CN113804393A - 一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构。本发明可应用于风洞试验段的有两种装夹方式且可以令试验试件旋转‑180°～180°的支撑机构，一所述机构包括：支撑座、电机盖和支撑座盖板、所述支撑座内部包括回转台、天平、堵盖、步进电机、螺钉、天平走线孔、夹具和毛刷；将天平、回转台和支撑座调整安装完成，各部件之间的连接方式：天平与回转台和试验件或夹具之间的连接均采用直口定位和螺钉固定的方式。
Description
技术领域
本发明涉及风洞实验测量技术领域，是一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构。
背景技术
风洞试验是飞行器空气动力学特性研究的主要手段。在火星探测领域，被用于探测器试飞前的可靠性验证。其中，试验段的样品支撑系统可按预定的实验程序或者藉由人工控制，调整各种阀门、活动部件、模型状态和仪器仪表，并通过天平、压力和温度等传感器，测量气流参量、模型状态和有关的物理量，所以，设计出简单，实用，灵活的风洞试验段支撑系统，具有重要意义。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，本发明提供了以下技术方案：
一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，所述机构包括：支撑座、电机盖和支撑座盖板、所述支撑座内部包括回转台、天平、堵盖、步进电机、螺钉、天平走线孔、夹具和毛刷；
当试验试件有支撑手柄，通过手柄连接天平，当试验试件不适合加工固定手柄，试验试件通过夹具连接在天平上；安装支撑装置；安装试验件；将天平、回转台和支撑座调整安装完成，各部件之间的连接方式：通过直口和螺钉将支撑座固定在试验段上；
将试验件或夹具通过试验段门将试验段安装在天平上；采用顶丝将试验件固定在夹具上；采用螺钉将两个毛刷分别固定在两个堵块上；将两个堵块采用螺钉安装到试验段上；最后将盖板通过密封垫安装到支撑座上。
优选地，实验过程中对角度进行粗调或精调，
粗调：打开手柄堵盖，通过手柄堵盖调整试验段角度，其中，手柄堵盖处刻有360°刻度，最小刻度0.5°；
精调：打开盖板，应用回转台上刻度，进行角度调整；试验件试验中角度可藉由步进电机进行调整。
优选地，回转台使用步进电机驱动电机，手动操作或电机控制转动，使试验件能够改变试验角度，角度变化范围-180°～180。
优选地，天平是五分量杆式应变天平，重量5Kg，试验角度±180度；参考点距天平0.12m，中段直径Φ32mm，长度80mm。
优选地，与天平和支杆相连接均采用法兰连接，支撑端法兰直径50mm，天平端法兰直径44mm。
优选地，支撑座为承力件，采用盒式结构，材料采用304不锈钢。
优选地，天平走线孔为天平信号线、电机电源线和控制信号线的走线孔，天平信号线直径4mm，电机电源线直径12mm，电机控制线12mm。
优选地，天平采用350Ω应变片组桥，桥压5.0V，灵敏度系数K＝2，天平信号为5路电压输出，量程±20mV，供电1路供桥电压5V，精度大于0.05％。
优选地，天平的应变片粘贴采用0.5AA应变片，电阻350Ω，每个桥路由4个应变片组成应变全桥，采用力矩桥方式。
本发明具有以下有益效果：
本发明在风洞实验中，对不同加工处理方式的试验试件适应性好，体现在提供有无支撑手柄的两种装夹方式；本发明所提供的装夹结构可令试验试件在-180°～180°角度范围内进行变化；本发明各部分对输出结果影响较小，支撑装置中的电机仅在需要改变试验件的夹持角时才通电，其他时间处于不通电状态，有利于降低电磁干扰，保证天平信号输出的可靠性；本发明中环境适应性较强，其中天平的设计强度校核安全系数为5，具有较强的抗过载能力，同时，支撑装置和洞壁之间采用毛刷和堵块密封，可有效防止绝大部分粉尘进入天平和电机，便于清理，并降低粉尘对试验的影响。
附图说明
图1为本发明支撑装置结构斜视图；
图2为本发明支撑装置剖视图；
图3为本发明支撑装置装夹剖视图；
图4为本发明支撑装置装夹剖视图；
图5为本发明支撑装置装夹结构图；
图6为支撑座结构图；
图7为天平连接方式；
图8为支撑座走线孔；
图9为天平三维结构图；
图10为天平桥路图。
其中，1-试验段门，2-试验段，3-支撑座，4-电机盖，5-支撑座盖板，6-手柄，7-步进电机，8-试验件，9-堵盖,10-天平，11-回转台，14-螺钉，17-直口，22-天平走线孔。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
具体实施例一：
根据图1至图10所示，本发明本发明的目的在于设计可应用于风洞试验段的有两种装夹方式且可以令试验试件旋转-180°～180°的支撑系统，一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，所述机构包括：支撑座3、电机盖4和支撑座盖板5、所述支撑座内部包括回转台11、天平10、堵盖9、步进电机7、螺钉14、天平走线孔22、夹具和毛刷；
