CN111044253A - 一种六分量杆式天平快速加载方法 - Google Patents

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李东
傅澔
马军
付华
兰宇
谭斌
郝志清
任文超
万秋平
张鹏
吉登
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
    • G01M9/062—Wind tunnel balances; Holding devices combined with measuring arrangements

Abstract

本发明公开了一种六分量杆式天平快速加载方法，包括支杆和连接在支杆端部的杆式天平，沿着支杆和杆式天平的轴线方向设置一个加载架连接到支杆上，在加载架上设置三个不同方向的滑轮，绳索绕过滑轮一端连接到杆式天平上，绳索另一端用于连接砝码；本发明通过该加载架中的三套滑轮和滚转加载梁可对天平六分量进行较为准确的加载校验，本发明设计了测量平台，可以测量加载架本身的滚转角、俯仰角，本发明该加载架功能齐全，简单易用，特别适用于风洞现场空间狭小、测量要求快速耗时少等场合。

Description

一种六分量杆式天平快速加载方法
技术领域
本发明涉及杆式天平的测力风洞试验领域，具体涉及到一种六分量杆式天平快速加载方法，用于快速校验杆式天平的力和力矩。
背景技术
开展风洞试验时，一般将飞机模型或者其它试验物安装在风洞内专用的支撑装置上，使空气有规律地从模型四周流过，通过天平测量模型受到的力和力矩。天平是一种六分量测力传感器，将模型所受到的外力按天平体轴分解为法向力Y、轴向力X、侧向力Z、俯仰力矩MZ、偏航力矩MY、滚转力矩MX。天平按安装方式可分为外式天平和内式天平，按结构形式可分为塔式、杆式、盒式等。在风洞试验正式开展前，为判定天平工况是否正常，一般需对天平的力和力矩进行加载校验。
在对杆式天平的加载校验中，除法向力（沿重力方向）和俯仰力矩外，均是通过手持弹簧秤测量给定载荷的，该方式存在载荷波动大、载荷方向不稳定、偏航力矩和滚转力矩无法给定等重大缺陷，所得到的数据仅能用于定性判断，不能准确判断天平组合公式中较小分量的极性和数值是否正常。这些缺陷大大影响了天平加载的效率和质量，为后续试验埋下隐患。
发明内容
本发明的目的是提出了一种天平加载方法，设计了一套简易加载架，可以快速的对天平各分量进行较为准确的加载，克服以往风洞试验现场力和力矩加载困难、用时长的情况。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种六分量杆式天平快速加载方法，包括支杆和连接在支杆端部的杆式天平，沿着支杆和杆式天平的轴线方向设置一个加载架连接到支杆上，在加载架上设置三个不同方向的滑轮，绳索绕过滑轮一端连接到杆式天平上，绳索另一端用于连接砝码。
通过砝码和不同方向的滑轮可以测量杆式天平的法向力、俯仰力矩、轴向力、侧向力、偏航力矩。
在上述技术方案中，所述加载架包括沿着轴线设置的前面板、后面板和连接前、后面板的框架，所述前面板上设置有连接锥套用于与支杆连接，框架上沿着重力方向设置有第一滑轮、沿着支杆轴向方向设置有第二滑轮、框架的侧面设置有第三滑轮。
在上述技术方案中，杆式天平的连接端与支杆的端部连接后、杆式天平的浮动端设置在加载架的框架内。
在上述技术方案中，第一滑轮上绳索一端连接砝码、一端连接到杆式天平的浮动端上，第一滑轮与浮动端之间的绳索与浮动端的重力方向一致。
在上述技术方案中，第二滑轮上绳索一端连接砝码、一端连接到杆式天平的浮动端上，第二滑轮沿着浮动端的轴线方向设置，第二滑轮与浮动端之间的绳索与杆式天平的轴线保持一致。
在上述技术方案中，第三滑轮上绳索一端连接砝码、一端连接到杆式天平的浮动端上，第三滑轮与浮动端处于同一高度位置，第二滑轮与浮动端之间的绳索垂直于杆式天平与第二滑轮所在平面。
在上述技术方案中，所述框架上设置有加载梁，所述加载梁上设置有锥套，所述锥套用于连接到杆式天平的浮动端，所述加载梁的一端用于连接砝码。
在上述技术方案中，所述框架由四根滑轨构成，所述框架由四根滑轨构成，
在上述技术方案中，所述加载梁上可以设置倾斜仪测量天平滚转角度。
在上述技术方案中，所述框架由四根滑轨构成，两根滑轨上设置有测量平台，测量平台用于加载倾斜仪测量加载架本身的滚转、俯仰值。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过该加载架中的3套滑轮和滚转加载梁可对天平六分量进行较为准确的加载校验；
本发明设计了测量平台，可以测量加载架本身的滚转角、俯仰角；
本发明该加载架功能齐全，简单易用，特别适用于风洞现场空间狭小、测量要求快速耗时少等场合。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1、图2是本发明的不同视角的结构示意图；
其中：1是支杆，2是加载架，3是杆式天平，4是限位块，5是加载梁，6是滚转锥套，7是浮动端，8是测量台，9是第一滑轮，10是第二滑轮，11是第三滑轮，12是砝码盘挂杆，13是砝码盘。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 、图2所示，本实施的主要部分为加载架2，所述加载的主体包括有前面板、后面板和用于连接两个面板的四根滑轨，四根滑轨构成加载架的框架。四根滑轨相互平行设置，使得整个框架为规则的长方体结构。加载架2的前面板上设置有用于固定连接的连接端，连接端用于与支杆1进行连接，连接后保证支杆与加载架之间的轴线相互重合。
