CN109540534A - 用于航空发动机叶片fod模型的连续弹体发射装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置及方法,属于航空发动机外物撞击振动响应试验技术领域。该装置包括顶升模块、投料模块、发射模块和测试模块。所述的投料模块、发射模块和测试模块依次相连,并安装在顶升模块上;所述的一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置即可实现多个外物连续发射,又可对撞击叶片的位置进行调整;本发明适用于航空发动机叶片的FOD模型试验,解决了现有发射装置使用方法复杂、无法完成多外物连续撞击和无法调整模拟外物撞击叶片位置等问题。

Description

用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置及方法
技术领域
本发明属于航空发动机外物撞击振动响应试验技术领域,特别是设计一种用于航空发动机叶片FOD(Foreign Object Damage)模型的连续弹体发射装置及方法。
背景技术
航空发动机叶片受外物撞击是飞机较为严重的飞行事故,以鸟撞为例,全世界每年将近发生1万次以上事故,被国际航空联合会升级为“A”类航空灾难。由于该问题属于复杂非线性冲击动力学问题,涉及到冲击载荷、流固耦合、固固耦合、几何非线性、材料非线性以及瞬态动力学等。目前的理论分析方法根本无法解决此类问题,因此试验研究是此类问题最有效的解决方法。由于其工作环境复杂、外物形状不一、以及发动机结构昂贵等因素,因此模型试验的选用具有重要意义。
目前常用的鸟撞试验台大多以空气炮的方式发射模拟弹体,其不足之处在于一次试验只能发射一枚模拟弹体、且撞击位置固定、发射装置气密性要求高、弹体的装载较为繁琐等。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置及方法,本发明不仅可以单次发射多个模拟弹体、也通过控制电机转速和摩擦轮尺寸控制弹体的发射速度、还可以通过调升发射装置的高度来实现对不同位置叶片的撞击。这种发射装置功能更为全面,较现有方法降低了实验成本,同时缩短了实验周期。
为了实现上述的目的,本发明采用如下技术方案:
一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置,该连续弹体发射装置包括顶升模块、投料模块、发射模块和测试模块。所述的顶升模块用于对炮筒的发射高度进行调节,来对模拟弹体撞击叶片的位置进行调整,从而探究不同撞击位置(高度)对叶片动力学特性的影响;顶升模块包括试验台底座、步进电机、型材、升降台、丝杠、丝杠母、光轴、滑块、第一联轴器、顶部支撑板、蜗轮、蜗杆、电机支承座、V型带和V带轮;所述的型材固定于顶部支撑板与试验台底座之间,用于支撑所有结构;试验台底座与顶部支撑板之间设置两根丝杠和两根光轴,两根丝杠或两根光轴呈中心对称布置;升降台被丝杠和光轴穿过,且分别通过丝杠母和滑块与丝杠和光轴相配合,确保能在试验台底座与顶部支撑板之间上下运动;所述的步进电机通过电机支承座固定在试验台底座上,步进电机的输出轴通过第一联轴器与蜗杆相连接,进行力和扭矩的传递;蜗轮固定在一根丝杠上,通过与蜗杆的配合带动丝杠进行旋转;两根丝杠上分别设置V带轮,V带轮位于蜗轮的下方,两个V带轮之间通过V型带相连;步进电机正反方向旋转,使前后两个丝杠实现同步转动;进而改变升降台的高度。
所述的光轴用于保证升降台运行的稳定性与准确性,另外采用蜗轮蜗杆传动机构可以保证在电机静止状态时升降台不会因重力下降。
