CN107421711A - 一种转笼喷头转速测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转笼喷头转速测量装置，包括风速控制台、与风速控制台相连由风速控制台控制的风机、筒形的风洞、固定装置、转笼喷头、套设在转笼喷头上的叶片和转速计；风洞的一端为朝向风洞送风的风机，另一端为由固定装置固定的带叶片的转笼喷头；转速计通过贴在转笼喷头的网笼上的感应片记录转笼喷头在不同风速下的相应转速。本发明提供的高速风洞的转速测量装置能够提供不同叶片安装角度、风速对转笼喷头转速的影响，具有效率高、准确性好的优点，能够全面分析气流大小、叶片角度对转笼转速的影响，进而能够进一步优化转笼结构，为实际航空飞行喷洒作业提供参考。

Description

一种转笼喷头转速测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于农业航空植保技术领域，尤其涉及一种转笼喷头转速测量装置及测试方法，利用高速风洞模拟飞机飞行时产生的气流，驱动带叶片的转笼喷头转动，通过改变风洞风机频率和转笼喷头叶片安装角度，获得飞行速度、叶片结构及安装角度对转笼转速的影响关系。

背景技术

基于轻型飞机的转笼离心雾化技术具有作业高度低，灵活性高，飘移少，对环境的污染小等优点，因此，针对不同防治对象，研究转笼喷头不同转速下的雾化效果，结合轻型飞机选择相应的喷雾量及喷头最佳雾滴粒径，是保证防治效果的同时实现农药减施的重要手段。目前转笼雾化方式是一种超低量喷雾方式，对节约农药、提高农药雾化均匀性非常有效，转笼喷头喷雾的工作原理为高速气流驱动转笼喷头叶片转动，通过叶片带动转笼的转动，供液系统提供药液，转笼喷头在转动条件下对药液进行雾化。

由于实际作业时，主要靠飞机的飞行速度带动叶片转动为转笼喷头提供转动的动力，但是飞机速度大小对带叶片的转笼喷头转动效果在实际作业中很难测量，需要借助风洞手段获得飞行速度、叶片结构及安装角度对转笼转速的影响关系。

因此，运用一种适合实验室测量的转笼喷头转速测量装置及测试方法，通过改变风洞风机频率和转笼喷头叶片安装角度，获得飞行速度、叶片结构及安装角度对转笼转速的影响关系，为实际飞机飞行作业时提供参考依据。

发明内容

发明目的：为了能够准确获得气流大小、叶片安装角度对转笼转速的影响，进而进一步优化转笼结构，为实际航空飞行喷洒作业提供参考，本发明提供一种转笼喷头转速测量装置及测量方法，利用高速风洞模拟飞机飞行气流，驱动叶片转动，进而驱动转笼喷头的转动，从而获得飞行气流、叶片安装角度与转笼转速的显性关系。

技术方案：

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，包括风速控制台、与风速控制台相连由风速控制台控制的风机、筒形的风洞、固定装置、转笼喷头、套设在转笼喷头上的叶片和转速计；

固定装置包括底座、左支撑杆、连接管和右支撑杆；左支撑杆一端垂直螺纹连接固定在底座上，另一端可活动的连接一连接管；连接管上具有一带有内螺纹的突出圆管部分，用于与转笼喷头上的空心轴外端外螺纹相连；右支撑杆一端垂直螺纹连接固定在底座上，另一端用以卡住转笼喷头的空心轴前端卡槽，使转笼喷头径向固定；

风洞的一端为朝向风洞送风的风机，另一端为由固定装置固定的带叶片的转笼喷头；

转速计通过贴在转笼喷头的网笼上的感应片记录转笼喷头在不同风速下的相应转速。

所述叶片的安装角度可调节。

所述风洞朝向风机的一端端口大于朝向固定在转笼喷头上的叶片的另一端端口。

所述转笼喷头包括空心轴、扩散管网笼以及上下壳体；

扩散管一端内部用于安装支撑空心轴旋转的传动机构，外部套设上、下壳体；扩散管另一端外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；

空心轴一端连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔部分的扩散管内部；另一端为具有螺纹的自由端，用于与连接管连接；

