CN105699045A - 一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置，包括装置本体、第一顶锥组件、第二顶锥组件和扳手；装置本体包括顶出螺杆、拉爪、横梁、螺栓和螺母，拉爪和横梁通过螺栓、螺母连接，顶出螺杆与第一拆卸顶锥、第二拆卸顶锥连接，横梁与第一定位顶锥、第二定位顶锥连接；第一顶锥组件包括第一拆卸顶锥和第一定位顶锥；第二顶锥组件包括第二定位顶锥、第二拆卸顶锥、两个胀紧套、导向螺钉和导向螺母；胀紧套中间设计导向槽。一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸方法，包括尾支杆锁紧、楔形键拆卸和尾支杆拆卸方法。本发明能可靠安装和方便快捷地拆卸楔形键、模型尾支杆，避免反复敲击楔形键对天平测量精度和模型机构产生影响。

Description

一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置及方法

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，涉及一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置及方法。

背景技术

高超声速风洞试验时，为了精确模拟试验模型的空间姿态，最常用的支撑方式是尾支撑，即试验模型通过天平和尾支杆锁紧在多自由度模型机构的滚转套筒上。尾支杆与滚转套筒通过小角度的长锥面摩擦自锁连接，尾支杆连接部分为较长的小角度锥轴，滚转套筒连接部分为相应的锥套。尾支杆锥轴与滚转套筒锥套之间通过钢制平键和楔形键实现锁紧，平键用于导向，楔形键用于锁紧。在安装尾支杆时，首先利用平键把锥轴对准并插入锥套，其次把楔形键插入锥轴与锥套对准的楔形孔内，然后通过榔头等器械敲击将楔形键敲进滚转套筒内，实现尾支杆与滚转套筒的锁紧。在拆卸尾支杆时，首先通过榔头敲击将锁紧楔形键退出楔形孔，然后通过榔头将另外一个拆卸楔形键敲进另一个楔形孔，使得尾支杆锥轴和滚转套筒的锥套分离，实现模型尾支杆与滚转套筒的拆卸。

综上所述，尾支杆的锁紧与拆卸过程主要是通过敲击楔形键实现的，反复的敲击会带来冲击，将影响试验模型与尾支杆之间的天平的测量精度，破坏与尾支杆连接的滚转机构精密传动组件。因此，探索一种无冲击的尾支杆锁紧与拆卸的方法，设计一套风洞试验模型尾支杆可靠锁紧与方便拆卸的专用装置，对高超声速风洞试验过程中减小天平测量误差和保护滚转机构均具有重要意义。

目前，国内外尚未有风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置及方法相关的文献报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种风洞试验模型尾支杆可靠锁紧与方便拆卸的装置，本发明的另一个目的是提供一种无冲击的风尾支杆锁紧与拆卸的方法，使用这种尾支杆锁紧与拆卸的装置及方法，能够在高超声速风洞试验过程中可靠锁紧支撑试验模型的尾支杆，同时能够方便快捷地拆卸楔形键和尾支杆，避免反复敲击楔形键带来的冲击对天平测量精度和滚转机构精密传动组件的影响。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置，包括装置本体、扳手、顶锥组件、和顶锥组件。

所述的装置本体是锁紧与拆卸装置的主要构件，包括顶出螺杆、拉爪、横梁及两套螺栓和螺母，拉爪和横梁通过螺栓和螺母连接，顶出螺杆穿过拉爪与第一拆卸顶锥、第二拆卸顶锥连接，横梁与第一定位顶锥、第二定位顶锥连接。

所述的第一顶锥组件用来配合装置本体安装和拆卸楔形键，包括第一定位顶锥和第一拆卸顶锥；第一定位顶锥一端与横梁连接，另一端与滚转套筒表面接触起定位作用，第一定位顶锥与滚转套筒的接触位置为圆柱端面，第一定位顶锥的圆柱端面中心开设一个凹槽，使楔形键被拆卸过程中第一拆卸顶锥能够顶进或退出滚转套筒；第一拆卸顶锥一端与顶出螺杆连接，另一端与楔形键接触，在旋转顶出螺杆时，对楔形键施加推力；

