CN108051177A - 一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，包括：转窗、基座、支撑梁、轴、衬垫。为方便支撑梁与转窗链接，一根轴穿过左右转窗的圆心。同时在转窗的左右两侧设置两对支撑梁，其中一对支撑梁为水平的，一端由三个螺栓固定于基座上，另一端为圆环；另一对支撑梁为竖直的，结构与水平梁一致。两对支撑梁的圆环与轴之间各布置一个轴承，通过轴承与轴连接。由于同一侧的两根支撑梁与轴相连的一端轴向上并没有处于同一个轴向位置的平面，所以设置四个螺孔，保证水平与竖直方向的轴向位置上的固定。而支撑梁的另一端由于在轴向上也没有与基座处于同一个平面，所以各布置一个衬垫以起到固定作用。

Description

一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机领域，涉及一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，用于在燃气涡轮发动机领域进行平面叶栅实验。

背景技术

风洞是用来产生人造气流的管道，主要用于空气动力学的实验。其中，平面叶栅风洞是用于设计燃气涡轮发动机的重要实验设备，为压气机和涡轮的设计提供了重要的实验依据。

叶栅风洞的转窗为一边缘为圆弧的近似扇形结构，需要做旋转运动。传统的叶栅风洞转窗支承机构一般分为两种。第一种是在基座与转窗接触面上设置凹槽，将转窗与基座上的凹槽配合以实现轴向与径向的固定；第二种是在基座上布置一段或多段圆弧导轨，然后将转窗固定于圆弧导轨上。

但是，这两种方案都有明显的缺点：第一种方案中，转窗对基座会产生较大的压力，从而产生较大的摩擦力，这使转窗的旋转变得十分困难；而第二种方案虽然可以很好地控制导轨和转窗之间的摩擦力，但是由于圆弧导轨价格高昂，制造成本会大大增加，这对教学用平面叶栅风洞实验台来说是很难接受的。另外，对于卧式平面叶栅风洞实验台，这两种方案都只能消除转窗向下的自由度，如果将卧式改为立式，两种方案都无法起到支承固定作用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，用于解决以下问题：

1.提高转窗支撑机构的强度、刚度和转动精度；

2.在不提高制造成本的前提下减小转窗与基座之间摩擦力；

3.实现一种实验段结构同时支持立式和卧式两种布局方式。

技术方案

一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，其特征在于包括右基座、左基座、第一支撑梁、第二支撑梁、第三支撑梁、第四支撑梁、中心轴、第一衬垫、第二衬垫、第三衬垫和第四衬垫；中心轴从右至左依次穿过第一支撑梁、第二支撑梁、右转窗、右基座、左基座、左转窗、第四支撑梁、第三支撑梁；第一支撑梁和第三支撑梁水平放置，第二支撑梁和第四支撑梁垂直放置，第一支撑梁的一端通过第一衬垫固定在右基座上，另一端通过轴承安装在中心轴上，第二支撑梁的一端通过第二衬垫固定在右基座上，另一端通过轴承安装在中心轴上，第三支撑梁的一端通过第三衬垫固定在左基座上，另一端通过轴承安装在中心轴上，第四支撑梁的一端通过第四衬垫固定在左基座上，另一端通过轴承安装在中心轴上，第一支撑梁和第二支撑梁在中心轴上的一端通过螺栓固连，第三支撑梁和第四支撑梁在中心轴上的一端通过螺栓固连。

