CN109596293B - 一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于热模态试验激振杆降温设计技术领域，具体涉及一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置，包括：支柱；大支臂，一端与支柱连接，该端称为大支臂连接端；大支臂能够沿支柱轴向运动，并能够绕支柱转动；小支臂，一端与大支臂连接，该端称为小支臂连接端；小支臂能够沿大支臂轴向运动，并能够绕大支臂转动；风头，其内中空形成气腔，其上开设有进气孔；进气孔的一端与气腔连通，另一端用于与冷却气源连通；风头具有一个出气面，风头上开设有多个出气孔，每个出气孔的一端与气腔连通，另一端延伸至出气面；风头与小支臂连接，能够沿小支臂轴向运动，并能够绕小支臂转动。

Description

一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置

技术领域

本申请属于热模态试验激振杆降温设计技术领域，具体涉及一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置。

背景技术

高超声速飞行器的气动加热产生高温环境，致使飞行器处于该高温环境下的部分结构弹性性能发生变化，引起模态特性的改变，为评估其安全性能，需对其进行热模态试验，探究其振动特性随温度的变化规律。

当前，进行热模态试验时，通常采用振动器对试验件进行动态力的加载，其通过激振杆将载荷传递至试验件。为检测激振杆传递的载荷，通常在激振器与激振杆之间设置力传感器，由于该热模态试验在高温环境下进行，试验件具有较高的温度，其上热量容易通过激振杆传递至力传感器，致使力传感器温度升高，使力传感器损坏。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻上述技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置，以克服或减轻上述技术问题。

本申请的技术方案是：

一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置，包括：

支柱；

大支臂，一端与支柱连接，该端称为大支臂连接端；大支臂能够沿支柱轴向运动，并能够绕支柱转动；

小支臂，一端与大支臂连接，该端称为小支臂连接端；小支臂能够沿大支臂轴向运动，并能够绕大支臂转动；

风头，其内中空形成气腔，其上开设有进气孔；进气孔的一端与气腔连通，另一端用于与冷却气源连通；风头具有一个出气面，风头上开设有多个出气孔，每个出气孔的一端与气腔连通，另一端延伸至出气面；风头与小支臂连接，能够沿小支臂轴向运动，并能够绕小支臂转动。

