CN112880964A - 一种紧凑型同轴驱动对称节流机构 - Google Patents

一种紧凑型同轴驱动对称节流机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，包括支座和固定板，支座的一侧固定安装有驱动器，驱动器的一端垂直连接有固定销，固定销上销接有第一连杆和第二连杆；第一摇臂一端上固定插接有内轴；第二摇臂一端上固定插接有外轴，内轴转动插接在外轴的内孔中；外轴上还转动套接有第一调节叶片和第二调节叶片，第一调节叶片通过第一连接键与内轴固定连接，第二调节叶片通过第二连接键与外轴固定连接。本发明实现了第一、第二调节叶片的开闭运动，可以快速响应，提高调节速度；且直接测量叶片转动角度，可以实现全闭环控制，控制精度高；内外轴同轴安装，整个机构结构紧凑，第一、第二调节叶片运动同步性及对称性好，控制精度高。

Description

一种紧凑型同轴驱动对称节流机构
技术领域
本发明涉及节流设备领域，具体来说，涉及一种紧凑型同轴驱动对称节流机构。
背景技术
当前，航空航天器精细化设计对空气动力试验设备试验段气流速度控制精度要求越来越高，要求马赫速调节精度达到0.001马赫。同时为了提高风洞试验效率和节约能源，要求节流机构调节速度快。
现有调节风洞试验段风速通常采用如下方法：调节压缩机转速、在试验段下游设置栅指调节机构。通过压缩机调节试验段风速，对压缩机的动力学特性要求高，且要求很高的转速精度，增加了压缩机的设计制造难度；且改变压缩机转速会改变稳定段总压，对稳总压控制不利。通过栅指调节机构调节试验段风速，由于栅指重量很大且栅指调节机构很复杂，因此调节响应速度慢，降低了风洞使用效率。
以上两种调节试验段气流速度的方法都存在一些严重的缺点，制约了跨声速风洞的建设和运行，随着飞行器设计技术的发展，对于跨声速风洞的需求越来越高，提供一种用于跨声速风洞快速、高效、精确调节试验段马赫速的装置是工程上急需解决的问题。
因此，为了提高跨声速风洞试验段气流速度快速调节和调节精度，而设计的一种结构简单、机构运行速度快、定位精度高的紧凑型同轴驱动对称节流机构。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，包括支座和固定板，所述支座的一侧固定安装有驱动器，所述驱动器活塞杆的一端垂直连接有固定销，所述固定销的上端和下端分别销接有第一连杆和第二连杆；
所述第一连杆的一端销接有第一摇臂，所述第一摇臂远离第一连杆的一端上固定插接有内轴；
所述第二连杆的一端销接有第二摇臂，所述第二摇臂远离第二连杆的一端上固定插接有外轴，所述外轴设置为中空轴，且所述内轴转动插接在所述外轴的内孔中；
所述固定板上开设有轴孔，所述外轴转动安装在所述轴孔内，所述外轴上还转动套接有第一调节叶片和第二调节叶片，所述外轴的侧面上开设有腰孔，所述第一调节叶片通过第一连接键贯穿于腰孔并与所述内轴的侧面固定连接，所述第二调节叶片通过第二连接键与外轴的侧面固定连接。
进一步地，所述驱动器设置为伺服驱动液压缸或者伺服电机驱动电动缸。
进一步地，所述驱动器的定位精度为0.02mm。
进一步地，所述第一调节叶片的一侧和第二调节叶片的一侧分别连接有套筒，所述套筒转动套接在所述外轴上。
进一步地，所述第一连接键的一端固定连接在第一调节叶片一侧的套筒内壁上，所述第二连接键固定连接在第二调节叶片一侧的套筒内壁上，所述内轴的表面上以及外轴的表面上分别开设有键槽。
进一步地，所述固定销与第一连杆组成的转动副，固定销与第二连杆组成的转动副，所述第一连杆与第一摇臂组成的转动副，所述第二连杆与第二摇臂组成的转动副、所述内轴与外轴组成的转动副以及外轴与所述套筒组成的转动副的配合公差均为H7/h6。
进一步地，所述第一调节叶片和第二调节叶片对称设置，同时第一调节叶片和第二调节叶片之间张开角的调节范围为10-45°。
进一步地，所述第一连杆、第一摇臂、内轴、第二连杆、第二摇臂、外轴以及驱动器形成对称的曲柄滑块机构，用于实现第一调节叶片和第二调节叶片对称反向运动。