所述的第二顶锥组件用来配合装置本体拆卸尾支杆，包括第二定位顶锥、两个胀紧套、第二拆卸顶锥、导向螺母和导向螺钉；第二定位顶锥一端与横梁连接，另一端与尾支杆和滚转套筒预留缝隙处的圆柱面连接起定位作用；第二拆卸顶锥一端与顶出螺杆连接，另一端与尾支杆和滚转套筒预留缝隙处的圆柱面连接起定位作用；第二拆卸顶锥、两个胀紧套通过导向螺钉和导向螺母连接，胀紧套中间设计一字形导向槽，导向螺钉沿着胀紧套的导向槽给第二拆卸顶锥导向，第二拆卸顶锥在顶出螺杆的推力作用下沿导向槽移动，给两侧的胀紧套施加沿尾支杆轴向推力；胀紧套一端与滚转套筒的固定端面接触，另一端与尾支杆圆柱端面接触，并把第二拆卸顶锥施加的推力传递给尾支杆圆柱端面。

进一步地，所述的胀紧套采用尼龙材料。

一种风洞试验模型尾支杆的锁紧方法，使用装置本体、第一顶锥组件和扳手将尾支杆与滚转套筒可靠锁紧，依次包括如下步骤：

第1步、将尾支杆的锥轴沿着金属平键插入滚转套筒的锥套内；

第2步、将楔形键插入滚转套筒的楔形孔内；

第3步、将第一顶锥组件安装在装置本体；

第4步、将第一拆卸顶锥对准楔形键较宽的一端，将第一定位顶锥对准楔形键较窄的一端；

第5步、通过扳手旋转顶出螺杆，使第一拆卸顶锥产生推力，将楔形键推进滚转套筒内，楔形键将推动尾支杆的锥轴进入滚转套筒的锥套并与锥套压紧，实现尾支杆与滚转套筒无冲击的可靠锁紧。

一种风洞试验模型尾支杆的拆卸方法，使用装置本体、第一顶锥组件和扳手拆卸楔形键，楔形键拆卸后，使用装置本体、第二顶锥组件和扳手将尾支杆与滚转套筒拆卸，依次包括如下步骤：

第1步、将第一顶锥组件安装在装置本体；

第2步、将第一拆卸顶锥对准楔形键较窄的一端，将第一定位顶锥对准楔形键较宽的一端；

第3步、通过扳手旋转顶出螺杆，使第一拆卸顶锥产生推力，将楔形键退出滚转套筒，实现楔形键的方便拆卸；

第4步、将第二顶锥组件安装在装置本体；

第5步、将第二拆卸顶锥和第二定位顶锥置于尾支杆与滚转套筒之间预留的缝隙内；

第6步、调节导向螺钉与导向螺母，使第二拆卸顶锥两侧的胀紧套分别与尾支杆和滚转套筒的端面相接触；

第7步、通过扳手旋转顶出螺杆，使第二拆卸顶锥沿着两侧胀紧套内的导向槽向前移动，给两侧的胀紧套施加推力；

第8步、由于滚转套筒端面是固定的，胀紧套产生的推力将推动尾支杆向远离滚转套筒的方向移动，实现尾支杆与滚转套筒无冲击的方便拆卸。

本发明的有益效果是：

1.本发明的试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置结构简单，易操作；

2.在高超声速风洞试验过程中使用这种试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置及方法，能够避免反复敲击楔形键和尾支杆带来的冲击对天平测量精度和滚转机构精密传动组件的影响；

3.本发明的试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置及方法，能够可靠锁紧支撑试验模型的尾支杆，提高风洞试验的安全性；

4.在高超声速风洞试验过程中使用这种试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置及方法，能够方便快捷地拆卸楔形键和尾支杆，缩短试验准备时间，大大提高了试验效率。

附图说明

图1为风洞试验模型尾支撑的结构示意图；

图2为试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置本体的结构示意图；

图3为第一顶锥组件安装在装置本体的结构示意图；

图4为第二顶锥组件安装在装置本体的结构示意图；

图5为试验模型尾支杆锁紧的原理示意图；

图6为楔形键拆卸的原理示意图；

图7为试验模型尾支杆拆卸的原理示意图。

图中：1-风洞试验模型，2-天平，3-尾支杆，4-楔形键，5-滚转套筒，6-平键，7-顶出螺杆，8-拉爪，9-横梁，10-螺母，11-螺栓，12-第一定位顶锥1，13-第一拆卸顶锥，14-第二定位顶锥，15-胀紧套，16-第二拆卸顶锥，17-导向螺母，18-导向螺钉，19-装置本体，20-扳手，21-第一顶锥组件，22-第二顶锥组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细说明。

