CN106768810B - 一种高速风洞偏心设备气垫运输装置及方法 - Google Patents

一种高速风洞偏心设备气垫运输装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速风洞偏心设备气垫运输装置及方法，装置包括自动调平装置和精确定位装置；所述自动调平装置包括高度传感器、气垫单元、牵引装置、手持控制器和PLC控制模块；所述精确定位装置包括导向楔块和推进油缸。本发明通过在风洞偏心设备气垫运输前利用异形气垫布局和高度传感器，通过PLC控制模块采用闭环控制保证设备自动调平；运输过程中通过手持控制器控制牵引装置驱动设备移动实现风洞偏心设备的运输；风洞偏心设备接近工作位置时通过导向楔块、刚性支座和推进油缸实现X、Y、Z方向的精确定位。本发明实现了风洞偏心设备在气垫运输中的自动调平和精确定位，能够有效地提高风洞试验准备效率，同时降低试验成本。

Description

一种高速风洞偏心设备气垫运输装置及方法
技术领域
本发明属于航空航天风洞试验技术领域，尤其涉及一种高速风洞偏心设备气垫运输装置及方法。
背景技术
高速风洞偏心设备运输一般采用两种方式：一种是轨道运输，即整台设备架设于轨道上，利用驱动车轮实现设备的运输，设备始终在一个固定的水平面上运动，设备到位后由设备侧面的挡块与地面固定座贴紧后实现位置的定位；另一种是气垫运输，设备下的气垫充气后，采用手动方式分别调节设备下不同气垫起浮高度，使设备处于接近于水平的一种悬浮状态，再由设备前后两台手动牵引装置将设备缓慢移动到指定位置，设备到位后需采用多次对气垫充放气的方式才能保证设备定位较准确。
上述各有缺点，轨道运输主要的缺点在于：设备只能用于固定的方向移动和运输，无法大范围转向和侧向移动，同时敷设轨道的地面很难行走或作为它用。为了更好地利用现场空间，同时确保工作现场干净整洁、美观大方，对于高速风洞偏心设备采用气垫运输是目前较为先进的一种运输方式。现有的气垫运输主要缺点在于：气垫充气后设备调平难度大，增加了现场操作的人力成本，设备到位后不容易做到精确定位，尤其是气垫单元放气下降时由于排气不均设备经常出现晃动后与风洞本体间形成一定的间隙，另外环氧树脂和合成材料地面在不同载荷下有一定的压缩量，导致设备在高度上有一定变化，上述情况均不适于设备的精确定位。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种高速风洞偏心设备气垫运输装置及方法，旨在克服现有高速风洞偏心设备气垫运输中出现的调平难度大、定位不准确的问题。本发明通过在风洞偏心设备气垫运输过程中利用异形气垫布局和高度传感器，采用闭环控制保证设备自动调平；风洞偏心设备气垫运输接近工作位置时通过导向楔块、刚性支座和推进油缸实现X、Y、Z方向的精确定位。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，包括自动调平装置和精确定位装置；所述自动调平装置包括高度传感器、气垫单元、牵引装置、手持控制器和PLC控制模块，其中：PLC控制模块通过信号线分别与高度传感器、牵引装置、手持控制器和气垫单元的充放气调节装置连接；所述精确定位装置包括导向楔块和推进油缸。
本发明还提供了一种高速风洞偏心设备气垫运输方法，包括如下步骤：
步骤一、运输前对风洞偏心设备自动调平：
运输前同时给各气垫单元充气，在充气过程中PLC控制模块根据高度传感器实时反馈的偏心设备四个角的高度信号对各气垫单元的充气过程进行实时调节，确保运输前偏心设备自动调平；
步骤二、在水平面上自由移动运输：
偏心设备自动调平后，PLC控制模块根据手持控制器发出的移动信号，控制牵引装置驱动偏心设备移动，实现偏心设备在水平面上的自由移动；
步骤三、精确定位：
