CN108548652B - 一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置 - Google Patents

一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，包括三个直线调节装置、旋转关节、承压板、气体压强传感器、三个位移传感器和底座。三个直线调节装置均为相同的丝杠传动，第一直线调节装置竖直连接在第三直线调节装置上，第二直线调节装置水平连接在第一直线调节装置上，第二直线调节装置一端连接第二电机，另一端设有端板，端板连接旋转关节的一端，旋转关节的另一端连接承压板，所述承压板的背面连接气体压强传感器。检测时，喷嘴对承压板的正面喷出有压气流，第一电机、第二电机和第三电机联动并带动承压板沿X、Y、Z三坐标运动，气体压强传感器捕捉并检测喷嘴在三维空间移动时有压气流在承压板运动区间的压强分布参数。

Description

一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置
技术领域
本发明涉及气体冲击射流的流动参数测量技术领域，具体涉及一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置。
背景技术
气体冲击射流广泛应用于吹除、干燥、冷流喷涂等作业领域。射流冲击物体表面所产生的压强大小及分布特征决定其作用效果，因此，准确的测量冲击射流产生的表面压强分布，对于射流性能的评估以及射流发生装置的设计优选，具有重要意义。若采用在物体表面布置多个传感器进行射流冲击表面压强的测量，受限于传感器的价格与数量、以及空间尺寸的限制，测量代价较大、并且空间分辨精度不够。虽然薄膜式传感器可直接测量表面压强分布，但其价格昂贵、量程与精度有限。并且由于射流冲击存在作用区域广泛、中心区域压强高，边界区域压强低的特点，故也难以采用单一量程的传感器实现整个冲击区域的高精度测量。此外，在实际操作中，气体射流冲击工况众多，上述传统的测量方案均难以实现高效、通用的测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供了一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置。
一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，包括第一直线调节装置1、第二直线调节装置2、第三直线调节装置3、旋转关节4、承压板5、气体压强传感器6和底座7。所述第一直线调节装置1为丝杠传动，包括第一电机11、丝杆13、第一连接板18和第一底板19，所述丝杆13通过丝杆螺母15连接第一连接板18，所述第一电机11驱动丝杆13旋转带动第一连接板18直线运动，第一底板19安装在第一直线调节装置1的下端。
所述第二直线调节装置2和第三直线调节装置3同样为丝杠传动，第二直线调节装置2包括第二电机21和第二连接板22，第二电机21驱动第二连接板22直线运动。第三直线调节装置3包括第三电机31和第三连接板32，第三电机31驱动第三连接板32直线运动。所述第三直线调节装置3水平安装在底座7的上平面。所述第一直线调节装置1通过第一底板19竖直连接在第三连接板32上，第三电机31带动第一直线调节装置1沿X轴方向运动。第二直线调节装置2通过第二连接板22水平连接在第一连接板18上，第一电机11带动第二直线调节装置2沿Z轴方向运动。所述第二直线调节装置2一端连接第二电机21，另一端设有端板23，端板23连接旋转关节4的一端，旋转关节4的另一端连接承压板5，所述承压板5的背面连接气体压强传感器6，第二电机21带动承压板5沿Y轴方向运动。检测时，喷嘴8对承压板5的正面喷出有压气流，第一电机11、第二电机21和第三电机31联动并带动承压板5沿X、Y、Z三坐标运动，气体压强传感器6捕捉并检测喷嘴8在三维空间移动时有压气流在承压板5运动区间的压强分布参数。
进一步限定的技术方案如下：
