CN107796593A - 一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于包括支撑连接部件、径向施力部件和轴向施力部件；以定量加压控制为理念，利用整体式框架结构的稳固性能，在材料选择上充分考虑温度对整体形变的影响，保证应变天平粘贴固化过程中实现各个分量定量加压控制；本发明的通用定量加压系统，解决了杆式风洞应变天平粘贴过程中加压力值无法量化的难题，同时解决了粘贴夹具通用性差以及单次加压分量不足的难题，并且避免了多次拆装带来的不便。提高了杆式风洞应变天平的粘贴质量与效率，同时节约了粘贴夹具的生产成本，有利于风洞试验质量与效益的提升。

Description

一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统

技术领域

本发明涉及杆式天平领域，具体来说涉及一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统。

背景技术

风洞应变天平粘贴过程中，对其测量元件表面的电阻应变计施加定量压力是保证天平具有良好性能的重要环节。目前广泛使用的风洞应变天平粘贴夹具不具备定量加压功能，夹具的结构形式及外形尺寸均按照特定天平的结构形式及尺寸定做，不同天平之间粘贴夹具的互换性差，无法实现粘贴夹具对所有杆式风洞应变天平粘贴实施的通用。另外，采用现有夹具每次只能同时对天平的两个分量实施加压，导致多次拆装带来的工作量增加的问题。

发明内容

本发明的目的是在上述现有技术的基础上提供一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，在风洞应变天平粘贴过程中，利用一台粘贴加压系统，实现不同尺寸、不同结构形式杆式天平单次多分量定量加压。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，包括支撑连接部件、径向施力部件和轴向施力部件；

所述支撑连接部件包括两个支撑座，连接在两个支撑座之间的四根主轴，两根主轴之间连接有副轴，主轴与副轴之间通过连轴器连接；

所述径向施力部件具有两组，每一组由两根副轴与主轴之间构成垂直于主轴的框架，每一个框架内设置有两组施力板和传力板，所述施力板于副轴固定连接，所述传力板通过直线轴承连接在副轴上，所述传力板上设置有可以滑动的滑动垫片；

所述轴向施力部件包括轴向施力板与轴向传力板，位于两组径向施力部件之间，所述轴向施力板和轴向传力板的四个角通过联轴器连接到主轴上，所述轴向传力板上设置有可以滑动的滑动垫片，