所述的投料模块包括弹槽支承底板、弹槽支撑顶板、第一电机支撑座、刚性联轴器、伺服电机、旋转弹槽、铝型材、模拟弹体和钢管;所述的弹槽支承底板和弹槽支撑顶板分别通过钢管和铝型材固定在升降台上;旋转弹槽设置于弹槽支承底板和弹槽支撑顶板之间,伺服电机通过第一电机支撑座固定在弹槽支撑顶板上;伺服电机通过刚性联轴器使旋转弹槽进行转动,弹槽支承底板和弹槽支撑顶板上均开设与旋转弹槽开口尺寸相一致的开口,当旋转弹槽的开口正好与弹槽支撑顶板的开口相吻合时,模拟弹体便可全部放入到旋转弹槽中;同时,当弹槽支承底板的开口与旋转弹槽的开口相吻合时,模拟弹体便依次掉落到炮筒中。
所述的发射模块包括炮筒、炮筒支承座、钢管、驱动电机、第二电机支撑座、第二联轴器、主动轴、从动轴、主动同步带轮、从动同步带轮A、从动同步带轮B、从动同步带轮C、从动同步带轮D、从动同步带轮E、同步带A、同步带B、同步带C、同步带D、齿轮轮系、齿轮轴、齿轮轴支承座、角接触球轴承、摩擦轮和模拟弹体;所述的炮筒通过炮筒支承座固定在升降台上,筒身两侧分别开设三个窗口;驱动电机通过第二电机支承座固定于弹槽支承底板上;主动轴和从动轴设置于升降台与弹槽支承底板之间,位于炮筒两侧,其中,炮筒的左侧设置一根主动轴和两根从动轴,一根主动轴和两根从动轴的下端依次设有主动同步带轮、从动同步带轮A、从动同步带轮B,上端均套设摩擦轮,且摩擦轮均与炮筒筒身上的窗口相对应;炮筒的右侧与左侧相对应设置三根从动轴,三根从动轴的上端均套设摩擦轮,下端依次设有从动同步带轮C、从动同步带轮D和从动带轮E;主动轴的上端通过第二联轴器与驱动电机相连,主动轴的下端以及所有从动轴的上下两端均通过角接触球轴承分别与升降台、弹槽支承底板相连;主动同步带轮与从动同步带轮A之间、从动同步带轮A与从动同步带轮B之间分别安装同步带A、同步带B;从动同步带轮C与从动同步带轮D之间、从动同步带轮D与从动带轮E之间安装同步带C、同步带D;主动轴和与主动轴对称的从动轴之间设置齿轮轴支承座,齿轮轴支承座与升降台之间设置两根齿轮轴,两根齿轮轴与主动轴位于同一条直线;主动轴、两根齿轮轴、与主动轴对称的从动轴的同一高度处分别套设齿轮,四个齿轮彼此之间构成齿轮轮系;
驱动电机经第二联轴器带动主动轴转动,主动轴通过键将力和扭矩传递到主动同步带轮上,经同步带A和同步带B的传递,从动同步带轮A和从动同步带轮B开始进行旋转;进而通过齿轮轮系的传动,主动轴又将运动传递至从动同步带轮C所在的从动轴上,通过同步带C和同步带D的带动,从动同步带轮D和从动带轮E开始进行旋转,所有从动同步带轮的转动均可带动其所在的从动轴的转动;最终主动轴和从动轴通过键可将力和扭矩传递到摩擦轮上;因齿轮轮系中的齿轮全部一致且主动同步带轮和从动同步带轮C的尺寸也全部一致,故主动同步带轮和从动同步带轮C的旋转速度相一致,其所在轴的旋转速度也一致;从动同步带轮A和从动同步带轮D彼此对应、尺寸一致;从动同步带轮B和从动同步带轮E彼此对应,尺寸一致;所以炮管两侧相对应位置的摩擦轮旋转速度一致;又因为主动同步带轮、从动同步带轮和从动同步带轮B之间的尺寸具有差异,所以不同轴上摩擦轮所获得速度也是不一致的,模拟弹体经过摩擦轮的分级加速,将模拟弹体射出。通过调节驱动电机的转速的快慢,对模拟弹体射出的速度进行控制。
所述的测试模块包括投料计数器、光电开关和行程开关;所述的投料计数器设置于旋转弹槽的开口位置,对模拟弹体掉落的数量进行监测;光电开关设置于炮筒的发射出口位置,对模拟弹体射出的速度进行监测;行程开关设置于滑块可运行的上下极限位置,对升降台的高度进行控制。
同侧的三个同步带轮的齿数不同,且越靠近旋转弹槽的齿数越大,实现分级加速的功能,并避免模拟弹体受摩擦力破坏;异侧相对位置的同步带轮的齿数相同,保证两侧对应摩擦轮的转速相同,避免模拟弹体的运动方向发生偏离。
一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射方法,步骤如下:
步骤一:针对不同的撞击位置对发射装置进行高度调节;
通过步进电机带动丝杠的旋转,从而使升降台在丝杠母的带动下进行上下移动,光轴和滑块的配合保证升降台运行的稳定性与准确性,另外采用蜗轮蜗杆传动机构可以保证在步进电机静止状态时升降台不会因重力下降。