当试验试件有支撑手柄6，通过手柄连接天平，当试验试件不适合加工固定手柄，试验试件通过夹具连接在天平上；安装支撑装置；安装试验件；将天平、回转台和支撑座调整安装完成，各部件之间的连接方式：通过直口17和螺钉01将支撑座固定在试验段上；天平与回转台和试验件或夹具之间的连接均采用直口定位和螺钉固定的方式。
当试验试件带有支撑手柄，试验时，试验试件通过自带手柄直接连接在天平上；
当试验试件由于某种原因不适合加工固定手柄，试验试件通过夹具连接在天平上。
将试验件或夹具通过试验段门将试验段安装在天平上；采用顶丝将试验件固定在夹具上；采用螺钉将两个毛刷分别固定在两个堵块上；将两个堵块采用螺钉安装到试验段上；最后将盖板通过密封垫安装到支撑座上。
实验过程中对角度进行粗调或精调，
粗调：打开手柄堵盖，通过手柄堵盖调整试验段角度，其中，手柄堵盖处刻有360°刻度，最小刻度0.5°；
精调：打开盖板，应用回转台上刻度，进行角度调整；试验件试验中角度可藉由步进电机进行调整。
回转台使用步进电机驱动电机，手动操作或电机控制转动，使试验件能够改变试验角度，角度变化范围-180°～180。
天平是五分量杆式应变天平，重量5Kg，试验角度±180度；参考点距天平0.12m，中段直径Φ32mm，长度80mm。
与天平和支杆相连接均采用法兰连接，支撑端法兰直径50mm，天平端法兰直径44mm。
支撑座为承力件，采用盒式结构，材料采用304不锈钢。
天平走线孔为天平信号线、电机电源线和控制信号线的走线孔，天平信号线直径4mm，电机电源线直径12mm，电机控制线12mm。
天平采用350Ω应变片组桥，桥压5.0V，灵敏度系数K＝2，天平信号为5路电压输出，量程±20mV，供电1路供桥电压5V，精度大于0.05％。
天平的应变片粘贴采用0.5AA应变片，电阻350Ω，每个桥路由4个应变片组成应变全桥，采用力矩桥方式。
试验件与天平连接的拆卸具体步骤如下：
打开盖板及试验段门；
将堵块从试验段上拆卸下来；
将试验件与天平间螺钉拆除，将试验件从试验段门将试验件取出。
试验件与夹具连接的拆卸具体步骤如下：
打开盖板及试验段门；
将顶丝松开，直接将试验件取下。
以上所述仅是一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构的优选实施方式，一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：所述机构包括：支撑座、电机盖和支撑座盖板、所述支撑座内部包括回转台、天平、堵盖、步进电机、螺钉、天平走线孔、夹具和毛刷；
当试验试件有支撑手柄，通过手柄连接天平，当试验试件不适合加工固定手柄，试验试件通过夹具连接在天平上；安装支撑装置；安装试验件；将天平、回转台和支撑座调整安装完成，各部件之间的连接方式：通过直口和螺钉将支撑座固定在试验段上；
将试验件或夹具通过试验段门将试验段安装在天平上；采用顶丝将试验件固定在夹具上；采用螺钉将两个毛刷分别固定在两个堵块上；将两个堵块采用螺钉安装到试验段上；最后将盖板通过密封垫安装到支撑座上。
2.根据权利要求1所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：实验过程中对角度进行粗调或精调，
粗调：打开手柄堵盖，通过手柄堵盖调整试验段角度，其中，手柄堵盖处刻有360°刻度，最小刻度0.5°；
精调：打开盖板，应用回转台上刻度，进行角度调整；试验件试验中角度可藉由步进电机进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：回转台使用步进电机驱动电机，手动操作或电机控制转动，使试验件能够改变试验角度，角度变化范围-180°～180。
4.根据权利要求3所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：天平是五分量杆式应变天平，重量5Kg，试验角度±180度；参考点距天平0.12m，中段直径Φ32mm，长度80mm。
5.根据权利要求4所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：与天平和支杆相连接均采用法兰连接，支撑端法兰直径50mm，天平端法兰直径44mm。
6.根据权利要求5所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：支撑座为承力件，采用盒式结构，材料采用304不锈钢。
7.根据权利要求6所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：天平走线孔为天平信号线、电机电源线和控制信号线的走线孔，天平信号线直径4mm，电机电源线直径12mm，电机控制线12mm。
8.根据权利要求7所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：天平采用350Ω应变片组桥，桥压5.0V，灵敏度系数K＝2，天平信号为5路电压输出，量程±20mV，供电1路供桥电压5V，精度大于0.05％。
9.根据权利要求8所述的一种用于火星低压风洞的带天平的样品支撑机构，其特征是：天平的应变片粘贴采用0.5AA应变片，电阻350Ω，每个桥路由4个应变片组成应变全桥，采用力矩桥方式。
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