所述的右基座上开有与右转窗接触的凹槽以控制右转窗的轴向位置；所述的左基座上开有与左转窗接触的凹槽以控制左转窗的轴向位置。

有益效果

本发明提出的一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，有益效果如下：

(1)转窗的重力由四根支撑梁承担，减少了转窗与基座之间的摩擦力；

(2)左右两侧各布置的两根轴与基座之间形成稳定的三角形支承结构，消除了转窗除绕轴心旋转外的所有自由度，使这个机构即适用于卧式实验台也适用于立式实验台；

(3)整个支承机构生产成本低，制造工艺简单，十分适用于教学用平面叶栅风洞实验台。

附图说明

图1为本发明一种基于连杆结构的转窗支承机构主视图。

图2为本发明一种基于连杆结构的转窗支承机构左视图。

图3为本发明一种基于连杆结构的转窗支承机构俯视图。

图4为本发明中转窗之间轴的左视图。

图中：

1-右转窗、2-右基座、3-第一支撑梁、4-第二支撑梁、5-第三支撑梁、6-第四支撑梁、7-中心轴、8-第一衬垫、9-第二衬垫、10-第三衬垫、11-第四衬垫、12-左基座。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明的技术方案是通过两对连杆来支承叶栅转窗。主要部件包括：转窗、基座、支撑梁、轴、衬垫。为方便支撑梁与转窗链接，一根轴穿过左右转窗的圆心。同时在转窗的左右两侧设置两对支撑梁，其中一对支撑梁为水平的，一端由三个螺栓固定于基座上，另一端为圆环；另一对支撑梁为竖直的，结构与水平梁一致。两对支撑梁的圆环与轴之间各布置一个轴承，通过轴承与轴连接。由于同一侧的两根支撑梁与轴相连的一端轴向上并没有处于同一个轴向位置的平面，所以设置四个螺孔，保证水平与竖直方向的轴向位置上的固定。而支撑梁的另一端由于在轴向上也没有与基座处于同一个平面，所以各布置一个衬垫以起到固定作用。

参见图4，在左右转窗的旋转中心插入一根中心轴，中心轴7的中部A部分直径为14mm，长度为100mm，这一部分的长度等于左右转窗的轴向距离。在A的两侧为直径12mm，长度为8mm的B部分，这一部分的长度等于左右转窗的厚度。D部分的直径为10mm，长度为16.5mm，用于放置两个轴承。C部分和E部分为螺纹区，在螺纹区上设置三个螺母用于固定转窗和轴承的轴向位置。

参见图1，在左右转窗的外侧各设置两根支撑梁，其中第一支撑梁3与第三支撑梁5水平，第二支撑梁4、第四支撑梁6竖直。支撑梁的一端由三根螺栓固定于基座上，可以承受力和力矩，另一端套于轴7上，其间布置一个轴承。两根支撑梁连接轴承的一端由四根周向均布的螺栓固定，这样的话两根梁与基座就能形成稳定的三角形结构。由于第一支撑梁3位于右基座2的外侧，第二支撑梁4又位于第一支撑梁3的外侧，所以需要在每根支撑梁与基座的连接处需要设置一个衬垫，分别为第一衬垫8、第二衬垫9、第三衬垫10、第四衬垫11，衬垫通过螺栓与基座固连。从空间位置关系上，以轴为基准，从内到外分别是转窗1，衬垫，支撑轴4、6，支撑轴3、5。

所述转窗为两个扇形平板，其圆心与轴连接。

所述支撑梁为一端开有圆孔的长方体，套于轴上；另一端通过若干螺栓与基座固连。

所述衬垫为长方体，通过螺栓固连于基座和支撑梁之间。

所述基座为置于转窗外侧的两块平板，与转窗处于相同的轴向位置，基座与转窗接触处开有凹槽以控制转窗的轴向位置。

在左右两基座之间设有手轮，手轮的转动通过蜗轮蜗杆减速器带动小齿轮和大齿轮转动，其中蜗轮蜗杆减速器固连于基座上，小齿轮与大齿轮外啮合，大齿轮为圆心角为54°、与转窗同半径的齿轮的一部分，并与转窗以相同的角速度转动。大齿轮与转窗固连，因此齿轮组会带动转窗绕轴心转动。这部分内容不属于本发明的保护内容，仅以帮助理解转窗的运动过程。

Claims (2)

1.一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，其特征在于包括右基座(2)、左基座(12)、第一支撑梁(3)、第二支撑梁(4)、第三支撑梁(5)、第四支撑梁(6)、中心轴(7)、第一衬垫(8)、第二衬垫(9)、第三衬垫(10)和第四衬垫(11)；中心轴(7)从右至左依次穿过第一支撑梁(3)、第二支撑梁(4)、右转窗、右基座(2)、左基座(12)、左转窗、第四支撑梁(6)、第三支撑梁(5)；第一支撑梁(3)和第三支撑梁(5)水平放置，第二支撑梁(4)和第四支撑梁(6)垂直放置，第一支撑梁(3)的一端通过第一衬垫(8)固定在右基座(2)上，另一端通过轴承安装在中心轴(7)上，第二支撑梁(4)的一端通过第二衬垫(9)固定在右基座(2)上，另一端通过轴承安装在中心轴(7)上，第三支撑梁(5)的一端通过第三衬垫(10)固定在左基座(12)上，另一端通过轴承安装在中心轴(7)上，第四支撑梁(6)的一端通过第四衬垫(11)固定在左基座(12)上，另一端通过轴承安装在中心轴(7)上，第一支撑梁(3)和第二支撑梁(4)在中心轴(7)上的一端通过螺栓固连，第三支撑梁(5)和第四支撑梁(6)在中心轴(7)上的一端通过螺栓固连。

2.根据权利要求1所述的一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，其特征在于所述的右基座(2)上开有与右转窗接触的凹槽以控制右转窗的轴向位置；所述的左基座(12)上开有与左转窗接触的凹槽以控制左转窗的轴向位置。