步骤二:将多个模拟弹体同时运送到发射模块中;
通过控制伺服电机的精确转动,保证弹匣开口准确地停留在旋转弹槽的计数槽开口上,使得模拟弹体直接进入旋转弹槽中。当弹匣中模拟弹体全部落入旋转弹槽后,伺服电机继续进行转动,待旋转弹槽的出口与炮筒处的缺口相重合时,发射模块便可对多个模拟弹体进行发射。
步骤三:对多个模拟弹体进行发射;
驱动电机通过第二联轴器带动主动轴旋转,通过同侧的同步带以及从动同步带轮,来带动同侧的摩擦轮进行同方向旋转。同时,通过由四个相同齿数的直齿外齿轮组成的齿轮轮系,带动主动轴异侧的从动轴进行反向旋转,掉落到炮筒中的模拟弹体与摩擦轮之间产生摩擦力,此摩擦力通过摩擦轮的自身旋转产生向叶片方向的外力,进而进行加速运动,射向风扇叶片。
本发明具有以下有益效果:
本发明是一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置,采用了全新的设计方案,解决现有发射装置体积庞大、操作复杂、无法完成连续多次撞击、撞击位置不可调等问题。由于采用多体发射装置来模拟外物连续撞击的工况,更贴近实际情况,通过摩擦轮控制弹体的撞击速度来实现不同速度外物对于叶片的影响,并可以通过调升发射装置的位置来实现对不同位置叶片的撞击。对于外物撞击的模拟,通过旋转弹槽的使用既可实现单个外物对于叶片的撞击测试,又可以完成连续多个外物对叶片进行撞击的测试。
附图说明
图1为本发明一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置整体结构示意图;
图2为本发明一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置顶升模块示意图;
图3为本发明一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置投料模块示意图;
图4为本发明一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置发射模块结构示意图;
图中:1顶升模块;2投料模块;3发射模块;4测试模块;101试验台底座;102步进电机;103型材;104升降台;105丝杠;106丝杠母;107光轴;108滑块;109第一联轴器;110顶部支撑板;111蜗轮;112蜗杆;113电机支承座;114V型带;115V带轮;201弹槽支承底板;202弹槽支撑顶板;203第一电机支撑座;204刚性联轴器;205伺服电机;206旋转弹槽;207铝型材;208模拟弹体;301炮筒;302炮筒支承座;303钢管;304驱动电机;305第二电机支撑座;306第二联轴器;307主动轴;308从动轴;309主动同步带轮;310从动同步带轮A;311从动同步带轮B;312从动同步带轮C;313从动同步带轮D;314从动同步带轮E;315同步带A;316同步带B;317同步带C;318同步带D;319齿轮轮系;320齿轮轴;321齿轮轴支承座;322角接触球轴承;323摩擦轮;324电机支撑板。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,本发明所述的一种航空发动机叶片FOD模型试验台整体结构,包括顶升模块1、发射模块2、投料模块3和测试模块4;测试模块4用与对顶升模块1、发射模块2、投料模块3中相关的数据进行记录和检测。