当偏心设备移动至工作位置时，先由导向楔块进入导向槽后沿X向移动，实现偏心设备在Z向的定位；当偏心设备到达指定位置后由推进油缸加载使偏心设备紧贴风洞本体，实现偏心设备在X向的定位；然后各气垫单元开始排气，偏心设备在导向楔块和推进油缸作用下垂直平稳下降，四个刚性支座下降于钢板材质地面上，实现偏心设备在Y向的定位。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明通过在风洞偏心设备气垫运输前利用异形气垫布局和高度传感器，通过PLC控制模块采用闭环控制保证设备自动调平；运输过程中通过手持控制器控制牵引装置驱动设备移动实现风洞偏心设备的运输；风洞偏心设备接近工作位置时通过导向楔块、刚性支座和推进油缸实现X、Y、Z方向(笛卡尔坐标体系)的精确定位。本发明实现了风洞偏心设备在气垫运输中的自动调平和精确定位，能够有效地提高风洞试验准备效率，同时降低试验成本。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是高速风洞偏心设备气垫运输装置的工作原理图。
图2是高速风洞偏心设备气垫运输装置正向(X向)示意图。
图3是高速风洞偏心设备气垫运输装置侧向(Z向)示意图。
其中附图标记1是导向楔块，2是高度传感器，3是气垫单元，4是牵引装置，5是PLC控制模块，6是偏心设备，7是比例控制阀，8是手持控制器，9是推进油缸，10是刚性支座。
具体实施方式
一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，包括实现自动调平和精确定位的装置，其中：
实现自动调平的装置包括高度传感器2、气垫单元3、牵引装置4、手持控制器8和PLC控制模块5。风洞偏心设备进行气垫运输前气垫单元3采用异形布局，根据偏心载荷的分布选用相应规格的气垫单元与之匹配。自动调平是在风洞偏心设备气垫运输前和运输中利用异形气垫布局和高度传感器，通过PLC控制模块的特定算法采用闭环控制来实现的。移动运输过程中手持控制器8通过PLC控制模块5驱动牵引装置4动作，同时PLC控制模块一直处于自动调平工作状态。
实现精确定位的装置包括导向楔块1、刚性支座10、钢板材质地面和推进油缸9。风洞偏心设备6接近工作位置时通过导向楔块1、刚性支座10和推进油缸9共同作用实现X、Y、Z方向(笛卡尔坐标体系)的精确定位。
导向楔块1仅用于风洞偏心设备6在Z方向上的定位，在X和Y方向上可以自由移动。
风洞偏心设备到预定位置后，刚性支座10是下降在钢板材质地面上的，而不是在环氧树脂或合成材料等其他地面上，钢板材质地面没有压缩量，能够避免不同吨位的偏心设备或偏心设备载荷分布变化后引起的高度不一致的情况出现。
偏心设备到预定位置，气垫单元3排气前，启动设备后部的推动油缸9，推动偏心设备紧贴风洞本体后，气垫单元开始排气，偏心设备贴着风洞本体下降至地面，防止气垫单元排气不均匀与风洞本体间形成间隙。
根据偏心设备载荷分布选取相应承载能力的气垫单元，并采用异形气垫布局方式，所有气垫单元进气管路上安装了比例控制阀7，比例控制阀的信号线接在PLC控制模块5输出端上，PLC控制模块同时还接收高度传感器2和手持控制器8相关信号。
运输前手持控制器通过PLC控制模块同时给相应的比例控制阀发出充气的信号，比例控制阀接到信号后打开一定开度给对应的气垫单元充气，充气过程中偏心设备四个刚性支座旁的高度传感器随时监测其四个角升起的高度情况，并将四个角的高度反馈给PLC控制模块，PLC控制模块通过计算后，再次给相应的比例控制阀发出不同开度的信号，由此形成一个闭环控制，最终保证偏心设备运输前自动调平。
设备自动调平后，通过手持控制器给PLC控制模块发出动作信号，PLC控制模块对信号进行计算处理后，给牵引装置发出向前或向后、正转或反转等信号驱动设备移动，实现风洞偏心设备在水平面上的自由移动和运输；
当偏心设备运输至工作位置时，先由导向楔块进入导向槽后沿X向移动，实现偏心设备在Z向的定位，设备到达指定位置后由推进油缸加载使设备紧贴风洞本体，实现偏心设备在X向的定位，再由手持控制器通过PLC控制模块给比例控制阀发出排气信号，比例控制阀动作后气垫排气，偏心设备在导向楔块和推进油缸作用下垂直平稳下降，四个刚性支座下降于钢板材质地面上，实现偏心设备在Y向的定位。
本发明的工作原理是：本发明包括风洞偏心设备自动调平、移动运输与精确定位三个过程。在风洞偏心设备进行气垫运输前气垫单元采用异形布局，由PLC控制模块、比例控制阀和高度传感器形成闭环控制保证设备自动调平；运输过程中通过手持控制器控制牵引装置驱动设备在水平面上自由移动实现风洞偏心设备的运输；风洞偏心设备接近工作位置时通过导向楔块、刚性支座和推进油缸实现X、Y、Z方向(笛卡尔坐标体系)的精确定位。

