CN115144152A - 一种变形大口径收缩段及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种变形大口径收缩段及安装方法，属于风洞设备领域。本发明解决了圆变方的特殊构型大口径收缩段型面精度高，加工难度大的问题。本发明包括第一分段、第二分段和前导流门限位装置，第一分段、第二分段和前导流门限位装置依次连接，第一分段的一端安装有法兰板，第二分段的一端安装有法兰，第二分段通过法兰与第一分段的法兰板配合安装，前导流门限位装置通过限位件与第二分段的另一端建立连接。本发明的一种变形大口径收缩段及安装方法将收缩段设置成两段，将整个收缩段采用拼接形校对式，既保证了加工精度，也保证了安装精度。

Description

一种变形大口径收缩段及安装方法

技术领域

本发明属于风洞设备领域，具体为一种变形大口径收缩段及安装方法。

背景技术

收缩段是风洞的关键部件之一，一般位于跨超声速风洞稳定段与喷管段之间，其作用是将稳定段截面尺寸平滑地过渡到喷管段入口截面尺寸，同时使气流在无分离流的情况下加速到喷管段入口截面气流参数。收缩段应保证气流平稳光滑流动，流动过程不发生局部分离。气流流动对收缩段入口低速端的几何形状特别敏感，其斜率变化应是渐变的。其出口端型面应保证出口气流均匀、平直且稳定，并与其下游的喷管段入口端气流流动平稳衔接。大口径收缩段通常为整体圆形，或整体方形，内表面型面曲线为多次曲线，直接影响风洞的流场性能指标水平，其曲面精度加工要求高；

本发明稳定段出口为圆形，喷管段入口为方形，收缩段为圆变方构型。要求收缩段中心线与风洞中心线偏角小于0.05º。入口的型面加工安装精度在±10mm之内，出口的型面加工安装精度在±1mm之内，中间线性变化；在固定收缩段前90%的部分，其表面起伏优于5mm/m，距出口10%的部分，其表面起伏优于2mm/m，型面精度高并且加工难。

针对由圆变方的特殊构型大口径收缩段，本发明为满足收缩段内型面的尺寸公差要求，对制造安装加工、型面板压型时的尺寸控制及型面板与框筋焊接时的焊接变形控制较具挑战性。

发明内容

本发明研发目的是为了解决圆变方的特殊构型大口径收缩段型面精度高，加工难度大的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

方案一：一种变形大口径收缩段，包括第一分段、第二分段和前导流门限位装置，第一分段、第二分段和前导流门限位装置依次连接，第一分段的一端安装有法兰板，第二分段的一端安装有法兰，第二分段通过法兰与第一分段的法兰板配合安装，前导流门限位装置通过限位件与第二分段的另一端建立连接。

进一步的，所述第一分段包括第一内型面板、第一纵筋和第一环筋，多块第一内型面板焊接形成筒体，多根第一纵筋与第一环筋焊接在筒体外侧，第一纵筋沿筒体的轴向布置在筒体外侧，第一环筋沿筒体的周向布置在筒体外侧，第一纵筋与第一环筋的交接处采用焊接的方式连接。

进一步的，所述第二分段包括第二内型面板、第二环筋和第二纵筋，多块第二内型面板焊接形成筒体，多根第二环筋和第二纵筋焊接在筒体外侧，第二环筋沿筒体周向布置在筒体外侧，第二纵筋沿筒体轴向布置在筒体外侧，第二环筋和第二纵筋的交接处采用焊接的方式连接。

进一步的，所述第二分段与前导流门限位装置之间安装有密封垫。

方案二：基于方案一所述的一种变形大口径收缩段的安装方法，包括以下步骤：

第一分段的制作：第一内型面板的初始厚度采用成品厚度的两倍，制造多根第一纵筋和第一环筋，按每根第一环筋的位置及纵向在90°范围内每隔5°的位置制取样板，先组对第一纵筋和第一环筋并焊接，检查各第一纵筋和第一环筋的坐标尺寸，符合要求后再对第一内型面板进行组对，焊接第一内型面板对接焊缝，再焊接第一内型面板与第一纵筋和第二环筋的焊缝，用激光跟踪仪测量内型面的坐标尺寸并记录；

第二分段的制作：第二内型面板采用钢板压制成型，先组对第二环筋和第二纵筋，将第二环筋和第二纵筋焊接，焊接完成进行热处理，消除焊接应力，在第二环筋和第二纵筋的内部对第二内型面板进行组对，焊接第二内型面板对接焊缝，再焊接第二内型面板与第二环筋和第二纵筋的焊缝，用激光跟踪仪对第二内型面板的内型面尺寸进行检测，在第二分段的端部安装法兰；

第一分段、第二分段和前导流门限位装置的组装：将第一分段和第二分段通过法兰板和法兰进行连接，再将前导流门限位装置通过限位件与第二分段连接，完成第一分段、第二分段和前导流门限位装置的整体安装。