如图2所示,所述的顶升模块1用于对炮筒301的发射高度进行调节,来对模拟弹体208撞击叶片的位置进行调整,从而探究不同撞击位置(高度)对叶片动力学特性的影响;顶升模块1包括试验台底座101、步进电机102、型材103、升降台104、丝杠105、丝杠母106、光轴107、滑块108、第一联轴器109、顶部支撑板110、蜗轮111、蜗杆112、电机支承座113、V型带114和V带轮115;所述的型材103固定于顶部支撑板110与试验台底座101之间,用于支撑所有结构;试验台底座101与顶部支撑板110之间设置两根丝杠105和两根光轴107,两根丝杠105或两根光轴107呈中心对称布置;升降台104被丝杠105和光轴107穿过,且分别通过丝杠母106和滑块108与丝杠105和光轴107相配合,确保能在试验台底座101与顶部支撑板110之间上下运动;所述的步进电机102通过电机支承座113固定在试验台底座101上,步进电机102的输出轴通过第一联轴器109与蜗杆112相连接,进行力和扭矩的传递;蜗轮111固定在一根丝杠105上,通过与蜗杆111的配合带动丝杠105进行旋转;两根丝杠105上分别设置V带轮115,V带轮115位于蜗轮112的下方,两个V带轮115之间通过V型带114相连;步进电机102正反方向旋转,使前后两个丝杠105实现同步转动;进而改变升降台104的高度。
所述的光轴107用于保证升降台104运行的稳定性与准确性,另外采用蜗轮蜗杆传动机构可以保证在电机静止状态时升降台不会因重力下降。
如图3所示,所述的投料模块2包括弹槽支承底板201、弹槽支撑顶板202、第一电机支撑座203、刚性联轴器204、伺服电机205、旋转弹槽206、铝型材207、模拟弹体208和钢管303;所述的弹槽支承底板201和弹槽支撑顶板202分别通过钢管303和铝型材207固定在升降台104上;旋转弹槽206设置于弹槽支承底板201和弹槽支撑顶板202之间,伺服电机205通过第一电机支撑座203固定在弹槽支撑顶板202上;伺服电机205通过刚性联轴器204使旋转弹槽206进行转动,弹槽支承底板201和弹槽支撑顶板202上均开设与旋转弹槽206开口尺寸相一致的开口,当旋转弹槽206的开口正好与弹槽支撑顶板202的开口相吻合时,模拟弹体208便可全部放入到旋转弹槽206中;同时,当弹槽支承底板201的开口与旋转弹槽206的开口相吻合时,模拟弹体208便依次掉落到炮筒301中。
如图4所示,所述的发射模块3包括炮筒301、炮筒支承座302、钢管303、驱动电机304、第二电机支撑座305、第二联轴器306、主动轴307、从动轴308、主动同步带轮309、从动同步带轮A310、从动同步带轮B311、从动同步带轮C312、从动同步带轮D313、从动同步带轮E314、同步带A315、同步带B316、同步带C317、同步带D318、齿轮轮系319、齿轮轴320、齿轮轴支承座321、角接触球轴承322、摩擦轮323和模拟弹体208;所述的炮筒301通过炮筒支承座302固定在升降台104上,筒身两侧分别开设三个窗口;驱动电机304通过第二电机支承座305固定于弹槽支承底板201上;主动轴307和从动轴308设置于升降台104与弹槽支承底板201之间,位于炮筒301两侧,其中,炮筒301的左侧设置一根主动轴307和两根从动轴308,一根主动轴307和两根从动轴308的下端依次设有主动同步带轮309、从动同步带轮A310、从动同步带轮B311,上端均套设摩擦轮323,且摩擦轮323均与炮筒301筒身上的窗口相对应;炮筒301的右侧与左侧相对应设置三根从动轴308,三根从动轴308的上端均套设摩擦轮323,下端依次设有从动同步带轮C312、从动同步带轮D313和从动带轮E314;主动轴307的上端通过第二联轴器306与驱动电机304相连,主动轴307的下端以及所有从动轴308的上下两端均通过角接触球轴承322分别与升降台104、弹槽支承底板201相连;主动同步带轮309与从动同步带轮A310之间、从动同步带轮A310与从动同步带轮B311之间分别安装同步带A315、同步带B316;从动同步带轮C312与从动同步带轮D313之间、从动同步带轮D313与从动带轮E314之间安装同步带C317、同步带D318;主动轴307和与主动轴307对称的从动轴308之间设置齿轮轴支承座321,齿轮轴支承座321与升降台104之间设置两根齿轮轴320,两根齿轮轴320与主动轴307位于同一条直线;主动轴307、两根齿轮轴320、与主动轴307对称的从动轴308的同一高度处分别套设齿轮,四个齿轮彼此之间构成齿轮轮系319;
