CN109238626A - 一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构 - Google Patents

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张铮
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Abstract

本发明公开了一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，由转窗、基座、支撑梁、轴和衬垫组成；支撑梁与转窗链接，通过轴穿过左右转窗的圆心孔，在转窗的两侧设有两对支撑梁，其中一对支撑梁为水平向，另一对支撑梁为竖直向；支撑梁一端通过螺栓固定于基座上，另一端为圆环。转窗的重力由支撑梁承担，可提高转窗支撑机构的强度、刚度和转动精度；在不增加制造成本的前提下减小转窗与基座之间摩擦力；两侧支撑梁与基座之间形成稳定的三角形支承结构，消除转窗除绕轴心旋转外的所有自由度，使该机构既适用于卧式实验台也适用于立式实验台；支承机构生产成本低，制造工艺简单，特别适用于教学用平面叶栅风洞实验台。

Description

一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机实验设备技术领域，具体地说，涉及一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构。
背景技术
风洞是用来产生、模拟气流的，用于空气动力学的实验设备。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重要的实验依据。
叶栅风洞的转窗为一边缘带有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: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；另一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，这两种转窗支承结构都有明显的不足:在第一种结构中，转窗对基座会产生较大的压力，从而产生较大的摩擦力，使转窗的旋转变得非常困难；而在第二种结构虽然可以很好地控制导轨和转窗之间的摩擦力，但是，由于圆弧导轨价格昂贵，制造成本会大大增加，这对教学用平面叶栅风洞实验设备来说是较难接受的。此外，对于卧式平面叶栅风洞实验设备，该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，两种结构都无法起到支承固定作用。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构；该支承机构工艺简单，重力由支撑梁承担，以减小各另部件间的摩擦力；机构实验段结构既适用于卧式实验台也适用于立式实验台，生产成本低，特别适用于教学用平面叶栅风洞实验台。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括转窗、基座、第一支撑梁、第二支撑梁、第三支撑梁、第四支撑梁、轴、第一衬垫、第二衬垫、第三衬垫、第四衬垫，其特征在于所述转窗为扇形平板，两转窗的圆心处设有圆心孔与轴相连接，在两转窗的两侧分别设有两对支撑梁，其中，第一支撑梁与第三支撑梁为水平向，第二支撑梁、第四支撑梁为竖直向；
所述支撑梁为一端有圆孔的长方体，支撑梁通过轴承安装在轴上并通过周向均布的螺孔、螺栓固定，支撑梁另一端与基座通过螺栓固连，两侧支撑梁与基座形成三角形支承结构，用于消除转窗除绕轴心旋转外的所有自由度；第一支撑梁位于基座的外侧，第二支撑梁位于第一支撑梁的外侧，每根支撑梁与基座的连接处设有衬垫；
所述第一衬垫、第二衬垫、第三衬垫和第四衬垫为结构相同的长方体，多个衬垫分别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，且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。
所述轴为以中间部位两边对称的台阶轴结构，中间部位的长度等于两转窗的轴向距离，靠近轴中间部位两侧的轴向长度等于两转窗的厚度，连接依次为螺纹段、轴承放置部位、螺纹段，在两处螺纹段上有螺母配合用于固定转窗和轴承的轴向位置。
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，由转窗、基座、支撑梁、轴和衬垫组成；支撑梁与转窗链接，通过轴穿过左右转窗的圆心，在转窗的两侧设置有两对支撑梁，其中一对支撑梁为水平向，另一对支撑梁为竖直向，支撑梁一端通过螺栓固定于基座上，另一端为圆环；转窗的重力由四根支撑梁承担，可提高转窗支撑机构的强度、刚度和转动精度；在不增加制造成本的前提下减小转窗与基座之间摩擦力；两侧支撑梁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，使该机构既适用于卧式实验台也适用于立式实验台；支承机构生产成本低，制造工艺简单，特别适用于教学用平面叶栅风洞实验台。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构作进一步的详细说明。
图1为本发明基于连杆结构的转窗支承机构示意图。
图2为本发明基于连杆结构的转窗支承机构左视图。
图3为本发明基于连杆结构的转窗支承机构俯视图。
图4为本发明的转窗之间轴的示意图。
图中
1.转窗 2.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.轴 8.第一衬垫 9.第二衬垫 10.第三衬垫 11.第四衬垫
A.轴的中间部位 B.轴中间部位两侧的轴向长度段 C.螺纹段
D.轴承放置部位段 E.螺纹段
具体实施方式
本实施实例是一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构。
参阅图1～图4，本实施实例基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，由转窗1、基座2、第一支撑梁3、第二支撑梁4、第三支撑梁5、第四支撑梁6、轴7、第一衬垫8、第二衬垫9、第三衬垫10、第四衬垫11组成；其中，转窗1为扇形平板，两转窗的圆心处设有圆心孔与轴7相连接，在两转窗的两侧分别设有两对支撑梁，其中，第一支撑梁3与第三支撑梁5为水平向，第二支撑梁4、第四支撑梁6为竖直向。本实施实例中，支撑梁为一端有圆孔的长方体，支撑梁通过轴承安装在轴7上并通过周向均布的螺孔、螺栓固定，支撑梁另一端与基座2通过螺栓固连，两侧支撑梁与基座形成三角形支承结构，用于消除转窗除绕轴心旋转外的所有自由度，第一支撑梁3位于基座2的外侧，第二支撑梁4位于第一支撑梁3的外侧，每根支撑梁与基座2的连接处设有衬垫。
本实施实例中，第一衬垫8、第二衬垫9、第三衬垫10和第四衬垫11为结构相同的长方体，多个衬垫分别通过螺栓固连于基座2和支撑梁之间。基座为置于转窗外侧的两块平板，且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。
操作过程
本实施实例中，在左右转窗的旋转中心插入一根轴，轴7为以中间部位两边对称的台阶轴结构，轴7的中间部位A直径为14mm，长度为100mm，中间部位的长度等于两转窗的轴向距离。靠近轴7中间部位两侧的轴向长度B段等于两转窗的厚度，B段直径为12mm，长度为8mm；轴承放置部位D段的直径为10mm，长度为16.5mm；在螺纹段C和螺纹段E上有螺母配合用于固定转窗和轴承的轴向位置。
如图1所示，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水平向，第二支撑梁4、第四支撑梁6竖直向。支撑梁的一端由三根螺栓固定于基座2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2就能形成稳定的三角形结构。由于支撑梁第一3位于基座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2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，第二支撑梁4、第四支撑梁6，第一支撑梁3、第三支撑梁5。