所述施力板轴向施力板上设置有施力元件，施力元件上安装有压力传感器可实时监测所施加力值大小，以此达到定量施压的目的。

在上述技术方案中，所述两个支撑座中一个为后支撑座，与主轴的末端通过螺纹固定连接，另一个支撑座为前支撑座，与主轴的前端活动连接。

在上述技术方案中，所述前支撑座上设置有带螺纹的通孔，所述主轴的前端穿过通孔，锁紧螺母套在主轴上与通孔螺纹连接。

在上述技术方案中，所述锁紧螺母的内部为光滑通孔，沿着锁紧螺母轴向上切有三个槽，每两个槽在锁紧螺母的径向上相隔120°。

在上述技术方案中，所述传力板上与轴向施力板上的滑动垫片均为燕尾槽结构。

在上述技术方案中，所述传力板上的滑动垫片沿着传力板横向移动，所述轴向施力板上的滑动垫片沿着轴向施力板纵向移动。

在上述技术方案中，所述径向施力部件与轴向径向施力部件通过连轴器沿着所述的主轴自由滑动，径向施力部件与轴向径向施力部件相互间的距离可以调节。

在上述技术方案中，每一个连轴器内均设置有直线轴承，所述直线轴承穿套在主轴上。

在上述技术方案中，所述前支撑座和后支撑座分别有四根临臂构成，相邻两根临臂之间的夹角为60°和120°。

在上述技术方案中，前支撑座上具有1:5的连接锥孔，后支撑座上具有1:10的连接锥孔。

本发明的工作原理：前支撑座、后支撑座的锥孔与天平的前后锥直接连接，或者间接通过钢套连接，四根主轴将前后支撑连接成一个整体，用四颗拉紧螺母固定抱死。起到固定天平的作用。连轴器把主轴与副轴紧密的连在一起，施力单元通过直线轴承与主轴、副轴连接，并且可以在主轴或副轴上自由滑动，以此来调节适合不同直径天平的空间距离。调整好施力部件的位置后，施力板的两端设计有Φ3孔和M3螺纹孔，用紧固螺钉抱紧固定。将施力板锁紧在副轴上，同时也将传力板的位置固定。轴向施力板同时也起到支撑主轴中部，防止主轴变形过大的作用。图3为法向施力组件：将施压组件移动到天平元件处，施力板和传力板内均安装有直线轴承方便调整至目标位置并且可以减少与副轴之间的摩擦力，保证施力准确。施力板上M3的紧固螺钉固定施力板的位置，确定天平应变计所需施力的区间，通过施力螺栓/施力螺母对传力板施加相应的力，通过滑动垫片传导至天平元件。施力螺母上安装有压力传感器可实时监测所施加力值的大小，以此达到定量施压的目的。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的通用定量加压系统，解决了杆式风洞应变天平粘贴过程中加压力值无法量化的难题，同时解决了粘贴夹具通用性差以及单次加压分量不足的难题，并且避免了多次拆装带来的不便。提高了杆式风洞应变天平的粘贴质量与效率，同时节约了粘贴夹具的生产成本，有利于风洞试验质量与效益的提升。

本发明实现杆式天平粘贴定量加压，多元应变计粘贴加压同时进行，研发的加压系统性能稳定，测值准确可靠，有效提高天平粘贴效率和一次成功率。

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是本发明定量加压系统的结构图；

图2该发明定量加压系统的整体布局图；

图3是锁紧螺母工作结构示意图；

图4是径向定量加压结构的侧视图；

其中：1是锁紧螺母，2是前支撑座，3是主轴，4是连轴器，5是施力板，6是传力板，7是滑动垫片，8是轴向传力板,9是直线轴承,10是轴向施力板，11是施力螺母（螺栓），12是紧固螺钉，13是副轴，14是后支撑座。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

图1和图2所示，是该发明定量加压系统的整体布局图，按各部件工作效果将此定量加压系统分为：支撑连接部件、径向施力部件和轴向施力部件几部分。四根主轴将前支撑座与后支撑座连接固定构成整个支撑部件的基本框架，施力部件在主轴上自由移动，到达指定的施力位置后通过施力部件上的锁紧装置固定位置，开始施加定量的力。由图1可以直观的看到轴向施力系统与径向施力系统互不干扰，可满足三分量同时加压。加压完毕后，可以通过旋转杆式天平再对另外三个分量实施加压，实施方便，操作简单。

图1中的主轴的末端为长5mm的M12mm外螺纹与后支撑座通过螺纹连接的方式紧固，确保了整个系统框架支撑系统稳定牢固。

图3中，锁紧螺母的结构简图：内部是光滑圆孔（与主轴是间隙配合），锁紧螺母的外螺纹段相隔120°切槽，锁紧螺母的末端是45°的倒角与前支撑座的内孔倒角一致，起导向的作用，同时利用锁紧螺母的预紧力将主轴夹紧，达到紧固前后支撑和天平的作用。其中，主轴的前端与前支撑座孔轴配合，锁紧螺母与前支撑座为螺纹连接。锁紧螺母与前支撑座通过螺纹拉紧的同时会压缩锁紧螺母的内径，进而将主轴抱死，达到锁紧并支撑整个装置骨架的目的。

如图4所示：两组径向施力部件分别位于前支撑座和后支撑座的内侧，其结构相同，现以其中一组为例：四组连轴器和与联轴器过盈配合的LB81625直线轴承分别贯穿在主轴上，两根长,200mm、Φ8mm的副轴分别连接两个连轴器，构成径向施力系统的基本框架。两块施力板与副轴孔轴间隙配合支撑在副轴上。

施力板两端皆设计有半开口的抱死结构，通过紧固螺钉将施力板固定在副轴上使之位置固定。

两块传力板分别位于两块施力板内侧，利用其内部镶嵌的LB81625直线轴承连接在副轴上，使之能够自由滑动，构成径向施力组合。这种连接方式提供了足够的缓冲空间，使得径向施力系统可以在主轴上自由移动而不会因为过多的连接造成系统滞涩。传力板上安装的滑动垫片是燕尾槽结构，可以平滑横向移动、更换，从而满足不同尺寸天平的粘贴需求。