Claims (7)

1.一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，其特征在于：包括自动调平装置和精确定位装置；所述自动调平装置包括高度传感器、气垫单元、牵引装置、手持控制器和PLC控制模块，其中：PLC控制模块通过信号线分别与高度传感器、牵引装置、手持控制器和气垫单元的充放气调节装置连接；所述精确定位装置包括导向楔块和推进油缸，当偏心设备移动至工作位置时，先由导向楔块进入导向槽后沿X向移动，实现偏心设备在Z向的定位；当偏心设备到达指定位置后由推进油缸加载使偏心设备紧贴风洞本体，实现偏心设备在X向的定位；然后各气垫单元开始排气，偏心设备在导向楔块和推进油缸作用下垂直平稳下降，四个刚性支座下降于钢板材质地面上，实现偏心设备在Y向的定位。
2.根据权利要求1所述的一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，其特征在于：在偏心设备的四个角上设置有刚性支座。
3.根据权利要求2所述的一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，其特征在于：所述高度传感器设置在刚性支座外侧。
4.根据权利要求1所述的一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，其特征在于：所述气垫单元在偏心设备上采用异形布局。
5.根据权利要求1所述的一种高速风洞偏心设备气垫运输装置，其特征在于：所述充放气调节装置为设置在气垫单元进气管路上的比例控制阀。
6.一种高速风洞偏心设备气垫运输方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、运输前对风洞偏心设备自动调平：
运输前同时给各气垫单元充气，在充气过程中PLC控制模块根据高度传感器实时反馈的偏心设备四个角的高度信号对各气垫单元的充气过程进行实时调节，确保运输前偏心设备自动调平；
步骤二、在水平面上自由移动运输：
偏心设备自动调平后，PLC控制模块根据手持控制器发出的移动信号，控制牵引装置驱动偏心设备移动，实现偏心设备在水平面上的自由移动；
步骤三、精确定位：
当偏心设备移动至工作位置时，先由导向楔块进入导向槽后沿X向移动，实现偏心设备在Z向的定位；当偏心设备到达指定位置后由推进油缸加载使偏心设备紧贴风洞本体，实现偏心设备在X向的定位；然后各气垫单元开始排气，偏心设备在导向楔块和推进油缸作用下垂直平稳下降，四个刚性支座下降于钢板材质地面上，实现偏心设备在Y向的定位。
7.根据权利要求6所述的一种高速风洞偏心设备气垫运输方法，其特征在于：各气垫单元的充气或排气是由PLC控制模块根据手持控制器发出的充气或排气信号，通过发出控制信号调节相应气垫单元的比例控制阀的开度实现的。
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