CN106768808A - 一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置 - Google Patents

一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于高超声速风洞通气模型喷管出口参数测量技术领域，具体涉及一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置；该装置包括移动/定位机构，模型支架，模型背支撑和探针与测压排架；移动/定位机构设置在模型支架上，探针与测压排架设置在移动/定位机构，模型背支撑设置在模型支架上，模型背支撑上设置待测模型；模型支架设置在高超声速风洞中；移动/定位机构调整探针与测压排架的姿态，改变探针与测压排架相对于待测模型位置，测量待测模型内流道出口总压、静压参数；本发明结构紧凑、移动快速且定位精度高、稳定性好、可满足全截面间歇式或连续式扫描测量通气模型内流道出口截面压力的测试需求，能够广泛应用于风洞试验等领域。

Description

一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置
技术领域
本发明属于高超声速风洞通气模型喷管出口参数测量技术领域，具体涉及一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置。
背景技术
目前大多数通气模型喷管出口参数测量装置采用固定排架方式，单排架只能测量模型出口一列的压力，而多排架结构复杂，容易影响出口气流的品质，甚至有可能造成出口气流堵塞，而且即使是多排架，测量点数也有较大的局限性，灵活性也受到很大制约，一旦排架制作完毕很难再增加测量点数。此外排架上的测压探针相对与模型出口的位置在试验前调好后，在试验中不能改变，这对研究出口处气流的品质有较大的制约。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，能够在一次试验中实现出口全截面间歇式或连续式扫描测量。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
本发明的目的在于提供一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，该装置包括移动/定位机构，模型支架，模型背支撑和探针与测压排架；移动/定位机构设置在模型支架上，探针与测压排架设置在移动/定位机构，模型背支撑设置在模型支架上，模型背支撑上设置待测模型；模型支架设置在高超声速风洞中；
移动/定位机构调整探针与测压排架的姿态，改变探针与测压排架相对于待测模型位置，测量待测模型内流道出口总压、静压参数。
进一步，所述移动/定位机构包括Y向运动结构、Z向运动结构和α向运动结构；Y向运动结构设置在Z向运动结构上，α向运动结构设置在Y向运动结构上，探针与测压排架设置在α向运动结构上；
Z向运动结构驱动Y向运动结构和α向运动结构实现横向往复移动和定位，Y向运动结构驱动α向运动结构实现升降和定位，α向运动结构驱动探针与测压排架实现俯仰运动和定位。
进一步，所述Y向运动结构包括Y向交流伺服电机，Y向减速机，Y向联轴器，圆弧锥齿轮轴，滚子轴承，水平圆弧锥齿轮，垂直圆弧锥齿轮，升降螺母以及升降丝杠；
Y向交流伺服电机与Y向减速机相连，Y向减速机通过Y向联轴器与圆弧锥齿轮轴相连，圆弧锥齿轮轴通过滚子轴承与水平锥齿轮连接在一起，水平圆弧锥齿轮与垂直圆弧锥齿轮垂直啮合，垂直圆弧锥齿轮上设置升降丝杠，升降丝杠上设置升降螺母；
Y向交流伺服电机通过Y向减速机与Y向联轴器带动圆弧锥齿轮轴旋转，圆弧锥齿轮轴上的水平圆弧锥齿轮与其垂直啮合的垂直圆弧锥齿轮正交传动，带动升降丝杠旋转，升降螺母在升降丝杠上做升降运动。
进一步，所述Z向运动结构包括Z向交流伺服电机，Z向减速机，Z向联轴器，Z向运动丝杠以及螺母；
Z向交流伺服电机与Z向减速机相连，Z向减速机通过Z向联轴器与Z向运动丝杠相连，螺母设置在Z向运动丝杠上；
Z向交流伺服电机通过Z向减速机和Z向联轴器带动Z向运动丝杠旋转，实现螺母在Z向运动丝杠上的横向往复运动。
进一步，所述Y向运动结构设置在Z向运动结构的螺母上。
进一步，所述α向运动结构包括α向俯仰交流伺服电机，α向联轴器，蜗杆，涡轮，齿轮轴，大齿圈，旋转板以及圆弧滑块；
α向俯仰交流伺服电机通过α向联轴器与蜗杆相连，蜗杆与涡轮连接，带动蜗杆和涡轮运动；
涡轮与齿轮轴相连，齿轮轴与大齿圈啮合形成齿轮传动；大齿圈与旋转板固连，圆弧滑块设置在旋转板上。
进一步，所述α向运动结构设置在Y向运动结构的升降螺母上。
进一步，所述探针与测压排架包括支杆，测压排架和探针；支杆末端设置测压排架，测压排架上设置探针。
进一步，所述探针与测压排架的设置在α向运动结构圆弧滑块上。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置定位精度高，减小由于探针定位不准而影响数据质量；
(2)本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，实现了在流场中测量排架三自由度变换姿态，可有效减少人工移动和固定测量耙的次数，能调节探针的俯仰方向，保证探针与气流流向尽可能一致从而可提高总、静压测量的准确性，保证了测量耙的精度与准度，有效减少了试验准备时间以及试验车次，提高了试验效率，降低了劳动强度；
