CN110228767B - 一种激波风洞模型地面支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激波风洞模型地面支撑装置。该支撑装置包括机架、升降机构、滚转机构和控制系统；机架为支撑装置的主体，是升降机构、滚转机构和控制系统的支撑平台，控制系统驱动升降机构带动试验模型沿竖直方向移动，控制系统驱动滚转机构带动试验模型沿水平轴线转动。本发明的激波风洞模型地面支撑装置，可以安全、高效地完成试验模型传感器的安装，从而节省了试验准备时间，提高了试验效率。

Description

一种激波风洞模型地面支撑装置
技术领域
本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种激波风洞模型地面支撑装置。
背景技术
在激波风洞试验前期，需要在试验模型上安装热流传感器或压力传感器。传感器为Φ2mm柱状圆棒，插入模型表面安装孔内，传感器前端面与模型物面平齐，后端位于模型腔内，底部焊接引线并连接风洞数据采集系统。试验模型多为金属模型，长度1～2m，质量70～150kg，不易搬动。每个模型需安装的传感器数以百计，均为技术人员手工安装，工作量大且耗时长。传感器安装位置遍布模型全身，包括头部、机身、缝隙和台阶等处，为保证每支传感器外端面均与模型当地物面平齐，需要安装人员随时调整目视角度，以检查传感器安装质量。目前安装方式为：工作台上放置两个V型支架，将模型置于支架上，安装面朝向工作人员，该面安装完成后将模型翻转并安装另一面。翻转模型时需要大量人力并存在安全隐患，支架与模型接触处传感器易损坏，翻转角度受模型外形限制，工作台高度固定导致安装不便并影响作业舒适性。因此迫切需要研制一种激波风洞模型地面支撑装置来解决以上问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种激波风洞模型地面支撑装置。
本发明的激波风洞模型地面支撑装置，其特点是，所述的支撑装置包括机架、升降机构、滚转机构和控制系统；
所述的机架为支撑装置的主体，是升降机构、滚转机构和控制系统的支撑平台，通过机架底板上的螺栓紧固在地面上；
所述的升降机构包括伺服电机Ⅰ、减速机Ⅰ、轴承座、丝杠、导轨、传动装置、滑板和配重块，传动装置包括两个平行的滑轮、两根穿过滑轮的链条和固定在链条末端的配重块；
所述的机架的竖直平面上固定有两根竖直方向的平行的导轨，两根平行的导轨的中间安装有一根平行于导轨的丝杠，丝杠的上、下两端穿过轴承座并在轴承座的限位范围内转动，丝杠的上端还与减速机Ⅰ的输出端固定连接，减速机Ⅰ的输入端与伺服电机Ⅰ固定连接；
所述的滑板装卡在导轨上，滑板的上端左右两侧分别与传动装置的两根链条固定，滑板的背部有与丝杠配装的螺纹，伺服电机Ⅰ带动减速机Ⅰ驱动丝杠转动，丝杠带动滑板沿导轨上下移动，配重块保证滑板平稳移动；
所述的滚转机构包括伺服电机Ⅱ、减速机Ⅱ、回转驱动装置、圆盘、平板接口和圆柱接口；所述的回转驱动装置固定在滑板上，回转驱动装置与减速机Ⅱ的输出端固定连接，减速机Ⅱ的输入端与伺服电机Ⅱ固定连接，伺服电机Ⅱ带动减速机Ⅱ驱动回转驱动装置转动，回转驱动装置上固定有圆盘，圆盘的竖直平面上固定有平板接口和圆柱接口，平板接口和圆柱接口根据预先设计的试验方案固定激波风洞试验模型；
所述的控制系统包括PLC控制器和手持触摸屏；PLC控制器安装在机架背面，触摸屏放置在机架侧面，PLC控制器和手持触摸屏通过传输线连接，PLC控制器控制伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ，同时采集伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ的限位信号。
