和紧定螺钉Ⅳ，再拉紧拉紧螺钉，实现光栅读数头和圆光栅的安装滚转角度调整，安装滚转角度的调整精度可达±2´。

将本发明的高速风洞的模型滚转角测量装置中的内置于风洞支臂内腔的圆光栅、光栅读数头，和外置于风洞外的细分盒、驱动器、计算机连接，组成角度测量系统，实时监控空心旋转轴的运动状态，以获得模型滚转角数值，所测的模型滚转角数值和实际的模型滚转角数值误差精度小于1´。

本发明的高速风洞的模型滚转角测量装置，采用一体化结构，避免了气流冲击载荷的干扰，具有测量装置尺寸小、结构紧凑、测量精度高、抗电磁干扰的优点。

附图说明

图1为本发明的高速风洞的模型滚转角测量装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B向局部俯视图；

图4是图1的Ⅰ局部放大图；

图中，1.支杆天平模型组件 2.前端盖 3.前轴承 4.键 5.空心旋转轴 6.拉杆 7.前挡块 8.后轴承组 9.锁紧螺母 10.风洞支臂 11.电机转子 12.电机定子 13.后端盖14.拉杆压紧螺母 15.天平线缆 16.电机线和光栅信号线 17.调整垫片 18.光栅支撑架19.圆光栅 20.拉紧螺钉 21.紧定螺钉 22.光栅读数头 23. 圆光栅拉紧螺钉 24. 调整垫片拉紧螺钉 211.紧定螺钉Ⅰ 212.紧定螺钉Ⅱ 213.紧定螺钉Ⅲ 214.紧定螺钉Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明的高速风洞的模型滚转角测量装置的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图；图3是图1的B向局部俯视图；图4是图1的Ⅰ的局部放大图。

如图1-图4所示，支杆天平模型组件1通过键4、拉杆6、拉杆压紧螺母14固定在高速风洞的滚转机构中，天平线缆15由拉杆6的内孔引出；空心旋转轴5由一件滚针结构的前轴承3与一对角接触球轴承组成的后轴承组8支撑定位；前轴承3由风洞支臂10定位，被前端盖2压紧后固定；后轴承组8由位于风洞支臂10上的前挡块7定位，被锁紧螺母9压紧后固定；电机转子11磁钢外贴于空心旋转轴5表面，电机定子12过盈安装在风洞支臂10的内孔中，电机转子11转动时，带动支杆天平模型组件1转动；电机线和光栅信号线16从滚转机构的尾部下端开孔处引出；其特征在于，将圆光栅19固定在空心旋转轴5上，空心旋转轴5带动支杆天平模型组件1和圆光栅19旋转，圆光栅19和空心旋转轴5之间设置有调整垫片17，用以调整圆光栅19的轴向位置；光栅读数头22固定在风洞支臂10上，在光栅读数头22安装面背部的风洞支臂10上有顶丝结构，用以调整光栅读数头22和圆光栅19的相对纵向距离和角度。

所述的风洞支臂10剖面的外形曲线的下半部为圆形，上半部为二次抛物线形状的曲线，上半部的曲线与下半部的曲线相切。

所述的调整垫片17的厚度调整精度为±0.01毫米。

所述的光栅读数头22通过拉紧螺钉20固定在风洞支臂10内腔的安装平面上。

所述的顶丝结构包括拉紧螺钉20和紧定螺钉21；通过同时调节紧定螺钉21，再拉紧拉紧螺钉20，实现光栅读数头22和圆光栅19的纵向距离调整，纵向距离的调整精度为±0.01毫米；通过同时调节紧定螺钉Ⅰ211和紧定螺钉Ⅲ213，或紧定螺钉Ⅱ212和紧定螺钉Ⅳ214，再拉紧拉紧螺钉20，实现光栅读数头22和圆光栅19的安装俯仰角度调整，安装俯仰角度的调整精度为±2´；通过同时调节紧定螺钉Ⅰ231和紧定螺钉Ⅱ212，或紧定螺钉Ⅲ213和紧定螺钉Ⅳ214，再拉紧拉紧螺钉20，实现光栅读数头22和圆光栅19的安装滚转角度调整，安装滚转角度的调整精度为±2´。

后端盖13用于将光栅读数头22、圆光栅19等零件封闭在风洞支臂10内，光栅支撑架18用于支撑圆光栅19，圆光栅拉紧螺钉23用于连接固定圆光栅19和光栅支撑架18，调整垫片拉紧螺钉24用于连接固定空心旋转轴5、调整垫片17和光栅支撑架18。

将内置于风洞支臂内腔的圆光栅、光栅读数头，和外置于风洞外的细分盒、驱动器、计算机连接，组成角度测量系统，实时监控空心旋转轴的运动状态，以获得模型滚转角数值，所测的模型滚转角数值和实际的模型滚转角数值误差精度小于1´。

本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高速风洞的模型滚转角测量装置，高速风洞滚转机构中的支杆天平模型组件（1）通过键（4）、拉杆（6）、拉杆压紧螺母（14）固定在高速风洞的滚转机构中，天平线缆（15）由拉杆（6）的内孔引出；空心旋转轴（5）由一件滚针结构的前轴承（3）与一对角接触球轴承组成的后轴承组（8）支撑定位；前轴承（3）由风洞支臂（10）定位，被前端盖（2）压紧后固定；后轴承组（8）由位于风洞支臂（10）上的前挡块（7）定位，被锁紧螺母（9）压紧后固定；电机转子（11）磁钢外贴于空心旋转轴（5）表面，电机定子（12）过盈安装在风洞支臂（10）的内孔中，电机转子（11）用于带动支杆天平模型组件（1）转动；电机线和光栅信号线（16）从滚转机构的尾部下端开孔处引出；其特征在于，将圆光栅（19）固定在空心旋转轴（5）上，空心旋转轴（5）带动支杆天平模型组件（1）和圆光栅（19）旋转，圆光栅（19）和空心旋转轴（5）之间设置有调整垫片（17），用以调整圆光栅（19）的轴向位置；光栅读数头（22）固定在风洞支臂（10）上，在光栅读数头（22）安装面背部的风洞支臂（10）上有顶丝结构，用以调整光栅读数头（22）和圆光栅（19）的相对纵向距离和角度。

2.根据权利要求1所述的高速风洞的模型滚转角测量装置，其特征在于，所述的风洞支臂（10）剖面的外形曲线的下半部为圆形，上半部为二次抛物线曲线，上半部的曲线与下半部的曲线相切。

3.根据权利要求1所述的高速风洞的模型滚转角测量装置，其特征在于，所述的光栅读数头（22）通过拉紧螺钉（20）固定在风洞支臂（10）内腔的安装平面上。

4.根据权利要求1所述的高速风洞的模型滚转角测量装置，其特征在于，所述的顶丝结构包括拉紧螺钉（20）和紧定螺钉（21），用于调整光栅读数头（22）和圆光栅（19）的纵向距离、俯仰角度和滚转角度。