本发明具有以下有益效果：

本发明的一种变形大口径收缩段及安装方法将收缩段设置成两段，并机械加工和配合激光跟踪仪检测修型其中一段，采用数控加工并配合激光跟踪仪检测保证型面精度制作另一段，整个收缩段采用拼接形校对式，既保证了加工精度，也保证了安装精度。

附图说明

图1是一种变形大口径收缩段的整体结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是第一分段的示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是第二分段的示意图；

图6是图5的侧视图。

图中1-第一分段，2-第二分段，3-密封垫，4-第一内型面板，5-第一纵筋，6-第一环筋，7-法兰板，8-法兰，9-第二内型面板，10-第二环筋，11-第二纵筋，12-限位件，13-前导流门限位装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接（即为不可拆卸连接）包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1，结合图1-图6说明本实施例，本实施例的一种变形大口径收缩段，包括第一分段1、第二分段2和前导流门限位装置13，第一分段1、第二分段2和前导流门限位装置13依次连接，第一分段1的一端安装有法兰板7，第二分段2的一端安装有法兰8，第二分段2通过法兰8与第一分段1的法兰板7配合安装，前导流门限位装置13通过限位件12与第二分段2的另一端建立连接，前导流门限位装置为现有的装置，主要用于将收缩段与其前部件的连接，；第一分段1包括第一内型面板4、第一纵筋5和第一环筋6，多块第一内型面板4焊接形成筒体，多根第一纵筋5与第一环筋6焊接在筒体外侧，第一纵筋5沿筒体的轴向布置在筒体外侧，第一环筋6沿筒体的周向布置在筒体外侧，第一纵筋5与第一环筋6的交接处采用焊接的方式连接；第二分段2包括第二内型面板9、第二环筋10和第二纵筋11，多块第二内型面板9焊接形成筒体，多根第二环筋10和第二纵筋11焊接在筒体外侧，第二环筋10沿筒体周向布置在筒体外侧，第二纵筋11沿筒体轴向布置在筒体外侧，第二环筋10和第二纵筋11的交接处采用焊接的方式连接；所述限位件12为定位销。

实施例2，结合图1-图6说明本实施例，本实施例的一种变形大口径收缩段的安装方法：包括以下步骤：

第一分段1的制作：第一内型面板4的初始厚度采用成品厚度的两倍，制造多根第一纵筋5和第一环筋6，按每根第一环筋6的位置及纵向在90°范围内每隔5°的位置制取样板，先组对第一纵筋5和第一环筋6并焊接，检查各第一纵筋5和第一环筋6的坐标尺寸，符合要求后再对第一内型面板4进行组对，焊接第一内型面板4对接焊缝，再焊接第一内型面板4与第一纵筋5和第二环筋6的焊缝，用激光跟踪仪测量内型面的坐标尺寸并记录；

第二分段2的制作：第二内型面板9采用钢板压制成型，先组对第二环筋10和第二纵筋11，将第二环筋10和第二纵筋11焊接，焊接完成进行热处理，消除焊接应力，在第二环筋10和第二纵筋11的内部对第二内型面板9进行组对，焊接第二内型面板9对接焊缝，再焊接第二内型面板9与第二环筋10和第二纵筋11的焊缝，用激光跟踪仪对第二内型面板9的内型面尺寸进行检测，在第二分段2的端部安装法兰8；

第一分段1、第二分段2和前导流门限位装置13的组装：将第一分段1和第二分段2通过法兰板7和法兰8进行连接，再将前导流门限位装置13通过限位件12与第二分段2连接，完成第一分段1、第二分段2和前导流门限位装置13的整体安装；

第一分段1的具体制作方法为：

步骤一：预制第一分段1筒体内型面板，考虑焊接变形，收缩及型面的修整，厚度为内型面成品厚度的两倍，内型面板的成型采用自制的胎具用500T液压机压制成型，沿轴向分为两段制作，随后对接焊缝；

步骤二：第一分段1的外环筋板按坐标值由数控切割机下料完成，相对应的筋板编号，运至安装现场进行筋板组对，检查各框筋的坐标尺寸，符合要求再在内型面板上焊缝框筋，焊接完成经检查合格后进行热处理，消除焊接应力；

步骤三：第一分段1的分段连接口处取消第一环筋6和第一纵筋5，增加法兰板7，用高强度螺栓进行把合；

步骤四：将激光跟踪仪架设于第一分段1内，以收缩段第一分段1内壳流道作为测量基准建立主轴线，测量内型面选取点的坐标尺寸并记录，超出要求范围则需要进一步修理，直至满足设计要求。