驱动电机304经第二联轴器306带动主动轴307转动,主动轴307通过键将力和扭矩传递到主动同步带轮309上,经同步带A315和同步带B316的传递,从动同步带轮A310和从动同步带轮B311开始进行旋转;进而通过齿轮轮系319的传动,主动轴307又将运动传递至从动同步带轮C312所在的从动轴308上,通过同步带C317和同步带D318的带动,从动同步带轮D313和从动带轮E314开始进行旋转,所有从动同步带轮的转动均可带动其所在的从动轴的转动;最终主动轴307和从动轴308通过键可将力和扭矩传递到摩擦轮323上;因齿轮轮系319中的齿轮全部一致且主动同步带轮309和从动同步带轮C312的尺寸也全部一致,故主动同步带轮309和从动同步带轮C312的旋转速度相一致,其所在轴的旋转速度也一致;从动同步带轮A310和从动同步带轮D313彼此对应、尺寸一致;从动同步带轮B311和从动同步带轮E314彼此对应,尺寸一致;所以炮管301两侧相对应的摩擦轮323旋转速度一致;又因为主动同步带轮309、从动同步带轮和从动同步带轮B311之间的尺寸具有差异,所以不同轴上摩擦轮323所获得速度也是不一致的,模拟弹体208经过摩擦轮323的分级加速,将模拟弹体射出。通过调节驱动电机304的转速的快慢,对模拟弹体208射出的速度进行控制。
所述的测试模块4包括投料计数器、光电开关和行程开关;所述的投料计数器设置于旋转弹槽206的开口位置,对模拟弹体208掉落的数量进行监测;光电开关设置于炮筒301的发射出口位置,对模拟弹体射出的速度进行监测;行程开关设置于滑块108可运行的上下极限位置,对升降台104的高度进行控制。
一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射方法,包括以下步骤:
步骤一:针对不同的撞击位置对发射装置进行高度调节;通过步进电机102带动丝杠105的旋转,从而使升降台104在丝杠母106的带动下进行上下移动,光轴107和滑块108的配合保证升降台104运行的稳定性与准确性,另外采用蜗轮蜗杆传动机构可以保证在电机静止状态时升降台104不会因重力下降。
步骤二:将多个模拟弹体208同时运送到发射模块3中;通过控制驱动电机304的精确转动,保证弹匣开口准确地停留在计数槽开口上,使得模拟弹体208直接进入计数槽中。当弹匣中模拟弹体208全部落入计数槽后,驱动电机304继续进行转动,待计数槽出口与炮筒301处的缺口相重合时,发射模块3便可对多个模拟弹体208进行发射。
步骤三:对多个模拟弹体208进行发射;通过控制驱动电机304的转动,并经过齿轮和带轮的传递,来带动摩擦轮323的旋转,掉落到炮筒301中模拟弹体208与摩擦轮323之间产生一定的摩擦力,此摩擦力通过摩擦轮323的自身旋转,其与模拟弹体208之间产生相对摩擦力,产生向叶片方向的外力,进而进行加速度运动,射向风扇叶片。驱动电机304通过第二联轴器306带动主动轴307旋转,在通过同侧同步带与同步带带轮带动同侧摩擦轮同方向旋转。另外,通过四个相同齿数的直齿外齿轮轮系319将主动轴307异侧的从动轴308反向旋转,三个同侧同步带轮齿数不同,且越靠近旋转弹匣齿数越大,实现分级加速的功能,保护模拟弹体208与摩擦轮323受摩擦力破坏也具有加速功能;异侧同步带带轮的齿数与同侧对应同步带带轮的齿数相同,保证两侧对应摩擦轮的转速不同,避免模拟弹体208的运动方向发生偏离。

Claims (3)

1.一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置,其特征在于,该连续弹体发射装置包括顶升模块(1)、投料模块(2)、发射模块(3)和测试模块(4);
