CN113049212A - 一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，包括下横梁、上横梁、液压驱动机构、导向机构、球铰吊环头、推杆铰链座、柔板铰链、直线位移传感器。多个液压驱动机构和导向机构对称安装在上横梁上，并与下横梁连接，其将驱动、导向功能集成于一体。在风洞喷管型面成型过程中，可将多个小驱动力的液压油缸合成大型风洞喷管精确成型所需的大载荷驱动装置，并利用导向机构消除侧向力对油缸的影响，不仅能够利用小型液压油缸实现大载荷驱动，而且提高了装置的可靠性和使用寿命。

Description

一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置

技术领域

本发明涉及的是大型连续式跨声速风洞结构设计领域，尤其是一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置。

背景技术

流场品质是衡量风洞性能的重要指标，而喷管段是风洞的核心部段，其直接影响风洞试验的流场。为了实现对马赫数的调节，并且确保不同马赫数下的流场品质，需要对喷管段的型面进行精确成型控制，以对试验区流场的马赫数和均匀性进行调节。大型连续式跨声速风洞一般采用多支点多驱动半柔壁或者全柔壁喷管，具有结构尺寸大、负载大、成型精度要求高的特点，对于喷管段重载驱动执行装置的设计及其成型过程的精确控制提出了新的挑战。

对于小型连续式跨声速风洞而言，由于所需的驱动力较小，一般采用电动驱动形式，即使用螺旋升降机作为驱动装置。显然地，随着风洞尺寸的增大、马赫数的提高，电动驱动形式已经很难满足大型连续式跨声速风洞喷管段成型要求。为了提升执行机构的驱动力，具有高密度驱动能力的液压驱动形式成为可以解决问题的方法，但是有如下几个方面的问题需要解决：一方面，风洞喷管型面的截面尺寸(垂直于气流方向)较大，沿着截面方向需要有较好的同步驱动力作用，从而形成所需马赫数的二维型线；另一方面，为了提升型面成型精度，沿着气流方向需要尽可能多地布置驱动装置，要求驱动装置具有大驱动力的同时，空间尺寸要尽可能小；此外，由于成型系统的加工、安装和运动存在一定的误差，成型系统内部会产生侧向力，严重时，会对驱动机构带来破坏性的影响。因此，围绕大型连续式跨声速风洞喷管段型面精确成型的难题，设计出合理可行的大载荷驱动装置对于大型连续式跨声速风洞性能的提升具有重要意义。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置的技术方案，该方案采用柔板作为风洞喷管段的成型件，采用独特设计的液压驱动装置驱动柔板成型，能够确保大型连续式跨声速风洞喷管段型面精确成型，同时具备高效、高精度、安全可靠的效果。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，风洞喷管型面组件包括有柔板、柔板支撑框和型面补偿机构，柔板一端与柔板支撑框连接，柔板另一端与型面补偿机构连接，柔板上方设置有支撑框架，其特征是：支撑框架上沿气流方向设置有若干个与柔板连接的液压驱动装置；液压驱动装置包括有上横梁、下横梁、若干导向机构和若干个液压驱动机构；导向机构和液压驱动机构固定在上横梁上且与下横梁的上端面固定连接；柔板的上端面设置有柔板铰链座；下横梁的下端面设置有柔板铰链；柔板铰链与柔板铰链座铰接；支撑框架上设置有摆轴支座；上横梁左右两端固定设置有转轴；上横梁与支撑框架之间通过将转轴插入摆轴支座连接；上横梁和下横梁之间设置有直线位移传感器；液压驱动机构能够驱动上横梁和下横梁相互做伸缩运动；导向机构能够限制上横梁和下横梁之间只能沿导向杆方向做伸缩运动；直线位移传感器用于检测每个液压驱动机构运动过程中的实时运动位移，作为每个液压驱动机构伺服闭环控制的反馈信息，以实现同一个液压驱动装置上所有液压驱动机构的同步运动。

作为本方案的优选：导向机构包括有导向筒和导向推杆；导向筒固定在上横梁上；导向推杆一端插入导向筒中，另一端固定在下横梁的上端面上。

作为本方案的优选：液压驱动机构包括有缸体、设置在缸体内的液压推杆以及推杆铰链座；缸体固定在上横梁上；液压推杆的前端设置有球铰吊环头；推杆铰链座固定设置在下横梁的上端面上；球铰吊环头与推杆铰链座之间通过铰接连接。

作为本方案的优选：上横梁和下横梁之间设置有多个对称分布的导向机构。

作为本方案的优选：上横梁和下横梁之间设置有多个对称分布的导向机构。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中将多个液压驱动机构和导向机构集成于一体，可以根据驱动载荷配置相关机构数量，并通过多个小驱动力的液压缸合成大载荷驱动系统，不仅结构简单、规整，还可实现大载荷驱动，提升了装置的驱动能力、可靠性和高效性。本发明集成了驱动机构和导向机构，使用导向机构消除成型机构运动中产生的侧向力，可避免侧向力对液压缸活塞的破坏性影响，提升了液压缸的使用寿命，以及整个驱动装置的安全性。根据大型风洞喷管成型所需的驱动载荷，结合所选单个油缸的驱动力，对液压驱动机构和导向机构的数量进行优化配置，直线位移传感器固定安装在上、下横梁之间，用于检测液压缸运动过程中的实时行程，作为液压缸伺服闭环控制的反馈信息，以实现液压缸的同步运动。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明驱动风洞喷管形成二维型面示意图；

