CN106404339B - 一种跨音速试验段削波壁板装置 - Google Patents

一种跨音速试验段削波壁板装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种跨音速试验段削波壁板装置，包括壁板框架、内嵌薄金属片的内层板、错动板、驱动机构及伺服控制系统、错动板位置反馈系统、压紧结构、导向结构。内层板固定在框架的纵肋上，错动板贴在内层板上，和框架的横肋间隔一定的距离。驱动机构中的电动缸推动摆臂绕支撑轴转动，通过拉杆拉动拉杆座以及错动板移动。错动板带动光栅尺移动，与固定在纵肋上的读数头形成相对移动，精准反馈错动板的位移。本发明能够准确控制错动板的位置，精确控制不同区域的通气面积，从而精确调整试验段内的流场，以适应不同Ma数、不同模型的试验。

Description

一种跨音速试验段削波壁板装置
技术领域
本发明涉及的是风洞试验设备，具体涉及一种跨音速试验段削波壁板装置。
背景技术
跨音速风洞中，试验段为半开半闭的通气壁，外面有驻室，试验段中的部分流量进入驻室，目的是解决产生跨音速流的几个问题：风洞堵塞、产生均匀的低超音速流动、减少或消除亚音速洞壁干扰、减少或消除激波反射的影响。经过试验和研究，若试验段采用开孔或开槽的通气壁板，并且开的合适，这四个问题都可以解决。但不同的试验所要求的开孔或开槽的情况也不相同，这就需要针对不同的试验，改变壁板的透气率。最初的办法是更换壁板的方法实现，之后有了双层壁板的设计，壁板上开孔，接触流场的壁板不动，外层壁板错动，改变孔的通气面积，从而改变整块壁板的透气率，但是一同改变，不能根据流场的各段分别调整。而且现有的结构存在串流，壁板产生噪音影响流场，错动板移动的精度低。
发明内容
基于以上不足之处，本发明提供一种跨音速试验段削波壁板装置，能够精细调节各区域的透气率，以满足不同的试验需求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种试验段削波壁板装置，包括壁板框架、内层板、错动板、驱动机构、错动板位置反馈系统、压紧机构和导向机构；所述壁板框架包括纵肋和横肋，纵肋表面高于横肋表面，纵肋与横肋通过焊接相连接；所述驱动机构包括支撑轴、法兰、电动缸、耳座、摆臂、拉杆座和拉杆；耳座固定连接于壁板框架的横肋上，电动缸内部集成伺服电机，电动缸前端通过第一销轴铰接于摆臂上，电动缸后端通过第二销轴铰接于耳座上，摆臂下端通过第四销轴与拉杆相连接，拉杆通过第三销轴铰接于拉杆座上，拉杆座通过螺栓和销、固定连接于错动板上，支撑轴穿过摆臂中部，二者通过锥销固定，螺母连接于锥销小直径端；支撑轴两端设有法兰，法兰通过圆柱销和螺钉固定连接于壁板框架的纵肋上；电动缸输出端伸出或收回，带动摆臂绕支撑轴转动，支撑轴通过拉杆拉动拉杆座和错动板一起移动。
所述错动板位置反馈系统包括光栅尺、读数头、读数头安装座和基板；光栅尺固定连接于基板上，基板固定连接于错动板上，读数头固定安装于读数头安装座上，读数头安装座固定连接于壁板框架的纵肋上。
所述压紧机构包括端盖、压紧弹簧、L型固定座、套筒、轴承、压板、承力轴、传力臂和压轮；所述L型固定座固定连接于壁板框架的纵肋侧面上，承力轴固定连接于L型固定座一侧，L型固定座另一侧上开有圆孔，孔的轴线与承力轴的轴线垂直，圆孔内安装有套筒，套筒内部底面为平面，套筒外部底面为球面，该球面与传力臂上端相接触，传力臂为L型，转折处设有开孔，承力轴从孔内穿过，传力臂另一端安装有轴承和压轮，套筒内部放置有压紧弹簧，自然状态下压紧弹簧长于套筒深度，端盖固定连接于L型固定座，压板固定连接于错动板上。
所述内层板为金属板，其表面按规律分布圆孔，圆孔内嵌有薄金属片，内层板通过螺钉固定连接于纵肋上。
所述错动板通过压紧机构与内层板紧密贴合，壁板框架与错动板分布于内层板同侧，错动板上分布有与内层板相同的圆孔。
所述导向机构包括导向座、挡圈、开口销和导向柱，导向柱一端塞入内层板指定孔内，二者采用过盈配合，导向柱上端安装有挡圈和开口销，错动板上开有凹槽，导向座安装于错动板的凹槽内，错动板通过导向座和导向柱在内层板表面直线滑动。
本发明的有益效果和优点是：
系统精度高，伺服驱动系统配合高精度的位置反馈系统，能够准确控制错动板的位置，精确控制不同区域的通气面积，从而精确调整试验段内的流场，以适应不同Ma数、不同模型的试验，壁板具备降噪功能，压紧机构及导向机构辅助限定错动板的移动，错动板的位移偏差能够控制在0.1mm内，能够精准满足不同试验的削波要求。