根据本申请的至少一个实施例，风头具有一个进气面，进气面与出气面相对；

进气孔远离气腔的一端延伸至进气面；

各个出气孔在出气面上均与分布；

出气面向进气面凹陷形成弧形面；

弧形面沿风头径向的截面呈弧形。

根据本申请的至少一个实施例，上述冷却装置还包括：

第一圆环，其外环面与进气面固定连接，且其轴向与风头的轴向垂直；第一圆环套接在小支臂上；

第一锁紧螺栓，具有：

第一锁紧状态，第一锁紧螺栓与第一圆环螺纹配合连接，且与小支臂抵接；

第一拧松状态，第一锁紧螺栓与小支臂分离，风头能够沿小支臂轴向运动，并能够绕小支臂转动。

根据本申请的至少一个实施例，上述冷却装置还包括：

第三圆环，其外环面与小支臂连接端端面固定连接，且套接在大支臂上；

第三锁紧螺栓，具有：

第三锁紧状态，第三锁紧螺栓与第三圆环螺纹配合连接，且与大支臂抵接；

第三拧松状态，第三锁紧螺栓与大支臂分离，小支臂能够沿大支臂轴向运动，并能够绕大支臂转动。

根据本申请的至少一个实施例，上述冷却装置还包括：

第二圆环，其外环面与大支臂连接端端面固定连接，且套接在支柱上；

第二锁紧螺栓，具有：

第二锁紧状态，第二锁紧螺栓与第二圆环螺纹配合连接，且与支柱抵接；

第二拧松状态，第二锁紧螺栓与支柱分离，大支臂能够沿支柱轴向运动，并能够绕支柱转动。

根据本申请的至少一个实施例，冷却气源包括：

储气罐；

软管，其进气端与储气罐连接，其出气端与进气孔远离气腔的一端连接。

根据本申请的至少一个实施例，储气罐上设置有开关阀；

软管的进气端与开关阀通过快卸接头连接。

根据本申请的至少一个实施例，软管的出气端与进气孔远离气腔的一端通过快卸接头连接。

根据本申请的至少一个实施例，储气罐上设置有排污阀、进气阀、放气阀以及压力表。

根据本申请的至少一个实施例，上述冷却装置还包括：

底座，具有支撑面，支柱固定设置在支撑面上；

多跟支腿，每根支腿固定设置在支撑面上，且与储气罐固定连接，从而支撑固定储气罐。

本申请至少存在以下有益技术效果：提供了一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置，其中冷却气自风头上的进气口进入气腔，后自出气孔中流出形成冷却气流，该冷却气流流经激振杆带走激振杆上的热量，实现对激振杆的降温，从而避免热量自激振杆传递至力传感器致使力传感器高温损坏，且采用冷却气流对激振杆进行冷却，其对激振杆产生的附加质量及附加刚度可忽略，不会对试验造成干扰。此外，该装置通过对大支臂、小支臂以及风头自身的调节可以方便的实现对风头位置高度、角度等方面的调节使其上的出气孔对准激振杆，从而保证对激振杆的冷却效果。

附图说明

图1是本申请实施例提供的在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置与热模态试验装置配合的工作示意图；

图2是本申请实施例提供的风头结构的示意图；

图3是图2中A-A向的剖视图；

图4是本申请实施例提供的大支臂及第二圆环的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的小支臂及第三圆环的结构示意图。

其中：

1-风头；2-小支臂；3-大支臂；4-底座；5-储气罐；6-支柱；7-支腿；8-软管；9-开关阀；10-排污阀；11-进气阀；12-限压阀；13-放气阀；14-压力表；15-进气孔；16-出气孔；17-第一圆环；18-第一螺纹通孔；19-第二圆环；20-第二螺纹通孔；21-第三圆环；22-第三螺纹通孔；23-力传感器；24-激振器；25-试验件；26-激振杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。

一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置，包括：

支柱6；

大支臂3，一端与支柱6连接，该端称为大支臂连接端；大支臂3能够沿支柱6轴向运动，并能够绕支柱6转动；

小支臂2，一端与大支臂3连接，该端称为小支臂连接端；小支臂2能够沿大支臂3轴向运动，并能够绕大支臂3转动；

风头1，其内中空形成气腔，其上开设有进气孔15；进气孔15的一端与气腔连通，另一端用于与冷却气源连通；风头1具有一个出气面，风头1上开设有多个出气孔16，每个出气孔16的一端与气腔连通，另一端延伸至出气面；风头1与小支臂2连接，能够沿小支臂2轴向运动，并能够绕小支臂2转动。

在一些可选的实施例中，风头1具有一个进气面，进气面与出气面相对；进气孔远离气腔的一端延伸至进气面；各个出气孔在出气面上均与分布；出气面向进气面凹陷形成弧形面；弧形面沿风头1径向的截面呈弧形。

通过对大支臂3、小支臂2及风头自身的竖直和/或水平位置及其角度的调节，可使弧形面包裹激振杆26，以增强对激振杆26的冷却效果。

在一些可选的实施例中，上述冷却装置还包括：第一圆环17，其外环面与进气面固定连接，且其轴向与风头1的轴向垂直；第一圆环17套接在小支臂2上；第一锁紧螺栓，具有：

第一锁紧状态，第一锁紧螺栓与第一圆环17螺纹配合连接，且与小支臂2抵接；

第一拧松状态，第一锁紧螺栓与小支臂2分离，风头1能够沿小支臂2轴向运动，并能够绕小支臂2转动。

在一些可选的实施例中，上述冷却装置还包括：第三圆环21，其外环面与小支臂连接端端面固定连接，且套接在大支臂3上；第三锁紧螺栓，具有：

第三锁紧状态，第三锁紧螺栓与第三圆环21螺纹配合连接，且与大支臂3抵接；

第三拧松状态，第三锁紧螺栓与大支臂3分离，小支臂2能够沿大支臂3轴向运动，并能够绕大支臂3转动。

在一些可选的实施例中，上述冷却装置还包括：第二圆环19，其外环面与大支臂连接端端面固定连接，且套接在支柱6上；第二锁紧螺栓，具有：

第二锁紧状态，第二锁紧螺栓与第二圆环19螺纹配合连接，且与支柱6抵接；

第二拧松状态，第二锁紧螺栓与支柱6分离，大支臂3能够沿支柱6轴向运动，并能够绕支柱6转动。

在一些可选的实施例中，冷却气源包括：储气罐5；软管8，其进气端与储气罐5连接，其出气端与进气孔15远离气腔的一端连接。

本领域技术人员容易理解的是，储气罐5中可以存储一定量的冷却气，一方面可扩展冷却装置的使用条件，即可将其内贮存的冷却气是为可移动的冷却气源，减少冷却装置使用时对固定冷却气源的依赖，使用方便、灵活；另一方面储气罐5为冷却气进入风头1之前提供了一个缓冲空间，可降低冷却气的波动。