图1为风洞试验模型尾支撑的结构示意图。试验模型1通过天平2和尾支杆3锁紧在多自由度模型机构的滚转套筒5上，如图1所示。尾支杆3与滚转套筒5通过小角度的长锥面摩擦自锁连接，尾支杆3连接部分为较长的小角度锥轴，滚转套筒5连接部分为相应的锥套。尾支杆3的锥轴与滚转套筒5的锥套之间通过钢制平键6和楔形键4实现锁紧，平键6用于导向，楔形键4用于锁紧。在安装尾支杆3时，首先利用平键6把尾支杆3锥轴对准并插入滚转套筒5锥套内，其次把楔形键4插入锥轴与锥套对准的楔形孔内，然后通过榔头等器械敲击将楔形键4敲进滚转套筒5内，楔形键4将推动尾支杆3向楔形面的方向移动，使两者之间的长锥面相互压紧自锁，实现尾支杆3与滚转套筒5的锁紧。在拆卸尾支杆3时，首先通过榔头敲击将锁紧的楔形键4退出楔形孔，然后通过榔头将另外一个拆卸楔形键敲进另一个楔形孔，使得尾支杆3的锥轴和滚转套筒5的锥套分离，实现模型尾支杆3与滚转套筒5的拆卸。尾支杆3的锁紧与拆卸过程主要是通过敲击楔形键4实现的，反复的敲击会带来冲击，将影响试验模型1与尾支杆3之间的天平2的测量精度，破坏与尾支杆3连接的滚转机构5的精密传动组件。

在高超声速风洞试验过程中，使用本发明的试验模型尾支杆锁紧与拆卸装置，能够避免反复敲击楔形键和尾支杆带来的冲击对天平测量精度和滚转机构精密传动组件的影响。

本发明的实施例提供的一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置包括装置本体19、扳手20、第一顶锥组件21、和第二顶锥组件22。

图2为本发明风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置的装置本体的结构示意图。装置本体19包括顶出螺杆7、拉爪8、横梁9、两套螺母10和螺栓11。拉爪8和横梁9通过两套螺栓11、螺母10连接，顶出螺杆7穿过拉爪8与第一拆卸顶锥13、第二拆卸顶锥16连接，拉爪8和横梁9的内侧分别与第一顶锥组件21、第二顶锥组件22连接。

图3为第一顶锥组件安装在装置本体的结构示意图。第一顶锥组件21用来配合装置本体19安装和拆卸楔形键4，包括第一定位顶锥12和第一拆卸顶锥13。滚转套筒5是一个带锥孔的空心圆柱体，楔形键4位于滚转套筒5中性面上部，如图1所示。为了便于第一定位顶锥12在滚转套筒5圆弧表面定位，预先在滚转套筒5安装楔形键4的位置加工出两个小圆面，如图5-图7所示。第一定位顶锥12一端与横梁9连接，另一端与滚转套筒5表面接触起定位作用，第一定位顶锥12与滚转套筒5的接触位置也是圆柱端面。同时，第一定位顶锥12的圆柱端面中心开设一个凹槽，使楔形键4被拆卸过程中第一拆卸顶锥13能够顶进或退出滚转套筒5。第一拆卸顶锥13一端与顶出螺杆7连接，另一端与楔形键4接触，在旋转顶出螺杆7时，对楔形键4施加推力。

图4为第二顶锥组件安装在装置本体的结构示意图。第二顶锥组件22用来配合装置本体19拆卸尾支杆3，包括第二定位顶锥14、两个胀紧套15、第二拆卸顶锥16、导向螺母17和导向螺钉18。第二定位顶锥14一端与横梁9连接，另一端与尾支杆3和滚转套筒5预留缝隙处的圆柱面连接起定位作用；第二拆卸顶锥16一端与顶出螺杆7连接，另一端与尾支杆3和滚转套筒5预留缝隙处的圆柱面连接起定位作用，如图7所示。第二拆卸顶锥16、两个胀紧套15通过导向螺钉18和导向螺母17连接，胀紧套15中间设计一字形导向槽，导向螺钉18沿着胀紧套15的导向槽给第二拆卸顶锥16导向，第二拆卸顶锥16在顶出螺杆7的推力作用下沿导向槽移动，给两侧的胀紧套15施加沿尾支杆3轴向推力，如图4所示。胀紧套15采用高强度、耐疲劳的尼龙材料，在本实施例中胀紧套15采用抗压强度大于100MPa的尼龙材料，胀紧套15一端与滚转套筒5的固定端面接触，另一端与尾支杆3圆柱端面接触，并把第二拆卸顶锥16施加的推力传递给尾支杆3圆柱端面，如图7所示。