附图说明
图1是削波壁板装置的俯视图；
图2是削波壁板装置的A-A剖视图；
图3是削波壁板装置的B-B剖视图；
图4是削波壁板装置的C-C剖视图；
图5是削波壁板装置的D-D剖视图；
图6是削波壁板装置的E-E剖视图。
具体实施方式
下面根据说明书附图举例对本实用新型做进一步说明：
实施例1
参见附图1～6所示，一种试验段削波壁板装置，包括壁板框架、内层板28、错动板29、驱动机构、错动板位置反馈系统、压紧机构和导向机构；所述壁板框架包括纵肋4和横肋6，纵肋4表面高于横肋6表面，纵肋4与横肋6通过焊接相连接；所述驱动机构包括支撑轴1、法兰2、电动缸3、耳座5、摆臂7、拉杆座12和拉杆14；耳座5固定连接于壁板框架的横肋6上，电动缸3内部集成伺服电机，电动缸3前端通过第一销轴8铰接于摆臂7上，电动缸3后端通过第二销轴9铰接于耳座5上，摆臂7下端通过第四销轴15与拉杆14相连接，拉杆14通过第三销轴13铰接于拉杆座12上，拉杆座12通过螺栓10和销11固定连接于错动板29上，支撑轴1穿过摆臂7中部，二者通过锥销33固定，螺母36连接于锥销33小直径端；支撑轴1两端设有法兰2，法兰2通过圆柱销34和螺钉35固定连接于壁板框架的纵肋4上，所有销轴都通过挡圈31和开口销32锁止；电动缸3输出端伸出或收回，带动摆臂7绕支撑轴1转动，支撑轴1通过拉杆14拉动拉杆座12和错动板29一起移动，从而改变错动板29和内层板28通孔的流通面积。
所述错动板位置反馈系统包括光栅尺42、读数头43、读数头安装座44和基板46；光栅尺42固定连接于基板46上，基板46固定连接于错动板29上，读数头43固定安装于读数头安装座44上，读数头安装座44固定连接于壁板框架的纵肋4上，错动板29移动时，光栅尺42和读数头43之间形成相对移动，反馈错动板29的准确位置。
所述压紧机构包括端盖17、压紧弹簧18、L型固定座19、套筒20、轴承21、压板23、承力轴24、传力臂25和压轮27；所述L型固定座19固定连接于壁板框架的纵肋4侧面上，承力轴24固定连接于L型固定座19一侧，L型固定座19另一侧上开有圆孔，孔的轴线与承力轴24的轴线垂直，圆孔内安装有套筒20，套筒20内部底面为平面，套筒20外部底面为球面，该球面与传力臂25上端相接触，传力臂25为L型，转折处设有开孔，承力轴24从孔内穿过，传力臂25另一端安装有轴承21和压轮27，套筒20内部放置有压紧弹簧18，自然状态下压紧弹簧18长于套筒20深度，端盖17固定连接于L型固定座19，压板23固定连接于错动板29上。压板23要有足够的长度，以确保错动板29移动范围内，压轮27不会从压板23上掉下去，压紧弹簧18产生的力通过传力臂25、压轮27、压板23传递到错动板29上，使错动板29与内层板28紧密贴合。
所述内层板28为表面按规律分布圆孔的金属板，圆孔内嵌有薄金属片，内层板28通过螺钉固定连接于纵肋4上。
所述错动板29通过压紧机构与内层板28紧密贴合，壁板框架与错动板29分布于内层板28同侧，错动板29上分布有与内层板28相同的圆孔。
所述导向机构包括导向座40、挡圈47、开口销48和导向柱49，导向柱49一端塞入内层板28指定孔内，二者采用过盈配合，导向柱49上端安装有起限位作用的挡圈47和开口销48，错动板29上开有凹槽，导向座40安装于错动板29的凹槽内，错动板29通过导向座40和导向柱49在内层板28表面直线滑动。
实施例2
本发明的工作过程及原理为：
风洞试验开始后，气流流过试验段，试验段内外会有一定的压差，当压差产生的力足以将错动板29推离内层板28时，均匀分布的一组压紧机构抵销压差产生的力，试验过程中，两层板始终保持贴合状态。内层板28与错动板29的孔全部或部分连通时，部分气流流经壁板上的孔进入驻室，内层板28孔内所设的薄金属片对气流降噪。根据试验需求，控制相应区域的驱动机构摆臂转动，通过拉杆14拉动拉杆座12和错动板29，移动错动板29的位置，随着错动板29向上游或是下游移动，孔的通气面积逐渐减小，通气面积能够减少到零，壁板形成实壁。不同位置的错动板29可单独移动，从而改变相应位置的通气面积。不同区域的通气面积实时作高精度调节，更充分地满足不同流速、模型角度等试验需求。位置反馈系统能够实时反馈错动板29的精确位置，并将信号传递给伺服驱动系统，更精准地校正错动板29的位置，提升控制壁板通气面积的精准度，从而达到精确调控流场的目标。