进一步地，上述机构安装在流体通道中。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，用于快速调节流速或者流量；在试验时，由测控系统控制驱动器运动，驱动器活塞杆作往复直线运动，活塞杆推动连杆运动从而驱动摇臂绕内轴、外轴作旋转运动，实现了第一、第二调节叶片的开闭运动，可以快速响应，提高调节速度；由于可以直接测量叶片转动角度，机构可以实现全闭环控制，控制精度高。
2、本发明提供的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，内外轴同轴安装，整个机构结构紧凑，第一、第二调节叶片运动同步性及对称性好，控制精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的紧凑型同轴驱动对称节流机构的整体立体图；
图2是根据本发明实施例的紧凑型同轴驱动对称节流机构的爆炸示意图。
图中：
1、固定板；101、轴孔；2、内轴；3、外轴；301、腰孔；41、第一调节叶片；42、第二调节叶片；43、套筒；51、第一连杆；52、第二连杆；61、第一摇臂；62、第二摇臂；7、驱动器；81、第一连接键；82、第二连接键；9、支座；10、固定销。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
根据本发明的实施例，
请参阅图1-2，本发明一种紧凑型同轴驱动对称节流机构安装在流体通道中，其包括支座9和固定板1，支座9的一侧固定安装有驱动器7，驱动器7活塞杆的一端垂直连接有固定销10，固定销10的上端和下端分别销接有第一连杆51和第二连杆52；第一连杆51的一端销接有第一摇臂61，第一摇臂61远离第一连杆51的一端上固定插接有内轴2；第二连杆52的一端销接有第二摇臂62，第二摇臂62远离第二连杆52的一端上固定插接有外轴3，外轴3设置为中空轴，且内轴2转动插接在外轴3的内孔中；
固定板1上开设有轴孔101，外轴3转动安装在轴孔101内，外轴3上还转动套接有第一调节叶片41和第二调节叶片42，外轴3的侧面上开设有腰孔301，第一调节叶片41通过第一连接键81贯穿于腰孔301并与内轴2的侧面固定连接，第二调节叶片42通过第二连接键82与外轴3的侧面固定连接。
本实施例中，驱动器7设置为伺服驱动液压缸或者伺服电机驱动电动缸。通过伺服驱动液压缸或伺服电机驱动电动缸均可以进行高精度的控制。驱动器7的定位精度为0.02mm，通过较高的定位精度限制，提高了本节流机构的整体运行精度。第一调节叶片41的一侧和第二调节叶片42的一侧分别连接有套筒43，套筒43转动套接在外轴3上，套筒43与外轴3之间转动间隙配合。
本实施例中，第一连接键81的一端固定连接在第一调节叶片41一侧的套筒43内壁上，第二连接键82固定连接在第二调节叶片42一侧的套筒43内壁上，内轴2的表面上以及外轴3的表面上分别开设有键槽，通过第一连接键81和第二连接键82的键接方式，便于进行制造。
本实施例中，固定销10与第一连杆51组成的转动副，固定销10与第二连杆52组成的转动副，第一连杆51与第一摇臂61组成的转动副，第二连杆52与第二摇臂62组成的转动副、内轴2与外轴3组成的转动副以及外轴3与套筒43组成的转动副的配合公差均为H7/h6。上述设计，通过转动副公差的限制，提高整个机构的运行精度。
本实施例中，第一调节叶片41和第二调节叶片42对称设置，同时第一调节叶片41和第二调节叶片42之间张开角的调节范围为10-45°。第一连杆51、第一摇臂61、内轴2、第二连杆52、第二摇臂62、外轴3以及驱动器7形成对称的曲柄滑块机构，用于实现第一调节叶片41和第二调节叶片42对称反向运动。
在本实施例中，将本发明安装在某连续式跨声速风洞试验段下游的第二喉道内，固定中隔板与第二喉道上下壁板采用螺栓连接，销定位。具体地，将本发明的支座9连接在风洞的壁板上。