所述的顶升模块(1)用于对炮筒(301)的发射高度进行调节,对模拟弹体(208)撞击叶片的位置进行调整,从而探究不同撞击位置对叶片动力学特性的影响;顶升模块(1)包括试验台底座(101)、步进电机(102)、型材(103)、升降台(104)、丝杠(105)、丝杠母(106)、光轴(107)、滑块(108)、第一联轴器(109)、顶部支撑板(110)、蜗轮(111)、蜗杆(112)、电机支承座(113)、V型带(114)和V带轮(115);所述的型材(103)固定于顶部支撑板(110)与试验台底座(101)之间,用于支撑所有结构;试验台底座(101)与顶部支撑板(110)之间设置两根丝杠(105)和两根光轴(107),两根丝杠(105)或两根光轴(107)呈中心对称布置;升降台(104)被丝杠(105)和光轴(107)穿过,且分别通过杠母106和滑块(108)与丝杠(105)和光轴(107)相配合,确保能在试验台底座(101)与顶部支撑板(110)之间上下运动;所述的步进电机(102)通过电机支承座(113)固定在试验台底座(101)上,步进电机(102)的输出轴通过第一联轴器(109)与蜗杆(112)相连接,进行力和扭矩的传递;蜗轮(111)固定在一根丝杠(105)上,通过与蜗杆(112)的配合带动丝杠(105)进行旋转;两根丝杠(105)上分别设置V带轮(115),V带轮(115)位于蜗轮(111)的下方,两个V带轮(115)之间通过V型带(114)相连;步进电机(102)正反方向旋转,使前后两个丝杠(105)实现同步转动;进而改变升降台(104)的高度,实现对不同高度的叶片进行打击的目的;
所述的投料模块(2)包括弹槽支承底板(201)、弹槽支撑顶板(202)、第一电机支撑座(203)、刚性联轴器(204)、伺服电机(205)、旋转弹槽(206)、铝型材(207)、模拟弹体(208)和钢管(303);所述的弹槽支承底板(201)和弹槽支撑顶板(202)分别通过钢管(303)和铝型材(207)固定在升降台(104)上;旋转弹槽(206)设置于弹槽支承底板(201)和弹槽支撑顶板(202)之间,伺服电机(205)通过第一电机支撑座(203)固定在弹槽支撑顶板(202)上;伺服电机(205)通过刚性联轴器(204)使旋转弹槽(206)进行转动,弹槽支承底板(201)和弹槽支撑顶板(202)上均开设与旋转弹槽(206)开口尺寸相一致的开口,当旋转弹槽(206)的开口正好与弹槽支撑顶板(202)的开口相吻合时,模拟弹体(208)便可全部放入到旋转弹槽(206)中;同时,当弹槽支承底板(201)的开口与旋转弹槽(206)的开口相吻合时,模拟弹体(208)便依次掉落到炮筒(301)中;
所述的发射模块(3)包括炮筒(301)、炮筒支承座(302)、钢管(303)、驱动电机(304)、第二电机支撑座(305)、第二联轴器(306)、主动轴(307)、从动轴(308)、主动同步带轮(309)、从动同步带轮A(310)、从动同步带轮B(311)、从动同步带轮C(312)、从动同步带轮D(313)、从动同步带轮E(314)、同步带A(315)、同步带B(316)、同步带C(317)、同步带D(318)、齿轮轮系(319)、齿轮轴(320)、齿轮轴支承座(321)、角接触球轴承(322)、摩擦轮(323)和模拟弹体(208);所述的炮筒(301)通过炮筒支承座(302)固定在升降台(104)上,筒身两侧分别开设三个窗口;驱动电机(304)通过第二电机支撑座(305)固定于弹槽支承底板(201)上;主动轴(307)和从动轴(308)设置于升降台(104)与弹槽支承底板(201)之间,位于炮筒(301)两侧,其中,炮筒(301)的左侧设置一根主动轴(307)和两根从动轴(308),一根主动轴(307)和两根从动轴(308)的下端依次设有主动同步带