扩散管、上、下壳体与网笼一起可相对空心轴旋转。

上、下壳体套于扩散管的外部，用于夹持安装可转动角度的叶片；下壳体底部为圆盘型，与网笼螺栓连接固定。

转笼喷头还包括；空心轴一端喷口由套于喷口上的活门座封堵，该喷口外壁上设置有可阻挡活门座滑动时脱离的轴肩，轴肩与活门座抓持在轴肩上的钩部之间设置压缩的弹簧。

扩散管的有孔部分的内部、空心轴喷口的外部设置一分布器。

分布器的内径大于套设在喷口处的活门座的直径。

一种转笼喷头转速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、将底座摆放到高速风洞装置出风口位置，将左支撑杆、右支撑杆均垂直螺纹连接在底座上，将连接管一端水平连接固定在左支撑杆上；将带叶片的转笼喷头空心轴前端外螺纹与连接管另一端的内螺纹相连；右支撑杆卡住转笼喷头空心轴前端卡槽，使转笼喷头径向保持固定；

第二步、将叶片安装并固定夹持在上壳体与安装在转笼喷头网笼上的下壳体之间；调整连接管在左支撑杆上的固定位置，将带叶片的转笼喷头设置于高速风洞出风口处中心位置；

第三步、在带叶片的转笼喷头的转笼上贴转速感应片；

第四步、打开风速控制台从而驱动风机工作产生气流，持续开机两分钟待气流达到稳定状态，稳定气流驱动叶片转动进而带动转笼喷头的转笼均匀转动；

第五步、利用转速计记录此时转笼喷头转笼的转速；

第六步、改变变量，改变风速控制台电机频率即改变风速大小、改变叶片安装角度（30°~75°），每改变一次参数变量记录一次转笼喷头转笼的转速；

第七步、完成测试后，对转笼喷头转笼转速数据进行统计处理。

叶片安装角度为30°~75°。

本发明具有如下有益效果：本发明提供的高速风洞的转速测量装置能够提供叶片不同安装角度、试验环境影响（风速）对转笼转速的影响。测试方法效率高，准确性好，能够全面分析气流大小、叶片安装角度对转笼转速的影响，进而能够进一步优化转笼结构，为实际航空飞行喷洒作业提供参考。

附图说明

图1为本发明的高速风洞转速测量装置结构示意图；

图2为图1中的俯视图；

图3为带叶片的转笼喷头剖视图；

图4为带叶片的转笼喷头结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的转笼喷头转速测量装置包括风速控制台1、与风速控制台1相连由风速控制台1控制的风机2、高速风洞4、支撑风机2和高速风洞4的支撑架3、支撑台5、固定架底座6、左支撑杆7、连接件8、连接管9、右支撑杆11、转笼喷头12和转速计13。

风速控制台1可调整电机频率控制气流大小。

固定装置包括底座6、左支撑杆7、连接件8、连接管9和右支撑杆11。底部带有螺纹的圆柱体左支撑杆7拧紧固定在带有螺纹孔的底座6上；连接件8分左右两半，左半部分通过旋钮与左支撑杆7拧紧固定，左右两半通过螺钉的连接，固定连接管9。连接管9中间突出圆管部分带有内螺纹，如图2所示，与带叶片的转笼喷头12空心轴外端外螺纹相连，从而保证转笼喷头12的轴向固定。右支撑杆11为圆柱体，底部带有螺纹与底座6旋紧固定，顶部焊接一长方体块，用以卡住转笼喷头12空心轴前端卡槽，保证了转笼喷头12的径向固定，固定装置保证了转笼喷头12在转笼转动时空心轴的稳定不动。叶片12经高速风洞4吹出的气流作用转动，进而带动转笼喷头12转动形成一定转速，同时叶片14可调节安装角度，从而可测得转笼喷头不同的转速。转速计13通过贴在带叶片14转笼喷头12的网笼12-20上的感应片记录带叶片转笼喷头12在不同风速下的相应转速。

如图2所示，本实施例中的转笼喷头12由轴承端盖12-1、空心轴12-2、套筒12-3、深沟球轴承12-4、螺钉12-5、内衬套12-6、外衬套12-7、扩散管12-8、严封圈12-9、橡胶圈12-10、注油嘴12-11、上壳体12-12、下壳体12-13、叶片12-14、弹簧12-15、活门座12-16、橡皮套12-17、分布器12-18、底座12-19和网笼12-20组成。

