CN115655637B - 一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，涉及风洞试验设备和模型动态、静态支撑技术领域，包括：支撑底座，其上两端分别设置有大立柱和小立柱，大立柱和小立柱分别安装有竖直直线导轨；分体式Y向举升框架，其两侧分别安装有Y向直线导轨滑块，Y向直线导轨滑块滑动设置在竖直直线导轨上；Y向支撑座，其安装在支撑底座的两端且靠近大立柱和小立柱的内侧，Y向支撑座上分别安装有Y向升降油缸；Y向升降油缸的活塞杆上端与分体式Y向举升框架的外侧固定相接。本发明解决了送进系统对模型的Y向举升问题，实现了将模型从试验段的吊舱内快速垂直运送到预定流场区域位置并锁紧，试验完成后将模型快速退出流场区域的功能。

Description

一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构

技术领域

本发明属于风洞试验设备和模型动态、静态支撑技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构。

背景技术

在进行相关风洞试验时，需要有模型送进系统将模型从试验段的吊舱内快速垂直运送到预定的流场区域位置并锁紧，在实验完成后再将模型快速退出流场，最终模型停止在试验段吊舱内。模型坐标系定义如下：坐标系原点O位于喷管出口截面与扩压器入口截面轴线的中点，设备流场轴向为X方向（指向扩压器），竖直向上方向为Y方向，在XY轴平面上模型轴线与流场轴线的夹角为俯仰角α，在XZ轴平面上模型轴线与流场轴线的夹角为偏航角β。模型气动载荷参数定义依据航空类和航天类国家标准GB/T 16638-2008坐标轴系的规定。因而就需要相关的模型送进系统，用以完成对模型的送进和姿态调整。

在模型送进系统中，需要解决模型的Y向举升问题，即实现将模型从试验段的吊舱内快速垂直运送到预定的流场区域位置并锁紧，试验完成后再将模型快速退出流场区域的功能，因此对于解决送进系统的法向Y举升能力就显得尤为重要。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题和/或缺陷，并提供后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和优点，提供了一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，包括：

支撑底座，其上一端设置有大立柱，另一端设置有小立柱，所述大立柱和小立柱内侧分别安装有多条竖直直线导轨；

分体式Y向举升框架，其两侧分别安装有多个Y向直线导轨滑块，所述Y向直线导轨滑块滑动设置在竖直直线导轨上；

两个Y向支撑座，其分别安装在所述支撑底座的两端且靠近大立柱和小立柱的内侧，所述Y向支撑座上分别安装有Y向升降油缸，且两个Y向升降油缸为并联连接；所述Y向升降油缸的活塞杆上端与分体式Y向举升框架的外侧固定相接。

优选的是，其中，所述举升机构还设置有竖直Y向检测元件，所述Y向检测元件的Y向磁栅尺安装在大立柱和小立柱上，所述分体式Y向举升框架上安装有Y向磁栅尺读数头支架，所述Y向磁栅尺读数头支架安装有Y向磁栅尺读数头。

优选的是，其中，所述Y向支撑座上安装有两根导向柱，且两根导向柱分居Y向升降油缸的两侧，所述导向柱的上端分别与大立柱和小立柱固定连接；

所述分体式Y向举升框架的两端分别与导向柱滑动连接，所述分体式Y向举升框架两端分别安装有锁紧油缸，所述导向柱穿设在锁紧油缸中。

优选的是，其中，所述大立柱和小立柱上分别对称安装有Y向电动缸，所述Y向电动缸的伸缩杆固定连接有Y向定位销，所述分体式Y向举升框架的两侧分别设置有与Y向定位销对应的Y向插销孔。

优选的是，其中，所述分体式Y向举升框架的上表面安装有用于滑动连接滑座的两条水平直线导轨；

所述分体式Y向举升框架的上表面还安装有两根水平导向杆。

优选的是，其中，所述大立柱和小立柱两侧之间连接有工型梁和连接梁，且所述连接梁位于工型梁的上方；两根小立柱之间通过前连接体连接固定，两根大立柱之间通过后连接体连接固定。