轴向施力部件两组，位于径向施力部件的内侧，其作用是对杆式应变天平的轴向应变计加压。由于杆式应变天平轴向测力元件结构不同，其安装方法根据不同的结构而定：相对于轴向施力板，轴向传力板在外侧，或者在内侧。其工作原理与径向加压系统类似，区别在于轴向加压系统是在主轴上运动。

为了让加压系统适应更大范围尺寸天平的同时减小整体支架占用的空间并减小系统的整体重量，前支撑座、后支撑座相邻支臂夹角为60°或120°，相邻孔距为120mm、208mm，同时为了减小支撑系统的变形量，上下支臂之间添加加强筋。

主轴长度为500，直径为Φ8mm。其实际使用量由天平的尺寸（长度）决定，在此设计使用锁紧螺母与前支撑座利用锁紧螺母的预紧力及支撑座上的内锥孔改变锁紧螺母内径，从而改变锁紧螺母与主轴间的压紧量，进而将四根主轴锁紧以达到固定装夹之目的。

为了提高此装置适用范围：第一、传力板上安装燕尾槽结构的滑动垫片，可以平滑移动、更换，从而满足不同尺寸天平的粘贴需求；第二前支撑座、后支撑座分别为1:5、1:10的锥，大端内直径均为Φ70，直径较小的应变天平可以通过增加锥套达到使用目的。

材料选择：该装置所用材料除直线轴承为标准件外其它为30GrMnSiA，从而减小在升温过程中因天平与装置变形量不同而产生的应力。

本发明中的所有的连轴器中均设置有直线轴承，每一个的型号一致，因此文中出现连轴器和直线轴承是不同位置的相同结构。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于包括支撑连接部件、径向施力部件和轴向施力部件；

所述支撑连接部件包括两个支撑座，连接在两个支撑座之间的四根主轴，两根主轴之间连接有副轴，主轴与副轴之间通过连轴器连接；

所述径向施力部件具有两组，每一组由两根副轴与主轴之间构成垂直于主轴的框架，每一个框架内设置有两组施力板和传力板，所述施力板于副轴固定连接，所述传力板通过直线轴承连接在副轴上，所述传力板上设置有可以滑动的滑动垫片；

所述轴向施力部件包括轴向施力板与轴向传力板，位于两组径向施力部件之间，所述轴向施力板和轴向传力板的四个角通过联轴器连接到主轴上，所述轴向传力板上设置有可以滑动的滑动垫片；

所述施力板轴向施力板上设置有施力元件，施力元件上安装有压力传感器可实时监测所施加力值大小，以此达到定量施压的目的。

2.根据权利要求1所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述两个支撑座中一个为后支撑座，与主轴的末端通过螺纹固定连接，另一个支撑座为前支撑座，与主轴的前端活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述前支撑座上设置有带螺纹的通孔，所述主轴的前端穿过通孔，锁紧螺母套在主轴上与通孔螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述锁紧螺母的内部为光滑通孔，沿着锁紧螺母轴向上切有三个槽，每两个槽在锁紧螺母的径向上相隔120°。

5.根据权利要求1所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述传力板上与轴向施力板上的滑动垫片均为燕尾槽结构。

6.根据权利要求5所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述传力板上的滑动垫片沿着传力板横向移动，所述轴向施力板上的滑动垫片沿着轴向施力板纵向移动。

7.根据权利要求1所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述径向施力部件与轴向径向施力部件通过连轴器沿着所述的主轴自由滑动，径向施力部件与轴向径向施力部件相互间的距离可以调节。

8.根据权利要求7所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于每一个连轴器内均设置有直线轴承，所述直线轴承穿套在主轴上。

9.根据权利要求1所述的一种通用杆式风洞应变天平粘贴定量加压系统，其特征在于所述前支撑座和后支撑座分别有四根临臂构成，相邻两根临臂之间的夹角为60°和120°。