轮(309)、从动同步带轮A(310)、从动同步带轮B(311),上端均套设摩擦轮(323),且摩擦轮(323)均与炮筒(301)筒身上的窗口相对应;炮筒(301)的右侧与左侧相对应设置三根从动轴(308),三根从动轴(308)的上端均套设摩擦轮(323),下端依次设有从动同步带轮C(312)、从动同步带轮D(313)和从动带轮E314;主动轴(307)的上端通过第二联轴器(306)与驱动电机(304)相连,主动轴(307)的下端以及所有从动轴(308)的上下两端均通过角接触球轴承(322)分别与升降台(104)、弹槽支承底板(201)相连;主动同步带轮(309)与从动同步带轮A(310)之间、从动同步带轮A(310)与从动同步带轮B(311)之间分别安装同步带A(315)、同步带B(316);从动同步带轮C(312)与从动同步带轮D(313)之间、从动同步带轮D(313)与从动带轮E314之间安装同步带C(317)、同步带D(318);主动轴(307)和与主动轴(307)对称的从动轴(308)之间设置齿轮轴支承座(321),齿轮轴支承座(321)与升降台(104)之间设置两根齿轮轴(320),两根齿轮轴(320)与主动轴(307)位于同一条直线;主动轴(307)、两根齿轮轴(320)、与主动轴(307)对称的从动轴(308)的同一高度处分别套设齿轮,四个齿轮彼此之间构成齿轮轮系(319);
所述的测试模块(4)包括投料计数器、光电开关和行程开关;所述的投料计数器设置于旋转弹槽(206)的开口位置,对模拟弹体(208)掉落的数量进行监测;光电开关设置于炮筒(301)的发射出口位置,对模拟弹体射出的速度进行监测;行程开关设置于滑块(108)可运行的上下极限位置,对升降台(104)的高度进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置,其特征在于,同侧的三个同步带轮的齿数不同,且越靠近旋转弹槽(206)的齿数越大,实现分级加速的功能,并避免模拟弹体(208)受摩擦力破坏;异侧相对位置的同步带轮的齿数相同,保证两侧对应摩擦轮(323)的转速相同,避免模拟弹体(208)的运动方向发生偏离。
3.采用权利要求1或2任一所述的一种用于航空发动机叶片FOD模型的连续弹体发射装置的发射方法,其特征在于,步骤如下:
步骤一:针对不同的撞击位置对发射装置进行高度调节;
通过步进电机(102)带动丝杠(105)的旋转,从而使升降台(104)在丝杠母(106)的带动下进行上下移动,光轴(107)和滑块(108)的配合保证升降台(104)运行的稳定性与准确性,另外采用蜗轮蜗杆传动机构可以保证在步进电机(102)静止状态时升降台(104)不会因重力下降;
步骤二:将多个模拟弹体(208)同时运送到发射模块(3)中;
通过控制伺服电机(205)的精确转动,保证弹匣开口准确地停留在旋转弹槽(206)的计数槽开口上,使得模拟弹体(208)直接进入旋转弹槽(206)中;当弹匣中模拟弹体(208)全部落入旋转弹槽(206)后,伺服电机(205)继续进行转动,待旋转弹槽(206)的出口与炮筒(301)处的缺口相重合时,发射模块(3)便可对多个模拟弹体(208)进行发射;
步骤三:对多个模拟弹体(208)进行发射;
驱动电机(304)通过第二联轴器(306)带动主动轴(307)旋转,通过同侧的同步带以及从动同步带轮,来带动同侧的摩擦轮(323)进行同方向旋转;同时,通过由四个相同齿数的直齿外齿轮组成的齿轮轮系(319),带动主动轴(307)异侧的从动轴(308)进行反向旋转,掉落到炮筒(301)中的模拟弹体(208)与摩擦轮(323)之间产生摩擦力,此摩擦力通过摩擦轮(323)的自身旋转产生向叶片方向的外力,进而进行加速度运动,射向风扇叶片。
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