所述第一电机11通过联轴器12与丝杆13连接，丝杆13上安装丝杆螺母15，丝杆螺母15通过螺栓和第一滑块16连接，第一滑块16一侧通过螺栓与导轨滑块17连接，导轨滑块17安装于导轨14上，第一连接板18安装在导轨滑块17上，导轨14固定安装于第一直线调节装置1的箱体上。
所述旋转关节4包括第二底板41、立板42、旋转板43和连接螺栓44，所述第二底板41为长方形板，第二底板41的四角分别设有一个连接孔，利用螺栓通过连接孔将第二底板41连接到端板23上，所述立板42的一端垂直连接在第二底板41的中间位置，立板42的一端通过连接螺栓44铰接旋转板43的一端，旋转板43的另一端设有螺纹孔431。
所述承压板5为圆形板，承压板5中间位置设有中心孔51，所述中心孔51的一侧设有第一连接孔52，中心孔51的另一侧设有第二连接孔53，利用锁紧螺钉54通过中心孔51将承压板5连接到螺纹孔431上。
所述气体压强传感器6包括第一传感器61和第二传感器62，第一传感器61安装在第一连接孔52上，第二传感器62安装在第二连接孔53上。
所述第一电机11、第二电机21和第三电机31型号相同，均为MSMD021S41N，额定功率为200W，额定转速为600r/min,额定转矩为2.65N·m。
所述第一直线调节装置1、第二直线调节装置2和第三直线调节装置3上分别设有第一位移传感器110、第二位移传感器24、第三位移传感器33，均为拉绳式位移传感器。
本发明的有益技术效果是：
(1)通过三个直线调节装置实现承压板在三维空间的移动，并通过旋转关节调整承压板的角度，可以在喷嘴固定不移动的情况下，通过气体压强传感器实现对不同的喷嘴与承压板距离、不同的测量点与射流中心距离、不同的射流冲击角度的压强分布进行快速测量。
(2)通过三个位移传感器分别获得三个直线调节装置的移动位置，精确可靠。
(3)在只有两个气体压强传感器的情况下，测量点位置由三坐标移动平台的移动步长和旋转关节的旋转角度决定，摆脱了传统测压装置由传感器尺寸限制的不足。由于射流冲击存在中心区域压强高，外圆区域压强低的特点，故本发明采用一个大量程气体压强传感器，用于射流中心区域表面压强的测量，以及一个小量程气体压强传感器，用于外圆区域表面压强的测量，从而实现了整个冲击区域的高精度测量。
(4)本发明的适用性强，关键零部件可单独拆卸，模块化的组装工艺使得损坏部件能够进行快速更换。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明第一直线调节装置结构示意图。
图3为本发明第一直线调节装置和第三直线调节装置的连接示意图。
图4为本发明第一直线调节装置和第二直线调节装置的连接示意图。
图5为本发明旋转关节和冲击板件的连接示意图。
图6为本发明旋转关节结构示意图。
图7为本发明承压板结构示意图。
图8为本发明气体压强传感器安装示意图。
图9为气体射流垂直冲击承压板的状态图
图10为气体射流倾斜冲击承压板的状态图。
上图中序号：第一直线调节装置1、第一电机11、联轴器12、丝杆13、导轨14、丝杆螺母15、第一滑块16、导轨滑块17、第一连接板18、第一底板19、第一位移传感器110；第二直线调节装置2、第二电机21、第二连接板22、端板23、第二位移传感器24；第三直线调节装置3、第三电机31、第三连接板32、第三位移传感器33；旋转关节4、第二底板41、立板42、旋转板43、螺纹孔431、连接螺栓44；承压板5、中心孔51、第一连接孔52、第二连接孔53、锁紧螺钉54；气体压强传感器6、第一传感器61、第二传感器62；底座7、喷嘴8。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
参见图1，一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，包括第一直线调节装置1、第二直线调节装置2、第三直线调节装置3、旋转关节4、承压板5、气体压强传感器6和底座7。所述第一直线调节装置1、第二直线调节装置2、第三直线调节装置3均为相同的丝杠传动，第一直线调节装置1竖直连接在第三直线调节装置3上，第二直线调节装置2水平连接在第一直线调节装置1上。所述第二直线调节装置2一端连接第二电机21，另一端设有端板23，端板23连接旋转关节4的一端，旋转关节4的另一端连接承压板5，所述承压板5的背面连接气体压强传感器6。