下面介绍使用上述装置进行风洞试验模型尾支杆锁紧以及拆卸的方法。

图5为试验模型尾支杆3与滚转套筒5可靠锁紧的原理示意图。

使用装置本体19、第一顶锥组件21和扳手20可以将尾支杆3与滚转套筒5可靠锁紧，依次包括如下步骤：

第1步、将尾支杆3锥轴沿着金属平键6插入滚转套筒5的锥套内；

第2步、将楔形键4插入滚转套筒5的楔形孔内；

第3步、将第一顶锥组件21安装在装置本体19；

第4步、将第一拆卸顶锥13对准楔形键4较宽的一端，将第一定位顶锥12对准楔形键4较窄的一端；

第5步、通过扳手20旋转顶出螺杆7，使第一拆卸顶锥13产生推力，将楔形键4推进滚转套筒5内，楔形键4将推动尾支杆3锥轴进入滚转套筒5的锥套并与锥套压紧，实现尾支杆3与滚转套筒5无冲击的可靠锁紧。

图6为楔形键4拆卸的原理示意图。图7为试验模型尾支杆3与滚转套筒5拆卸的原理示意图。

使用装置本体19、第一顶锥组件21和扳手20可以无冲击的将楔形键4拆卸，楔形键拆卸后，使用装置本体19、第二顶锥组件22和扳手20实现尾支杆3与滚转套筒5的拆卸，依次包括如下步骤：

第1步、将第一顶锥组件21安装在装置本体19；

第2步、将第一拆卸顶锥13对准楔形键4较窄的一端，将第一定位顶锥12对准楔形键4较宽的一端；

第3步、通过扳手20旋转顶出螺杆7，使第一拆卸顶锥13产生推力，将楔形键4退出滚转套筒5，实现楔形键4无冲击的方便拆卸；

第4步、将第二顶锥组件22安装在装置本体19；

第5步、将第二拆卸顶锥16和第二定位顶锥14置于尾支杆3与滚转套筒5之间预留的缝隙内；

第6步、调节导向螺钉18与导向螺母17，使第二拆卸顶锥16两侧的胀紧套15分别与尾支杆3和滚转套筒5的端面相接触；

第7步、通过扳手20旋转顶出螺杆7，使第二拆卸顶锥16沿着两侧胀紧套15导向槽向前移动，给两侧的胀紧套15施加推力；

第8步、由于滚转套筒5端面是固定的，胀紧套15产生的推力将推动尾支杆3向脱离滚转套筒5的方向移动，实现尾支杆3与滚转套筒5无冲击的方便拆卸。

使用这种试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置及方法，能够在高超声速风洞试验过程中可靠锁紧支撑试验模型的尾支杆，同时能够方便快捷地拆卸楔形键和尾支杆，避免反复敲击楔形键带来的冲击对天平测量精度和滚转机构精密传动组件的影响，缩短试验准备时间，大大提高风洞试验的效率，对高超声速风洞试验具有重要意义。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种风洞试验模型尾支杆锁紧与拆卸的装置，其特征在于：包括装置本体(19)、扳手(20)、第一顶锥组件(21)、和第二顶锥组件(22)；

所述的装置本体(19)是锁紧与拆卸装置的主要构件，包括顶出螺杆(7)、拉爪(8)、横梁(9)及两套螺栓(11)和螺母(10)，拉爪(8)和横梁(9)通过螺栓(11)和螺母(10)连接，顶出螺杆(7)穿过拉爪(8)与第一拆卸顶锥(13)、第二拆卸顶锥(16)连接，横梁(9)内侧与第一定位顶锥(12)、第二定位顶锥(14)连接；