Claims (5)

1.一种试验段削波壁板装置，包括壁板框架、内层板(28)、错动板(29)、驱动机构、错动板位置反馈系统、压紧机构和导向机构；所述壁板框架包括纵肋(4)和横肋(6)，纵肋(4)表面高于横肋(6)表面，纵肋(4)与横肋(6)通过焊接相连接；所述驱动机构包括支撑轴(1)、法兰(2)、电动缸(3)、耳座(5)、摆臂(7)、拉杆座(12)和拉杆(14)；耳座(5)固定连接于壁板框架的横肋(6)上，电动缸(3)内部集成伺服电机，电动缸(3)前端通过第一销轴(8)铰接于摆臂(7)上，电动缸(3)后端通过第二销轴(9)铰接于耳座(5)上，摆臂(7)下端通过第四销轴(15)与拉杆(14)相连接，拉杆(14)通过第三销轴(13)铰接于拉杆座(12)上，拉杆座(12)通过螺栓(10)和销(11)固定连接于错动板(29)上，支撑轴(1)穿过摆臂(7)中部，二者通过锥销(33)固定，螺母(36)连接于锥销(33)小直径端；支撑轴(1)两端设有法兰(2)，法兰(2)通过圆柱销(34)和螺钉(35)固定连接于壁板框架的纵肋(4)上；电动缸(3)输出端伸出或收回，带动摆臂(7)绕支撑轴(1)转动，支撑轴(1)通过拉杆(14)拉动拉杆座(12)和错动板(29)一起移动；其特征在于，所述压紧机构包括端盖(17)、压紧弹簧(18)、L型固定座(19)、套筒(20)、轴承(21)、压板(23)、承力轴(24)、传力臂(25)和压轮(27)；所述L型固定座(19)固定连接于壁板框架的纵肋(4)侧面上，承力轴(24)固定连接于L型固定座(19)一侧，L型固定座(19)另一侧上开有圆孔，孔的轴线与承力轴(24)的轴线垂直，圆孔内安装有套筒(20)，套筒(20)内部底面为平面，套筒(20)外部底面为球面，该球面与传力臂(25)上端相接触，传力臂(25)为L型，转折处设有开孔，承力轴(24)从孔内穿过，传力臂(25)另一端安装有轴承(21)和压轮(27)，套筒(20)内部放置有压紧弹簧(18)，自然状态下压紧弹簧(18)长于套筒(20)深度，端盖(17)固定连接于L型固定座(19)，压板(23)固定连接于错动板(29)上。
2.根据权利要求1所述的一种试验段削波壁板装置，其特征在于，所述错动板位置反馈系统包括光栅尺(42)、读数头(43)、读数头安装座(44)和基板(46)；光栅尺(42)固定连接于基板(46)上，基板(44)固定连接于错动板(29)上，读数头(43)固定安装于读数头安装座(44)上，读数头安装座(44)固定连接于壁板框架的纵肋(4)上。
3.根据权利要求1所述的一种试验段削波壁板装置，其特征在于，所述内层板(28)为金属板，其表面按规律分布圆孔，圆孔内嵌有薄金属片，内层板(28)通过螺钉固定连接于纵肋(4)上。
4.根据权利要求1所述的一种试验段削波壁板装置，其特征在于，所述错动板(29)通过压紧机构与内层板(28)紧密贴合，壁板框架与错动板(29)分布于内层板(28)同侧，错动板(29)上分布有与内层板(28)相同的圆孔。
5.根据权利要求1所述的一种试验段削波壁板装置，其特征在于，所述导向机构包括导向座(40)、挡圈(47)、开口销(48)和导向柱(49)，导向柱(49)一端塞入内层板(28)指定孔内，二者采用过盈配合，导向柱(49)上端安装有挡圈(47)和开口销(48)，错动板(29)上开有凹槽，导向座(40)安装于错动板(29)的凹槽内，错动板(29)通过导向座(40)和导向柱(49)在内层板(28)表面直线滑动。
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