上述软管8可以是橡胶软管，也可以是金属软管。

在一些可选的实施例中，储气罐5上设置有开关阀9；软管8的进气端与开关阀9通过快卸接头连接。

在一些可选的实施例中，软管8的出气端与进气孔15远离气腔的一端通过快卸接头连接。

在一些可选的实施例中，储气罐5上设置有排污阀10、进气阀11、放气阀13以及压力表14。其中，进气阀11与冷却气源连通可将冷却气冲入储气罐5。

在一些可选的实施例中，上述冷却装置还包括：底座4，具有支撑面，支柱6固定设置在支撑面上；多跟支腿7，每根支腿7固定设置在支撑面上，且与储气罐5固定连接，从而支撑固定储气罐5。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在热模态试验中降低激振杆温度的冷却装置，其特征在于，包括：

支柱(6)；

大支臂(3)，一端与所述支柱(6)连接，该端称为大支臂连接端；所述大支臂(3)能够沿所述支柱(6)轴向运动，并能够绕所述支柱(6)转动；

小支臂(2)，一端与所述大支臂(3)连接，该端称为小支臂连接端；所述小支臂(2)能够沿所述大支臂(3)轴向运动，并能够绕所述大支臂(3)转动；

风头(1)，其内中空形成气腔，其上开设有进气孔(15)；所述进气孔(15)的一端与所述气腔连通，另一端用于与冷却气源连通；所述风头(1)具有一个出气面，所述风头(1)上开设有多个出气孔(16)，每个所述出气孔(16)的一端与所述气腔连通，另一端延伸至所述出气面；所述风头(1)与所述小支臂(2)连接，能够沿所述小支臂(2)轴向运动，并能够绕所述小支臂(2)转动；

所述风头(1)具有一个进气面，所述进气面与所述出气面相对；

所述进气孔(15)远离所述气腔的一端延伸至所述进气面；

各个所述出气孔(16)在所述出气面上均与分布；

所述出气面向所述进气面凹陷形成弧形面；

所述弧形面沿所述风头(1)径向的截面呈弧形；

第一圆环(17)，其外环面与所述进气面固定连接，且其轴向与所述风头(1)的轴向垂直；所述第一圆环(17)套接在所述小支臂(2)上；

第一锁紧螺栓，具有：

第一锁紧状态，所述第一锁紧螺栓与所述第一圆环(17)螺纹配合连接，且与所述小支臂(2)抵接；

第一拧松状态，所述第一锁紧螺栓与所述小支臂(2)分离，所述风头(1)能够沿所述小支臂(2)轴向运动，并能够绕所述小支臂(2)转动。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，还包括：

第三圆环(21)，其外环面与所述小支臂连接端端面固定连接，且套接在所述大支臂(3)上；

第三锁紧螺栓，具有：

第三锁紧状态，所述第三锁紧螺栓与所述第三圆环(21)螺纹配合连接，且与所述大支臂(3)抵接；

第三拧松状态，所述第三锁紧螺栓与所述大支臂(3)分离，所述小支臂(2)能够沿所述大支臂(3)轴向运动，并能够绕所述大支臂(3)转动。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，还包括：

第二圆环(19)，其外环面与所述大支臂连接端端面固定连接，且套接在所述支柱(6)上；

第二锁紧螺栓，具有：

第二锁紧状态，所述第二锁紧螺栓与所述第二圆环(19)螺纹配合连接，且与所述支柱(6)抵接；

第二拧松状态，所述第二锁紧螺栓与所述支柱(6)分离，所述大支臂(3)能够沿所述支柱(6)轴向运动，并能够绕所述支柱(6)转动。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却气源包括：

储气罐(5)；

软管(8)，其进气端与所述储气罐(5)连接，其出气端与所述进气孔(15)远离所述气腔的一端连接。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特这在于，

所述储气罐(5)上设置有开关阀(9)；

所述软管(8)的进气端与所述开关阀(9)通过快卸接头连接。

6.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，

所述软管(8)的出气端与所述进气孔(15)远离所述气腔的一端通过快卸接头连接。

7.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，

所述储气罐(5)上设置有排污阀(10)、进气阀(11)、放气阀(13)以及压力表(14)。

8.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，还包括：

底座(4)，具有支撑面，所述支柱(6)固定设置在所述支撑面上；

多跟支腿(7)，每根支腿(7)固定设置在所述支撑面上，且与所述储气罐(5)固定连接，从而支撑固定所述储气罐(5)。

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