所述的第一顶锥组件(21)用来配合装置本体(19)安装和拆卸楔形键，包括第一定位顶锥(12)和第一拆卸顶锥(13)；第一定位顶锥(12)一端与横梁(9)连接，另一端与滚转套筒表面接触起定位作用，第一定位顶锥(12)与滚转套筒的接触位置为圆柱端面，第一定位顶锥(12)的圆柱端面中心开设一个凹槽，使楔形键被拆卸过程中第一拆卸顶锥(13)能够顶进或退出滚转套筒；第一拆卸顶锥(13)一端与顶出螺杆(7)连接，另一端与楔形键接触，在旋转顶出螺杆(7)时，对楔形键施加推力；

所述的第二顶锥组件(22)用来配合装置本体(19)拆卸尾支杆，包括第二定位顶锥(14)、两个胀紧套(15)、第二拆卸顶锥(16)、导向螺母(17)和导向螺钉(18)；第二定位顶锥(14)一端与横梁(9)连接，另一端与尾支杆和滚转套筒预留缝隙处的圆柱面连接起定位作用；第二拆卸顶锥(16)一端与顶出螺杆(7)连接，另一端与尾支杆和滚转套筒预留缝隙处的圆柱面连接起定位作用；第二拆卸顶锥(16)、两个胀紧套(15)通过导向螺钉(18)和导向螺母(17)连接，胀紧套(15)中间设计一字形导向槽，导向螺钉(18)沿着胀紧套(15)的导向槽给第二拆卸顶锥(16)导向，第二拆卸顶锥(16)在顶出螺杆(7)的推力作用下沿导向槽移动，给两侧的胀紧套(15)施加沿尾支杆轴向推力；胀紧套(15)一端与滚转套筒的固定端面接触，另一端与尾支杆圆柱端面接触，并把第二拆卸顶锥(16)施加的推力传递给尾支杆圆柱端面。

2.根据权利要求1所述的模型尾支杆锁紧与拆卸的装置，其特征在于：所述的胀紧套(15)采用尼龙材料。

3.一种使用权利要求1所述的装置的风洞试验模型尾支杆的锁紧方法，其特征在于：包括如下步骤：

第1步、将尾支杆的锥轴沿着金属平键插入滚转套筒的锥套内；

第2步、将楔形键插入滚转套筒的楔形孔内；

第3步、将第一顶锥组件(21)安装在装置本体(19)；

第4步、将第一拆卸顶锥(13)对准楔形键较宽的一端，将第一定位顶锥(12)对准楔形键较窄的一端；

第5步、通过扳手(20)旋转顶出螺杆(7)，使第一拆卸顶锥(13)产生推力，将楔形键推进滚转套筒内，楔形键将推动尾支杆的锥轴进入滚转套筒的锥套并与锥套压紧，实现尾支杆与滚转套筒无冲击的可靠锁紧。

4.一种使用权利要求1所述的装置的风洞试验模型尾支杆的拆卸方法，其特征在于：使用装置本体(19)、第一顶锥组件(21)和扳手(20)拆卸楔形键，楔形键拆卸后，利用装置本体(19)、第二顶锥组件(22)和扳手(20)将尾支杆与滚转套筒拆卸。

5.如权利要求4所述的风洞试验模型尾支杆的拆卸方法，其特征在于：包括如下步骤：

第1步、将第一顶锥组件(21)安装在装置本体(19)；

第2步、将第一拆卸顶锥(13)对准楔形键较窄的一端，将第一定位顶锥(12)对准楔形键较宽的一端；

第3步、通过扳手(20)旋转顶出螺杆(7)，使第一拆卸顶锥(13)产生推力，将楔形键退出滚转套筒，实现楔形键的方便拆卸；

第4步、将第二顶锥组件(22)安装在装置本体(19)；

第5步、将第二拆卸顶锥(16)和第二定位顶锥(14)置于尾支杆与滚转套筒之间预留的缝隙内；

第6步、调节导向螺钉(18)与导向螺母(17)，使第二拆卸顶锥(16)两侧的胀紧套(15)分别与尾支杆和滚转套筒的端面相接触；

第7步、通过扳手(20)旋转顶出螺杆(7)，使第二拆卸顶锥(16)沿着两侧胀紧套(15)内的导向槽向前移动，给两侧的胀紧套(15)施加推力；

第8步、由于滚转套筒端面是固定的，胀紧套(15)产生的推力将推动尾支杆向远离滚转套筒的方向移动，实现尾支杆与滚转套筒无冲击的方便拆卸。