(3)本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，机构设计结构紧凑、布局合理，适应于安装装置的空间大小有限的环境；
(4)本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，一次试验可实现全截面间歇式或连续式扫描，得到内流道出口压力的均匀性及稳定性。
(5)本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置结构紧凑、布局合理、移动性能良好、移动快速且定位精度高、稳定性好、可靠性高、可满足全截面间歇式或连续式扫描测量通气模型内流道出口截面压力的测试需求，能够广泛应用于风洞试验等领域。
附图说明
图1是本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置示意图；
图2是本发明排架移动/定位机构示意图；
图3是本发明Y向运动结构示意图；
图4是本发明Z向运动结构示意图；
图5是本发明α向运动结构示意图；
图6是本发明探针与测压耙组装结构示意图；
图中：1-移动/定位机构，2-模型支架，3-模型背支撑，4-探针与测压排架，5-α圆弧导轨，6-Y向运动丝杠，7-Y向运动导轨滑块，8-Y向交流伺服电机，9-Y向减速机，10-Y向联轴器，11-圆弧锥齿轮轴，12-滚子轴承，13-水平圆弧锥齿轮，14-垂直圆弧锥齿轮，15-升降螺母，16-升降丝杠，17-Z向交流伺服电机，18-Z向减速机，19-Z向联轴器，20-Z向运动丝杠，21-螺母，22-α向俯仰交流伺服电机，23-α向联轴器，24-蜗杆，25-涡轮，26-齿轮轴，27-大齿圈，28-旋转板，29-圆弧滑块，30-支杆，31-测压排架，32-探针。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置作详细说明。
如图1所示，本发明一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，包括移动/定位机构1，模型支架2，模型背支撑3和探针与测压排架4；移动/定位机构1设置在模型支架2上，探针与测压排架4设置在移动/定位机构1，模型背支撑3设置在模型支架2上，模型背支撑3上设置待测模型；模型支架2设置在高超声速风洞中；
移动/定位机构1可调整探针与测压排架4的姿态，改变探针与测压排架4相对于待测模型位置，测量待测模型内流道出口总压、静压等参数。
如图2所示，所述移动/定位机构1包括Y向运动结构、Z向运动结构和α向运动结构；Y向运动结构设置在Z向运动结构上，α向运动结构设置在Y向运动结构上，探针与测压排架4设置在α向运动结构上；
所述移动/定位机构1具有三自由度(y、z、α)姿态自动运动变化和位移调整功能，所述移动/定位机构1结构为箱型结构，提高了其在风洞中的稳定性。
Z向运动结构能够驱动Y向运动结构和α向运动结构的横向往复移动和定位，Y向运动结构能够驱动α向运动结构的的升降和定位，α向运动结构能够驱动探针与测压排架4的俯仰运动和定位。
如图3所示，所述Y向运动结构包括Y向交流伺服电机8，Y向减速机9，Y向联轴器10，圆弧锥齿轮轴11，滚子轴承12，水平圆弧锥齿轮13，垂直圆弧锥齿轮14，升降螺母15以及升降丝杠16；
Y向交流伺服电机8与Y向减速机9相连，Y向减速机10通过Y向联轴器10与圆弧锥齿轮轴11相连，圆弧锥齿轮轴11通过滚子轴承12与水平锥齿轮13连接在一起，水平圆弧锥齿轮13与垂直圆弧锥齿轮14垂直啮合，垂直圆弧锥齿轮14上设置升降丝杠16，升降丝杠16上设置升降螺母15；
Y向交流伺服电机8通过Y向减速机9与Y向联轴器10带动圆弧锥齿轮轴11旋转，圆弧锥齿轮轴11上的水平圆弧锥齿轮13与其垂直啮合的垂直圆弧锥齿轮14正交传动，带动升降丝杠16旋转，升降螺母15在升降丝杠16上做升降运动。
如图4所示，所述Z向运动结构包括Z向交流伺服电机17，Z向减速机18，Z向联轴器19，Z向运动丝杠20以及螺母21；
Z向交流伺服电机17与Z向减速机18相连，Z向减速机18通过Z向联轴器19与Z向运动丝杠20相连，螺母21设置在Z向运动丝杠20上；
Z向交流伺服电机17通过Z向减速机18和Z向联轴器19带动Z向运动丝杠20旋转，从而实现螺母21在Z向运动丝杠20上的横向往复运动。
所述Y向运动结构设置在Z向运动结构的螺母21上。
如图5所示，所述α向运动结构包括α向俯仰交流伺服电机22，α向联轴器23，蜗杆24，涡轮25，齿轮轴26，大齿圈27，旋转板28以及圆弧滑块29；
α向俯仰交流伺服电机22通过α向联轴器23与蜗杆24相连，蜗杆24与涡轮25连接，带动蜗杆24和涡轮25运动；
涡轮25与齿轮轴26相连，齿轮轴26与大齿圈27啮合形成齿轮传动；大齿圈27与旋转板28固连，圆弧滑块29设置在旋转板28上。
所述α向运动结构设置在Y向运动结构的升降螺母15上。
如图6所示，所述探针与测压排架4包括支杆30，测压排架31和探针32；
支杆30末端设置测压排架31，测压排架31上设置探针32。
所述探针与测压排架4的支杆30首端设置在α向运动结构圆弧滑块29上。本发明结构紧凑、布局合理、移动性能良好、移动快速且定位精度高、稳定性好、可靠性高，能够实现全截面间歇式或连续式扫描测量通气模型内流道出口截面压力。