Claims (2)

1.一种基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，包括转窗、基座、第一支撑梁、第二支撑梁、第三支撑梁、第四支撑梁、轴、第一衬垫、第二衬垫、第三衬垫、第四衬垫，其特征在于:所述转窗为扇形平板，两转窗的圆心处设有圆心孔与轴相连接，在两转窗的两侧分别设有两对支撑梁，其中，第一支撑梁与第三支撑梁为水平向，第二支撑梁、第四支撑梁为竖直向；
所述支撑梁为一端有圆孔的长方体，支撑梁通过轴承安装在轴上并通过周向均布的螺孔、螺栓固定，支撑梁另一端与基座通过螺栓固连，两侧支撑梁与基座形成三角形支承结构，用于消除转窗除绕轴心旋转外的所有自由度；第一支撑梁位于基座的外侧，第二支撑梁位于第一支撑梁的外侧，每根支撑梁与基座的连接处设有衬垫；
所述第一衬垫、第二衬垫、第三衬垫和第四衬垫为结构相同的长方体，多个衬垫分别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，且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。
2.根据权利要求1所述的基于连杆结构的叶栅风洞转窗支承机构，其特征在于:所述轴为以中间部位两边对称的台阶轴结构，中间部位的长度等于两转窗的轴向距离，靠近轴中间部位两侧的轴向长度等于两转窗的厚度，连接依次为螺纹段、轴承放置部位、螺纹段，在两处螺纹段上有螺母配合用于固定转窗和轴承的轴向位置。
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