图3为液压驱动装置的结构示意图；

图4为液压驱动机构的示意图；

图5为导向机构的示意图；

图6为液压推杆与下横梁的连接示意图；

图7为导向杆与下横梁的连接示意图；

图8为液压驱动装置的安装示意图。

1为液压动装置；2为柔板支撑框；3为柔板；4为支撑框架；5为摆轴支座；6为型面补偿机构，7为柔板铰链；101为下横梁；102为上横梁；103为液压驱动机构；103A为缸体；103B为液压推杆；104为导向机构；104A为导向筒；104B为导向推杆；105为球铰吊环头；106为推杆铰链座；107为柔板铰链；108为直线位移传感器；109为转轴。

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。

实施例：

通过附图能够看出，本实施例中，风洞喷管型面包括有柔板、柔板支撑框和型面补偿机构；柔板一端与柔板支撑框连接，柔板另一端与型面补偿机构连接；柔板上方设置有支撑框架；支撑框架上沿气流方向设置有若干个与柔板连接的液压驱动装置；液压驱动装置包括有上横梁、下横梁、导向机构和液压驱动机构；导向机构和液压驱动机构固定在上横梁上且与下横梁的上端面固定连接。

柔板的上端面设置有柔板铰链座；下横梁的下端面设置有柔板铰链；柔板铰链与柔板铰链座铰接。

支撑框架上设置有摆轴支座；上横梁左右两端固定设置有转轴；上横梁与支撑框架之间通过将转轴插入摆轴支座连接。

导向机构包括有导向筒和导向推杆；导向筒固定在上横梁上；导向推杆一端插入导向筒中，另一端固定在下横梁的上端面上。

液压驱动机构包括有缸体、设置在缸体内的液压推杆以及推杆铰链座；缸体固定在上横梁上；液压推杆的前端设置有球铰吊环头；推杆铰链座固定设置在下横梁的上端面上；球铰吊环头与推杆铰链座之间通过铰接连接。

上横梁和下横梁之间设置有直线位移传感器。

上横梁和下横梁之间设置有多个对称分布的导向机构。

上横梁和下横梁之间设置有多个对称分布的导向机构。

液压驱动机构和导向机构沿着上横梁和下横梁呈对称布置，相关机构的数量可根据大型风洞喷管成型所需的驱动载荷，并结合所选单个油缸的驱动力，对液压驱动机构和导向机构的数量进行优化配置，以提供所需的驱动力和导向作用。如图3所示，本实施例中，设置了两个液压驱动机构和三个导向机构，相关机构沿着上、下横梁对称布置。

多个液压驱动机构同步运动用以提供喷管型面成型所需的驱动力；成型运动过程中，导向机构用于整个装置的导向，以防止侧向力作用在油缸活塞上，避免破坏液压缸。

本装置在成型运动过程中，液压杆驱动整个装置做伸缩运动，同时上横梁绕着两端的支座转动，下横梁绕着柔板铰链转动，通过调节上、下横梁转动轴线距离，使得柔板控制点到达预定位置。

液压驱动装置驱动柔板从当前马赫数型面调节到另一个马赫数型面的动作流程为：首先启动液压驱动机构，对柔板成型进行位置闭环控制；其次，根据设定的位置，液压驱动机构驱动系统工作，此过程中直线位移传感器实时监测液压缸的位移量，保证多个液压缸的同步；然后，待驱动装置驱动柔板到达预定马赫数型面后，液压油缸做定位控制，风洞做吹风试验。待该马赫数下的风洞试验结束后，可循环重复上述流程，调整到下一个预定的马赫数型面进行风洞试验，直到所有试验结束。

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 (5)

1.一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，风洞喷管型面组件包括有柔板、柔板支撑框和型面补偿机构，柔板一端与柔板支撑框连接，柔板另一端与型面补偿机构连接，柔板上方设置有支撑框架，其特征是：所述支撑框架上沿气流方向设置有若干个与柔板连接的液压驱动装置；所述液压驱动装置包括有上横梁、下横梁、若干个导向机构和若干个液压驱动机构；所述导向机构和液压驱动机构固定在上横梁上且与下横梁的上端面固定连接；所述柔板的上端面设置有柔板铰链座；所述下横梁的下端面设置有柔板铰链；所述柔板铰链与柔板铰链座铰接；所述支撑框架上设置有摆轴支座；所述上横梁左右两端固定设置有转轴；所述上横梁与支撑框架之间通过将转轴插入摆轴支座连接；所述上横梁和下横梁之间设置有直线位移传感器；所述液压驱动机构能够驱动上横梁和下横梁相互做伸缩运动；所述导向机构能够限制上横梁和下横梁之间只能沿导向杆方向做伸缩运动；所述直线位移传感器用于检测每个液压驱动机构运动过程中的实时伸缩位移，作为每个液压驱动机构伺服闭环控制的反馈信息，以实现同一个液压驱动装置上所有液压驱动机构的同步运动。

2.根据权利要求1所述的一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，其特征是：所述导向机构包括有导向筒和导向推杆；所述导向筒固定在上横梁上；所述导向推杆一端插入导向筒中，另一端固定在下横梁的上端面上。

3.根据权利要求1所述的一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，其特征是：所述液压驱动机构包括有缸体、设置在缸体内的液压推杆以及推杆铰链座；所述缸体固定在上横梁上；所述液压推杆的前端设置有球铰吊环头；所述推杆铰链座固定设置在下横梁的上端面上；所述球铰吊环头与推杆铰链座之间通过铰接连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，其特征是：所述上横梁和下横梁之间设置有多个对称分布的导向机构。

5.根据权利要求1所述的一种应用于风洞喷管型面成型的液压驱动装置，其特征是：所述上横梁和下横梁之间设置有多个对称分布的导向机构。

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