该风洞对马赫速调节装置的要求：一是调节精度不低于0.001马赫；二是能快速调节马赫数，提高试验效率高。由于本发明采用全闭环控制，机构运动精度高，因此可实现风洞试验段气流马赫速快速精确调节(5秒钟内调到设定值)，本发明将风洞运行效率提高了4％～10％(马赫数0.3～1.0)，可实现风速调节精度达0.001马赫。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明用于快速调节流速或者流量；在试验时，由测控系统控制驱动器7运动，驱动器7活塞杆作往复直线运动(驱动液压缸运行速度最大20mm/s)，活塞杆推动连杆(第一、第二连杆)运动从而驱动摇臂(第一、第二摇臂)绕内轴、外轴作旋转运动，实现了第一、第二调节叶片的开闭运动，可以快速响应，提高调节速度；由于可以直接测量第一、第二调节叶片的转动角度，该机构可以实现全闭环控制，且由于本发明内外轴同轴安装，整个机构结构紧凑，第一、第二调节叶片运动同步性及对称性好，控制精度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于：包括支座(9)和固定板(1)，所述支座(9)的一侧固定安装有驱动器(7)，所述驱动器(7)活塞杆的一端垂直连接有固定销(10)，所述固定销(10)的上端和下端分别销接有第一连杆(51)和第二连杆(52)；
所述第一连杆(51)的一端销接有第一摇臂(61)，所述第一摇臂(61)远离第一连杆(51)的一端上固定插接有内轴(2)；
所述第二连杆(52)的一端销接有第二摇臂(62)，所述第二摇臂(62)远离第二连杆(52)的一端上固定插接有外轴(3)，所述外轴(3)设置为中空轴，且所述内轴(2)转动插接在所述外轴(3)的内孔中；
所述固定板(1)上开设有轴孔(101)，所述外轴(3)转动安装在所述轴孔(101)内，所述外轴(3)上还转动套接有第一调节叶片(41)和第二调节叶片(42)，所述外轴(3)的侧面上开设有腰孔(301)，所述第一调节叶片(41)通过第一连接键(81)贯穿于腰孔(301)并与所述内轴(2)的侧面固定连接，所述第二调节叶片(42)通过第二连接键(82)与外轴(3)的侧面固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述驱动器(7)设置为伺服驱动液压缸或者伺服电机驱动电动缸。
3.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述驱动器(7)的定位精度为0.02mm。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述第一调节叶片(41)的一侧和第二调节叶片(42)的一侧分别连接有套筒(43)，所述套筒(43)转动套接在所述外轴(3)上。
5.根据权利要求4所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述第一连接键(81)的一端固定连接在第一调节叶片(41)一侧的套筒(43)内壁上，所述第二连接键(82)固定连接在第二调节叶片(42)一侧的套筒(43)内壁上，所述内轴(2)的表面上以及外轴(3)的表面上分别开设有键槽。
6.根据权利要求4所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述固定销(10)与第一连杆(51)组成的转动副，固定销(10)与第二连杆(52)组成的转动副，所述第一连杆(51)与第一摇臂(61)组成的转动副，所述第二连杆(52)与第二摇臂(62)组成的转动副、所述内轴(2)与外轴(3)组成的转动副以及外轴(3)与所述套筒(43)组成的转动副的配合公差均为H7/h6。
7.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述第一调节叶片(41)和第二调节叶片(42)对称设置，同时第一调节叶片(41)和第二调节叶片(42)之间张开角的调节范围为10-45°。
8.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，所述第一连杆(51)、第一摇臂(61)、内轴(2)、第二连杆(52)、第二摇臂(62)、外轴(3)以及驱动器(7)形成对称的曲柄滑块机构，用于实现第一调节叶片(41)和第二调节叶片(42)对称反向运动。
9.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴驱动对称节流机构，其特征在于，该机构安装在流体通道中。
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