杆式天平3的连接端与支杆1的连接端连接后，杆式天平3的浮动端伸入到加载架内部，杆式天平、支杆和加载架的轴线相互重合，确保测量的数据可靠。
在加载架2上分别设置有三个滑轮，用于加载测试天平的受力。其中沿着加载架2、杆式天平3的轴线方向设置在加载架2后面板上的第二滑轮10，绳索绕过第二滑轮10后一端与杆式天平的浮动端7连接，绳索的另一端用于加载砝码。为了确保测试的准确性，第二滑轮10沿着浮动端7轴线方向设置、且第二滑轮10与浮动端7高度相匹配，使得连接在第二滑轮10和浮动端7之间绳索与杆式天平3的轴线重合，通过第二滑轮测试杆式天平的轴向力。
在加载架2的侧面设置有第三滑轮11，绳索绕过第二滑轮11后一端与杆式天平3的浮动端7连接，绳索的另一端用于加载砝码。为了确保测试的准确性，第三滑轮11与浮动端7高度相匹配，使得连接在第三滑轮11和浮动端7之间绳索垂直于第二滑轮10与杆式天平所在的平面，通过第三滑轮测试杆式天平的侧向力和偏航力矩。
在加载架2的另一个侧面再设置有第一滑轮9，绳索绕过第一滑轮9后一端与杆式天平3的浮动端7连接，绳索的另一端用于加载砝码。为了确保测试的准确性，第一滑轮9沿着浮动端7的重力方向设置，可以设置在框架的顶面或者底面，通过第一滑轮9直接测试杆式天平的法向力和俯仰力矩。
本实施例 的滚转力矩，设计一个加载梁5，加载梁5通过滚转锥套6安装在杆式天平的浮动端7上。加载梁不可沿轴向移动，只可沿自身轴线旋转，以调整滚转角度；加载梁限位块可在滑轨上沿轴向移动，（通过自身的缺口卡着加载梁）调整加载梁的滚转角度，加载梁调整水平并与天平固定后，限位块沿轴向后退离开加载梁，不与加载梁接触，以便加载梁挂载砝码后可旋转一定角度，从而测量天平的滚转力矩。加载梁5通过设置在滑轨上的限位块，可以实现限位块沿着加载架2轴向的移动，从而通过移动调整加载梁5自身的水平度。加载梁5的两端可以悬挂砝码盘，通过加减砝码测量天平的滚转力矩。当然，也可以在加载梁5上设置电子倾斜仪，通过电子倾斜仪直接读取天平滚转角度数据。
为了确保测试的准确性，对于加载架本身的滚转、俯仰角度需要进行测量。因此设计一个测量平台，将测量平台安装设置在两个滑轨上，通过将电子倾斜仪放置在测量平台上，实现对加载架滚转、俯仰角度的测试。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种六分量杆式天平快速加载方法，包括支杆和连接在支杆端部的杆式天平，其特征在于：沿着支杆和杆式天平的轴线方向设置一个加载架连接到支杆上，在加载架上设置三个不同方向的滑轮，绳索绕过滑轮一端连接到杆式天平上，绳索另一端用于连接砝码；
通过砝码和不同方向的滑轮可以测量杆式天平的法向力、俯仰力矩、轴向力、侧向力、偏航力矩。
2.根据权利要求1所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于：所述加载架包括沿着轴线设置的前面板、后面板和连接前、后面板的框架，所述前面板上设置有连接锥套用于与支杆连接，框架上沿着重力方向设置有第一滑轮、沿着支杆轴向方向设置有第二滑轮、框架的侧面设置有第三滑轮。
3.根据权利要求2所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于杆式天平的连接端与支杆的端部连接后、杆式天平的浮动端设置在加载架的框架内。
4.根据权利要求3所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于第一滑轮上绳索一端连接砝码、一端连接到杆式天平的浮动端上，第一滑轮与浮动端之间的绳索与浮动端的重力方向一致。
5.根据权利要求3所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于第二滑轮上绳索一端连接砝码、一端连接到杆式天平的浮动端上，第二滑轮沿着浮动端的轴线方向设置，第二滑轮与浮动端之间的绳索与杆式天平的轴线保持一致。
6.根据权利要求3或4所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于第三滑轮上绳索一端连接砝码、一端连接到杆式天平的浮动端上，第三滑轮与浮动端处于同一高度位置，第二滑轮与浮动端之间的绳索垂直于杆式天平与第二滑轮所在平面。
7.根据权利要求2所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于所述框架上设置有加载梁，所述加载梁上设置有锥套，所述锥套用于连接到杆式天平的浮动端，所述加载梁的一端用于连接砝码。
8.根据权利要求2或7所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于所述框架由四根滑轨构成，加载梁限位块设置在两根滑轨上，加载梁限位块沿着滑轨相对于杆式天平轴向移动，实现调整加载梁的水平度。
9.根据权利要求8所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于所述加载梁上可以设置倾斜仪测量天平滚转角度。
10.根据权利要求2所述的一种六分量杆式天平快速加载方法，其特征在于所述框架由四根滑轨构成，两根滑轨上设置有测量平台，测量平台用于加载倾斜仪测量加载架本身的滚转、俯仰值。
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