所述的平板接口为方形平台。
所述的圆柱接口为阶梯轴。
所述的手持触摸屏手持操作。
本发明的激波风洞模型地面支撑装置的试验模型采用尾支撑方式，模型主体悬空，避免模型主体表面传感器受触碰而导致损坏。
本发明的激波风洞模型地面支撑装置可实现模型的升降和滚转，提高传感器安装效率和安全性。
本发明的激波风洞模型地面支撑装置集成了平板接口和圆柱接口两个接口，可满足多种风洞模型安装需求。
采用本发明的激波风洞模型地面支撑装置，可以安全、高效地完成试验模型传感器的安装，从而节省了试验准备时间，提高了试验效率。
附图说明
图1为本发明的激波风洞模型地面支撑装置的结构立体图；
图2为本发明的激波风洞模型地面支撑装置中的机架结构立体图；
图3为本发明的激波风洞模型地面支撑装置中的升降机构外侧结构立体图；
图4为本发明的激波风洞模型地面支撑装置中的升降机构内侧结构立体图；
图5为本发明的激波风洞模型地面支撑装置中的滚转机构结构立体图；
图6为本发明的激波风洞模型地面支撑装置中的控制系统结构立体图；
图7为风洞试验模型的尾部为平板的局部结构图；
图8为风洞试验模型的尾部为圆孔的局部结构图；
图中，1.机架 2.伺服电机Ⅰ 3.减速机Ⅰ 4.轴承座 5.丝杠 6.导轨 7.传动装置8.滑板 9.配重块 10.伺服电机Ⅱ 11.减速机Ⅱ 12，回转驱动装置 13.圆盘 14.平板接口15.圆柱接口 16.PLC控制器 17.手持触摸屏。
具体实施方案
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明中的激波风洞模型地面支撑装置，包括机架1、升降机构、滚转机构和控制系统；
如图2所示，所述的机架1为支撑装置的主体，是升降机构、滚转机构和控制系统的支撑平台，通过机架1底板上的螺栓紧固在地面上；
如图3所示，所述的升降机构包括伺服电机Ⅰ2、减速机Ⅰ3、轴承座4、丝杠5、导轨6、传动装置7、滑板8和配重块9，传动装置7包括两个平行的滑轮、两根穿过滑轮的链条和固定在链条末端的配重块9；
所述的机架1的竖直平面上固定有两根竖直方向的平行的导轨6，两根平行的导轨6的中间安装有一根平行于导轨6的丝杠5，丝杠5的上、下两端穿过轴承座4并在轴承座4的限位范围内转动，丝杠5的上端还与减速机Ⅰ3的输出端固定连接，减速机Ⅰ3的输入端与伺服电机Ⅰ2固定连接；
所述的滑板8装卡在导轨6上，滑板8的上端左右两侧分别与传动装置7的两根链条固定，滑板8的背部有与丝杠5配装的螺纹，伺服电机Ⅰ2带动减速机Ⅰ3驱动丝杠5转动，丝杠5带动滑板8沿导轨6上下移动，配重块9保证滑板8平稳移动；
如图5所示，所述的滚转机构包括伺服电机Ⅱ10、减速机Ⅱ11、回转驱动装置12、圆盘13、平板接口14和圆柱接口15；所述的回转驱动装置12固定在滑板8上，回转驱动装置12与减速机Ⅱ11的输出端固定连接，减速机Ⅱ11的输入端与伺服电机Ⅱ10固定连接，伺服电机Ⅱ10带动减速机Ⅱ11驱动回转驱动装置12转动，回转驱动装置12上固定有圆盘13，圆盘13的竖直平面上固定有平板接口14和圆柱接口15，平板接口14和圆柱接口15根据预先设计的试验方案固定激波风洞试验模型；
如图6所示，所述的控制系统包括PLC控制器16和手持触摸屏17；PLC控制器16安装在机架1背面，触摸屏17放置在机架1侧面，PLC控制器16和手持触摸屏17通过传输线连接，PLC控制器16控制伺服电机Ⅰ2和伺服电机Ⅱ10，同时采集伺服电机Ⅰ2和伺服电机Ⅱ10的限位信号。
实施例1
本发明的激波风洞模型地面支撑装置使用方法如下：
对于尾部如图7的风洞模型，选用平板接口14，将模型尾端平台置于平板接口14上方，在第二排通孔中插入两个定位销钉，在一、三排通孔中插入四个M16螺栓与模型紧固。对于尾部如图8的风洞模型，选用圆柱接口15，将模型尾部圆孔套在圆柱接口15上，通过圆柱轴肩及另一端的螺母实现模型与圆柱接口15的轴向定位，键槽中放置A型平键实现模型与圆柱接口15的周向定位。