Claims (9)

1.一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于，该装置包括移动/定位机构，模型支架，模型背支撑和探针与测压排架；移动/定位机构设置在模型支架上，探针与测压排架设置在移动/定位机构，模型背支撑设置在模型支架上，模型背支撑上设置待测模型；模型支架设置在高超声速风洞中；
移动/定位机构调整探针与测压排架的姿态，改变探针与测压排架相对于待测模型位置，测量待测模型内流道出口总压、静压参数。
2.根据权利要求1所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：所述移动/定位机构包括Y向运动结构、Z向运动结构和α向运动结构；Y向运动结构设置在Z向运动结构上，α向运动结构设置在Y向运动结构上，探针与测压排架设置在α向运动结构上；
Z向运动结构驱动Y向运动结构和α向运动结构实现横向往复移动和定位，Y向运动结构驱动α向运动结构实现升降和定位，α向运动结构驱动探针与测压排架实现俯仰运动和定位。
3.根据权利要求2所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述Y向运动结构包括Y向交流伺服电机，Y向减速机，Y向联轴器，圆弧锥齿轮轴，滚子轴承，水平圆弧锥齿轮，垂直圆弧锥齿轮，升降螺母以及升降丝杠；
Y向交流伺服电机与Y向减速机相连，Y向减速机通过Y向联轴器与圆弧锥齿轮轴相连，圆弧锥齿轮轴通过滚子轴承与水平锥齿轮连接在一起，水平圆弧锥齿轮与垂直圆弧锥齿轮垂直啮合，垂直圆弧锥齿轮上设置升降丝杠，升降丝杠上设置升降螺母；
Y向交流伺服电机通过Y向减速机与Y向联轴器带动圆弧锥齿轮轴旋转，圆弧锥齿轮轴上的水平圆弧锥齿轮与其垂直啮合的垂直圆弧锥齿轮正交传动，带动升降丝杠旋转，升降螺母在升降丝杠上做升降运动。
4.根据权利要求2所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述Z向运动结构包括Z向交流伺服电机，Z向减速机，Z向联轴器，Z向运动丝杠以及螺母；
Z向交流伺服电机与Z向减速机相连，Z向减速机通过Z向联轴器与Z向运动丝杠相连，螺母设置在Z向运动丝杠上；
Z向交流伺服电机通过Z向减速机和Z向联轴器带动Z向运动丝杠旋转，实现螺母在Z向运动丝杠上的横向往复运动。
5.根据权利要求4所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述Y向运动结构设置在Z向运动结构的螺母上。
6.根据权利要求2所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述α向运动结构包括α向俯仰交流伺服电机，α向联轴器，蜗杆，涡轮，齿轮轴，大齿圈，旋转板以及圆弧滑块；
α向俯仰交流伺服电机通过α向联轴器与蜗杆相连，蜗杆与涡轮连接，带动蜗杆和涡轮运动；
涡轮与齿轮轴相连，齿轮轴与大齿圈啮合形成齿轮传动；大齿圈与旋转板固连，圆弧滑块设置在旋转板上。
7.根据权利要求6所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述α向运动结构设置在Y向运动结构的升降螺母上。
8.根据权利要求1所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述探针与测压排架包括支杆，测压排架和探针；
支杆末端设置测压排架，测压排架上设置探针。
9.根据权利要求6所述的一种通气模型喷管出口参数连续式扫描测量装置，其特征在于：
所述探针与测压排架的设置在α向运动结构圆弧滑块上。
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