所述的转笼喷头12主要包括传动机构、喷药机构、离心机构和连接机构。

传动机构主要包括深沟球轴承12-4、内衬套12-6和外衬套12-7。深沟球轴承12-4旋转时主要承受径向力，扩散管12-8延长段作为轴承座；内衬套12-6、外衬套12-7、深沟球轴承12-4之间要有套筒9-3对轴承内外圈进行定位。套筒12-3的长度根据扩散管12-8延长段长度设计；另外外衬套12-7上开有注油嘴12-11，以润滑轴承。右端轴承用轴承端盖12-1顶紧进行定位，左端轴承外圈和轴承座左端面用一个严封圈12-9定位，严封圈12-9外径和扩散管12-8内壁选用过盈配合。

喷药机构主要由空心轴12-2、弹簧12-15、活门座12-16、橡皮套12-17组成。空心轴12-2插入扩散管12-8的一端由传动机构中的深沟球轴承12-4支撑，可相对扩散管12-8进行转动。空心轴12-2是输药管，也是喷头出药口，在压力不足或不工作条件下为防止漏药，喷口要有单向阀，在转笼狭小的空间内直接利用轴和弹簧设计一个轴端单向阀。空心轴12-2喷药端制作出一个轴肩，轴肩上放弹簧12-15，活门座12-16做成爪形的钩部，直接勾住弹簧12-15，形成一个单向阀。由于弹簧12-15的弹力，活门座12-16被撑着堵在空心轴12-2喷口处，当空心轴12-2喷口在一定的药液压力作用下，推动活门座12-16移动，使弹簧12-15压缩，可打开空心轴12-2喷口，使空心轴12-2喷口内的药液可以喷出。根据喷雾所需药液压力来确定压缩弹簧参数，旋绕比、弹簧丝直径、工作变形量、工作载荷等。空心轴12-2端套有橡皮套12-17，用于喷头端面和活门座12-16之间反弹时的缓冲。空心轴12-2喷口设计成喇叭形，有利于药液向四周扩散。空心轴12-2和深沟球轴承12-4内圈的配合用间隙配合。空心轴12-2位于外部的另一自由端具有外螺纹，在转速测量时，空心轴12-2的外螺纹与带有内螺纹的连接管9螺纹连接，并通过右支撑杆11支撑。

离心机构主要由分布器12-18、扩散管12-8以及网笼12-20组成。扩散管12-8一端内部用于安装传动机构，另一端外壁上设置有多个均匀分布的孔，另一端的端部为一直径大于扩散管12-8本身的底座12-19，底座12-19可以与焊接在网笼12-20一端的安装盘进行连接；网笼12-20套在扩散管12-8带孔的外壁的外部。网笼12-20材料为铁丝网，铁丝网表面有硬度处理，保证了长期使用而不变形，铁丝网与两端的安装盘焊接形成中空的网笼，并通过一端的安装盘固定连接在扩散管12-8上。分布器12-18为设置在扩散管12-8内壁上，分布器12-18用轻质铁贴片焊接而成。分布器12-18的作用是将空心轴12-2喷口喷出的药液拨向四周，使药液更好的向外喷射。分布器的孔径略大于活门座12-16直径，确保单向阀打开时不阻碍活门座12-16的轴向移动。扩散管12-8上孔径较大，孔分布均匀，对药液进行一次扩散，药液甩到高速旋转的网笼12-20上进行二次扩散。扩散管12-8上孔的数量和大小、网笼12-20的直径和数目影响着喷雾雾滴的分散程度和粒径大小。

连接机构主要包括上壳体12-12、下壳体12-13及部分螺栓。上、下壳体套在扩散管12-8的外部，两侧各带有3个半圆形孔。叶片12-14安装时，拧开上壳体12-12的三个螺栓，上下壳体分开，如图3所示，叶片12-14的底部圆形部分卡进下壳体12-13的半圆形孔内，通过螺栓将上壳体12-12与下壳体12-13合紧，叶片12-14固定，且可以转动角度。下壳体12-13底部为圆盘型，与网笼12-20螺栓连接。

转速测量方法具体包括如下步骤：

第一步、将支撑台5摆放到高速风洞4装置出风口位置，通过螺栓连接将固定架底座6固定在支撑台5上，并通过左支撑杆7、连接件8将连接管9水平固定；

第二步、将带叶片的转笼喷头12空心轴10前端外螺纹与连接管9内螺纹相连，右支撑杆11顶部的方块卡住转笼喷头12空心轴10前端卡槽，使之在水平保持固定；拧开上壳体12-12的螺栓将叶片12-14安装并拧紧固定；调整连接件8和左支撑杆7的位置将带叶片的转笼喷头12设置于高速风洞4出风口处中心位置；