模型紧固后，可通过手持控制屏17人机界面实现对设备的监控操作，包括模型升降、滚转等。
进行升降作业时，伺服电机Ⅰ2、减速机Ⅰ3带动丝杠5滚转，实现滑板8的升降运动。伺服电机Ⅰ2带电磁抱闸，具有断电保护功能。滑板8上安装限位开关和机械硬限位，对运动起保护作用。
进行滚转作业时，伺服电机Ⅱ10通过减速机Ⅱ11使回转驱动装置12转动，通过在手持控制屏17设置滚转方式，可实现全行程点动或连续运动。回转驱动装置12采用涡轮蜗杆形式，具有自锁性，其上安装限位开关，对运动过程起保护作用。伺服电机Ⅱ10采用编码器并且带抱闸功能。
控制系统可实现如下功能：
1)显示系统基本状态信息，如是否通电、是否通讯正常等；
2)实时显示系统工作情况，如升降、滚转等运动状态；
3)操作功能，包括选择运动轴、运动模式、各机构运动与停止等；
各运动机构设置有机械限位、软限位、报警、急停等功能，可实现运动保护。

Claims (4)

1.一种激波风洞模型地面支撑装置，其特征在于，所述的支撑装置包括机架（1）、升降机构、滚转机构和控制系统；
所述的机架（1）为支撑装置的主体，是升降机构、滚转机构和控制系统的支撑平台，通过机架（1）底板上的螺栓紧固在地面上；
所述的升降机构包括伺服电机Ⅰ（2）、减速机Ⅰ（3）、轴承座（4）、丝杠（5）、导轨（6）、传动装置（7）、滑板（8）和配重块（9），传动装置（7）包括两个平行的滑轮、两根穿过滑轮的链条和固定在链条末端的配重块（9）；
所述的机架（1）的竖直平面上固定有两根竖直方向的平行的导轨（6），两根平行的导轨（6）的中间安装有一根平行于导轨（6）的丝杠（5），丝杠（5）的上、下两端穿过轴承座（4）并在轴承座（4）的限位范围内转动，丝杠（5）的上端还与减速机Ⅰ（3）的输出端固定连接，减速机Ⅰ（3）的输入端与伺服电机Ⅰ（2）固定连接；
所述的滑板（8）装卡在导轨（6）上，滑板（8）的上端左右两侧分别与传动装置（7）的两根链条固定，滑板（8）的背部有与丝杠（5）配装的螺纹，伺服电机Ⅰ（2）带动减速机Ⅰ（3）驱动丝杠（5）转动，丝杠（5）带动滑板（8）沿导轨（6）上下移动，配重块（9）保证滑板（8）平稳移动；
所述的滚转机构包括伺服电机Ⅱ（10）、减速机Ⅱ（11）、回转驱动装置（12）、圆盘（13）、平板接口（14）和圆柱接口（15）；所述的回转驱动装置（12）固定在滑板（8）上，回转驱动装置（12）与减速机Ⅱ（11）的输出端固定连接，减速机Ⅱ（11）的输入端与伺服电机Ⅱ（10）固定连接，伺服电机Ⅱ（10）带动减速机Ⅱ（11）驱动回转驱动装置（12）转动，回转驱动装置（12）上固定有圆盘（13），圆盘（13）的竖直平面上固定有平板接口（14）和圆柱接口（15），平板接口（14）和圆柱接口（15）根据预先设计的试验方案固定激波风洞试验模型；
所述的控制系统包括PLC控制器（16）和手持触摸屏（17）；PLC控制器（16）安装在机架（1）背面，触摸屏（17）放置在机架（1）侧面，PLC控制器（16）和手持触摸屏（17）通过传输线连接，PLC控制器（16）控制伺服电机Ⅰ（2）和伺服电机Ⅱ（10），同时采集伺服电机Ⅰ（2）和伺服电机Ⅱ（10）的限位信号。
2.根据权利要求1的激波风洞模型地面支撑装置，其特征在于，所述的平板接口（14）为方形平台。
3.根据权利要求1的激波风洞模型地面支撑装置，其特征在于，所述的圆柱接口（15）为阶梯轴。
4.根据权利要求1的激波风洞模型地面支撑装置，其特征在于，所述的手持触摸屏（17）手持操作。
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