参见图1～图4，所述第一电机11通过联轴器12与丝杆13连接，丝杆13上安装丝杆螺母15，丝杆螺母15通过螺栓和第一滑块16连接，第一滑块16一侧通过螺栓与导轨滑块17连接，导轨滑块17安装于导轨14上，第一连接板18安装在导轨滑块17上，导轨14固定安装于第一直线调节装置1的箱体上。所述第一电机11驱动丝杆13旋转带动第一连接板18直线运动，第一底板19安装在第一直线调节装置1的下端。
所述第二直线调节装置2和第三直线调节装置3同样为丝杠传动，第二直线调节装置2包括第二电机21和第二连接板22，第二电机21驱动第二连接板22直线运动。第三直线调节装置3包括第三电机31和第三连接板32，第三电机31驱动第三连接板32直线运动。所述第三直线调节装置3水平安装在底座7的上平面。所述第一直线调节装置1通过第一底板19竖直连接在第三连接板32上，第三电机31带动第一直线调节装置1沿X轴方向运动。第二直线调节装置2通过第二连接板22水平连接在第一连接板18上，第一电机11带动第二直线调节装置2沿Z轴方向运动。所述第二直线调节装置2一端连接第二电机21，另一端设有端板23，端板23连接旋转关节4的一端，旋转关节4的另一端连接承压板5，所述承压板5的背面连接气体压强传感器6，第二电机21带动承压板5沿Y轴方向运动。所述第一电机11、第二电机21和第三电机31型号相同，均为MSMD021S41N，额定功率为200W，额定转速为600r/min,额定转矩为2.65N·m。
参见图5～图8，所述旋转关节4包括第二底板41、立板42、旋转板43和连接螺栓44，所述第二底板41为长方形板，第二底板41的四角分别设有一个连接孔，利用螺栓通过连接孔将第二底板41连接到端板23上，所述立板42的一端垂直连接在第二底板41的中间位置，立板42的一端通过连接螺栓44铰接旋转板43的一端，旋转板43的另一端设有螺纹孔431。
所述承压板5为圆形板，承压板5中间位置设有中心孔51，所述中心孔51的一侧设有第一连接孔52，中心孔51的另一侧设有第二连接孔53，利用锁紧螺钉54通过中心孔51将承压板5连接到螺纹孔431上,为降低锁紧螺钉54对冲击射流影响，锁紧螺钉不伸出承压板5。
所述气体压强传感器6包括第一传感器61和第二传感器62，第一传感器61安装在第一连接孔52上，第二传感器62安装在第二连接孔53上。
第一位移传感器110、第二位移传感器24、第三位移传感器33采用相同的规格，使用拉绳式位移传感器，型号为WPS--X—500--V1/V2M,行程范围0～500mm,精度为±0.08％FS。第一直线调节装置1的移动位置由第三位移传感器33测量，第三位移传感器33上的不锈钢索沿水平方向连接到第一底板19上。第二直线调节装置2的移动位置由第一位移传感器110测量，第一位移传感器110的不锈钢索沿竖直方向连接到第二连接板22上。承压板5的移动位置由第二位移传感器24测量，第二位移传感器24上的不锈钢索沿水平方向连接到第二连接板22上。
所述气体压强传感器6采用小型气体压强传感器，其中第一传感器61采用NS-2系列，具有M5×0.5的螺纹接口，测压强范围为相对压强0KPa～200KPa；第二传感器62同样采用NS-2系列，具有M5×0.5的螺纹接口，测压强范围为相对压强0KPa～30KPa。
参见图9，检测时，喷嘴8对承压板5的正面喷出有压气流，第一电机11、第二电机21和第三电机31联动并带动承压板5沿X、Y、Z三坐标运动，气体压强传感器6捕捉并检测喷嘴8在三维空间移动时有压气流在承压板5运动区间的压强分布参数。
实施例二
参见图10，承压板5通过旋转关节4旋转一个角度，检测时，喷嘴8对承压板5的正面喷出有压气流，第一电机11、第二电机21和第三电机31联动并带动承压板5沿X、Y、Z三坐标运动，气体压强传感器6捕捉并检测喷嘴8在三维空间移动时有压气流在承压板5运动区间的压强分布参数。