第三步、在带叶片的转笼喷头12的转笼上贴转速感应片；

第四步、打开风速控制台1从而驱动风机2工作产生气流，持续开机两分钟待气流达到稳定状态，稳定气流驱动叶片12-14转动进而带动转笼喷头12的转笼均匀转动；

第五步、利用转速计13记录此时转笼喷头12转笼的转速；

第六步、改变变量，改变风速控制台1电机频率即改变风速大小、改变叶片14安装角度（30°~75°），每改变一次参数变量记录一次转笼喷头12转笼的转速；

第七步、完成测试后，对转笼喷头12转笼转速数据进行统计处理。

完成测试后，对多种变量参数条件下的数据进行统计、对比分析，选出转笼雾化装置最优的转速以适应实际飞行作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，包括风速控制台、与风速控制台相连由风速控制台控制的风机、筒形的风洞、固定装置、转笼喷头、套设在转笼喷头上的叶片和转速计；

固定装置包括底座、左支撑杆、连接管和右支撑杆；左支撑杆一端垂直螺纹连接固定在底座上，另一端可活动的连接一连接管；连接管上具有一带有内螺纹的突出圆管部分，用于与转笼喷头上的空心轴外端外螺纹相连；右支撑杆一端垂直螺纹连接固定在底座上，另一端用以卡住转笼喷头的空心轴前端卡槽，使转笼喷头径向固定；

风洞的一端为朝向风洞送风的风机，另一端为由固定装置固定的带叶片的转笼喷头；

转速计通过贴在转笼喷头的网笼上的感应片记录转笼喷头在不同风速下的相应转速。

2.根据权利要求1所述的一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，所述叶片的安装角度可调节。

3.根据权利要求1所述的一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，所述风洞朝向风机的一端端口大于朝向固定在转笼喷头上的叶片的另一端端口。

4.根据权利要求1所述的一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，所述转笼喷头包括空心轴、扩散管、网笼以及上、下壳体；

扩散管一端内部用于安装支撑空心轴旋转的传动机构，外部套设上、下壳体；扩散管另一端外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；

空心轴一端连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔部分的扩散管内部；另一端为具有螺纹的自由端，用于与连接管连接；

扩散管、上、下壳体与网笼一起可相对空心轴旋转；

上、下壳体套于扩散管的外部，用于夹持安装可转动角度的叶片；下壳体底部为圆盘型，与网笼螺栓连接固定。

5.根据权利要求4所述的一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，转笼喷头还包括：空心轴一端喷口由套于喷口上的活门座封堵，该喷口外壁上设置有可阻挡活门座滑动时脱离的轴肩，轴肩与活门座抓持在轴肩上的钩部之间设置压缩的弹簧。

6.根据权利要求5所述的一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，扩散管的有孔部分的内部、空心轴喷口的外部设置一分布器。

7.根据权利要求6所述的一种转笼喷头转速测量装置，其特征在于，分布器的内径大于套设在喷口处的活门座的直径。

8.一种转笼喷头转速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、将底座摆放到高速风洞装置出风口位置，将左支撑杆、右支撑杆均垂直螺纹连接在底座上，将连接管一端水平连接固定在左支撑杆上；将带叶片的转笼喷头空心轴前端外螺纹与连接管另一端的内螺纹相连；右支撑杆卡住转笼喷头空心轴前端卡槽，使转笼喷头径向保持固定；

第二步、将叶片安装并固定夹持在上壳体与安装在转笼喷头网笼上的下壳体之间；调整连接管在左支撑杆上的固定位置，将带叶片的转笼喷头设置于高速风洞出风口处中心位置；

第三步、在带叶片的转笼喷头的转笼上贴转速感应片；

第四步、打开风速控制台驱动风机工作产生气流，持续开机两分钟待气流达到稳定状态，稳定气流驱动叶片转动进而带动转笼喷头的转笼均匀转动；

第五步、利用转速计记录此时转笼喷头转笼的转速；

第六步、改变变量，改变风速控制台电机频率即改变风速大小、改变叶片安装角度（30°~75°），每改变一次参数变量记录一次转笼喷头转笼的转速；

第七步、完成测试后，对转笼喷头转笼转速数据进行统计处理。

9.根据权利要求8所述的一种转笼喷头转速测量方法，其特征在于，叶片安装角度为30°~75°。