第二分段2的具体制作方法为：

步骤一：预制第二分段2筒体内型面板，考虑焊接变形，收缩及型面的修整，厚度为内型面成品厚度的两倍，内型面板的成型采用自制的胎具用500T液压机压制成型，沿轴向分为两段制作，之后对接焊缝；

步骤二：第二分段2的外环筋板按坐标值由数控切割机下料完成，相对应的筋板编号，运至安装现场进行筋板组对，检查各框筋的坐标尺寸，符合要求再在内型面板上焊缝框筋，焊接完成经检查合格后进行热处理，消除焊接应力；

步骤三：分段连接口处取消第二环筋10及第二纵筋11，增加法兰板7，用高强度螺栓进行把合；

步骤四：将激光跟踪仪架设于第二分段2内，以收缩段第二分段2内壳流道作为测量基准建立主轴线，测量内型面选取点的坐标尺寸并记录，超出要求范围则需要进一步修理，直至满足设计要求；

步骤五：机加工，选择15m龙门数控铣床进行加工，加工精度满足设计要求，用激光跟踪仪对内型面坐标尺寸再次进行检测。

将第一分段1与第二分段2进行连接，以第二分段2的各项尺寸作为基准，用激光跟踪仪对收缩段内型面坐标尺寸进行检测，并记录，不符合要求的进行局部修理，直至满足设计要求；

检查合格后，在解体前在第一分段1、第二分段2连接处配打限位件12，然后各段进行解体，对拆分部件进行支撑加固，保证在吊装、运输过程中不发生变形，拆分后运至安装现场再进行安装。

本实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种变形大口径收缩段，其特征在于：包括第一分段（1）、第二分段（2）和前导流门限位装置（13），第一分段（1）、第二分段（2）和前导流门限位装置（13）依次连接，第一分段（1）的一端安装有法兰板（7），第二分段（2）的一端安装有法兰（8），第二分段（2）通过法兰（8）与第一分段（1）的法兰板（7）配合安装，前导流门限位装置（13）通过限位件（12）与第二分段（2）的另一端建立连接。

2.根据权利要求1所述的一种变形大口径收缩段，其特征在于：所述第一分段（1）包括第一内型面板（4）、第一纵筋（5）和第一环筋（6），多块第一内型面板（4）焊接形成筒体，多根第一纵筋（5）与第一环筋（6）焊接在筒体外侧，第一纵筋（5）沿筒体的轴向布置在筒体外侧，第一环筋（6）沿筒体的周向布置在筒体外侧，第一纵筋（5）与第一环筋（6）的交接处采用焊接的方式连接。

3.根据权利要求2所述的一种变形大口径收缩段，其特征在于：所述第二分段（2）包括第二内型面板（9）、第二环筋（10）和第二纵筋（11），多块第二内型面板（9）焊接形成筒体，多根第二环筋（10）和第二纵筋（11）焊接在筒体外侧，第二环筋（10）沿筒体周向布置在筒体外侧，第二纵筋（11）沿筒体轴向布置在筒体外侧，第二环筋（10）和第二纵筋（11）的交接处采用焊接的方式连接。

4.根据权利要求1或3所述的一种变形大口径收缩段，其特征在于：所述第二分段（2）与前导流门限位装置（13）之间安装有密封垫（3）。

5.权利要求3所述的一种变形大口径收缩段的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一分段（1）的制作：第一内型面板（4）的初始厚度采用成品厚度的两倍，制造多根第一纵筋（5）和第一环筋（6），按每根第一环筋（6）的位置及纵向在90°范围内每隔5°的位置制取样板，先组对第一纵筋（5）和第一环筋（6）并焊接，检查各第一纵筋（5）和第一环筋（6）的坐标尺寸，符合要求后再对第一内型面板（4）进行组对，焊接第一内型面板（4）对接焊缝，再焊接第一内型面板（4）与第一纵筋（5）和第二环筋（6）的焊缝，用激光跟踪仪测量内型面的坐标尺寸并记录；

第二分段（2）的制作：第二内型面板（9）采用钢板压制成型，先组对第二环筋（10）和第二纵筋（11），将第二环筋（10）和第二纵筋（11）焊接，焊接完成进行热处理，消除焊接应力，在第二环筋（10）和第二纵筋（11）的内部对第二内型面板（9）进行组对，焊接第二内型面板（9）对接焊缝，再焊接第二内型面板（9）与第二环筋（10）和第二纵筋（11）的焊缝，用激光跟踪仪对第二内型面板（9）的内型面尺寸进行检测，在第二分段（2）的端部安装法兰（8）；

第一分段（1）、第二分段（2）和前导流门限位装置（13）的组装：将第一分段（1）和第二分段（2）通过法兰板（7）和法兰（8）进行连接，再将前导流门限位装置（13）通过限位件（12）与第二分段（2）连接，完成第一分段（1）、第二分段（2）和前导流门限位装置（13）的整体安装。

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