以上内容并非对本发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，其特征在于：包括第一直线调节装置（1）、第二直线调节装置（2）、第三直线调节装置（3）、旋转关节（4）、承压板（5）、气体压强传感器（6）和底座（7）；
所述第一直线调节装置（1）为丝杠传动，包括第一电机（11）、丝杆（13）、第一连接板（18）和第一底板（19），所述丝杆（13）通过丝杆螺母（15）连接第一连接板（18），所述第一电机（11）驱动丝杆（13）旋转带动第一连接板（18）直线运动，第一底板（19）安装在第一直线调节装置（1）的下端；
所述第二直线调节装置（2）和第三直线调节装置（3）均为丝杠传动，第二直线调节装置（2）包括第二电机（21）和第二连接板（22），第二电机（21）驱动第二连接板（22）直线运动；第三直线调节装置（3）包括第三电机（31）和第三连接板（32），第三电机（31）驱动第三连接板（32）直线运动；
所述第三直线调节装置（3）水平安装在底座（7）的上平面；所述第一直线调节装置（1）通过第一底板（19）竖直连接在第三连接板（32）上，第三电机（31）带动第一直线调节装置（1）沿X轴方向运动；第二直线调节装置（2）通过第二连接板（22）水平连接在第一连接板（18）上，第一电机（11）带动第二直线调节装置（2）沿Z轴方向运动；所述第二直线调节装置（2）一端连接第二电机（21），另一端设有端板（23），端板（23）连接旋转关节（4）的一端，旋转关节（4）的另一端连接承压板（5），所述承压板（5）的背面连接气体压强传感器（6），第二电机（21）带动承压板（5）沿Y轴方向运动；
所述旋转关节（4）包括第二底板（41）、立板（42）、旋转板（43）和连接螺栓（44），所述第二底板（41）为长方形板，第二底板（41）的四角分别设有一个连接孔，利用螺栓通过连接孔将第二底板（41）连接到端板（23）上，所述立板（42）的一端垂直连接在第二底板（41）的中间位置，立板（42）的一端通过连接螺栓（44）铰接旋转板（43）的一端，旋转板（43）的另一端设有螺纹孔（431）；
所述承压板（5）为圆形板，承压板（5）中间位置设有中心孔（51），所述中心孔（51）的一侧设有第一连接孔（52），中心孔（51）的另一侧设有第二连接孔（53），利用锁紧螺钉（54）通过中心孔（51）将承压板（5）连接到螺纹孔（431）上；
所述气体压强传感器（6）为小型气体压强传感器，包括大量程的第一传感器（61）和小量程的第二传感器（62），第一传感器（61）安装在第一连接孔（52）上，第二传感器（62）安装在第二连接孔（53）上；
检测时，喷嘴（8）对承压板（5）的正面喷出有压气流，第一电机（11）、第二电机（21）和第三电机（31）联动并分别带动承压板（5）沿X、Y、Z三坐标运动，气体压强传感器（6）捕捉并检测喷嘴（8）在三维空间移动时有压气流在承压板（5）运动区间的压强分布参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，其特征在于：所述第一电机（11）通过联轴器（12）与丝杆（13）连接，丝杆（13）上安装丝杆螺母（15），丝杆螺母（15）通过螺栓和第一滑块（16）连接，第一滑块（16）一侧通过螺栓与导轨滑块（17）连接，导轨滑块（17）安装于导轨（14）上，第一连接板（18）安装在导轨滑块（17）上，导轨（14）固定安装于第一直线调节装置（1）的箱体上。
3.根据权利要求1所述的一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，其特征在于：所述第一电机（11）、第二电机（21）和第三电机（31）型号相同，均为MSMD021S41N，额定功率为200W，额定转速为600r/min,额定转矩为2.65N•m。
4.根据权利要求1所述的一种基于三坐标移动平台的气体冲击射流测压装置，其特征在于：所述第一直线调节装置（1）、第二直线调节装置（2）和第三直线调节装置（3）上分别设有第一位移传感器（110）、第二位移传感器（24）、第三位移传感器（33），均为拉绳式位移传感器。
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