优选的是，其中，所述支撑底座的下表面、大立柱的外侧和小立柱的外侧均设置有外围支撑机构，所述外围支撑机构包括多根支撑杆组件，所述支撑杆组件包括支撑连接座，其一端与大立柱、小立柱或支撑底座相接，另一端连接有支撑杆，支撑杆之间连接有连接杆。

本发明至少包括以下有益效果：本发明解决了送进系统对模型的Y向举升问题，实现了将模型从试验段的吊舱内快速垂直运送到预定流场区域位置并锁紧，试验完成后将模型快速退出流场区域的功能。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明提供的大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构的结构示意图；

图2为大立柱的剖面结构示意图；

图3为带支撑组件的举升机构的结构示意图。

各部件名称对应附图标记如下：支撑底座1，大立柱2，小立柱3，竖直直线导轨45，分体式Y向举升框架41，直线导轨滑块42，Y向支撑座43，Y向升降油缸44，举升机构4，导向柱46，锁紧油缸47，Y向电动缸48，Y向定位销49，Y向插销孔410，滑座51，水平直线导轨52，水平导向杆54，工型梁13，支撑连接座17，支撑杆18，连接杆19。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个元件或其组合的存在或添加。

如图1-3所示：本发明的一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，包括：

支撑底座1，其上一端设置有两个大立柱2，另一端设置有两个小立柱3，每根大立柱2和每根小立柱3内侧分别安装有2条竖直直线导轨45，则在竖直方向上设共安装了8条竖直直线导轨45；

分体式Y向举升框架41，其两侧分别安装有12个Y向直线导轨滑块42，每条竖直直线导轨45对应连接有3个Y向直线导轨滑块42，所述Y向直线导轨滑块42滑动设置在竖直直线导轨45上；

两个Y向支撑座43，其分别安装在所述支撑底座1的两端且靠近大立柱2和小立柱3的内侧，所述Y向支撑座43上分别安装有Y向升降油缸44，且两个Y向升降油缸44为并联连接，支撑底座1上开有避让Y向升降油缸44的光孔；所述Y向升降油缸44的活塞杆上端与分体式Y向举升框架41的外侧固定相接。

工作原理：本发明提供的大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，通过在支撑底座1的上方设置举升机构4，通过举升机构4将其上的轴向X平移机构、偏航机构、俯仰攻角机构和模型举升或下降一定位置，用以实现将模型从试验段的吊舱内快速垂直运送到预定的流场区域位置并锁紧，试验完成后再将模型快速退出流场区域，最终模型停止在试验段吊舱内。支撑底座1采用优质金属结构件，为矩形框架结构，支撑底座内部布置加强筋，加工时进行时效处理。为便于装配采用两段拼接，两端支撑底座通过螺栓把合。支撑底座1通过调整垫铁与地基的支撑杆连接，通过调整垫铁调整支撑底座1的水平。支撑底座1上面加工出大立柱2、小立柱3与举升机构4支撑连接用的平面，作为安装的基准。大立柱2、小立柱3通过螺栓安装在支撑底座1上。每根竖直直线导轨45对应三个Y向直线导轨滑块42，用于提高分体式Y向举升框架41的刚度与精度，Y向直线导轨滑块42采用免润滑形式，竖直直线导轨45选用规格为100的滚珠直线导轨。分体式Y向举升框架41作为整个送进系统的主体，其核心作用是实现四个自由度稳定运行的基础，要求具备高刚度、高稳定性和模态。分体式Y向举升框架41采用优质金属结构件，内部布置加强筋，加工时进行了时效处理。通过两个并联的Y向升降油缸44同步驱动分体式Y向举升框架41上升或下降，用以实现Y向举升框架41以及其上的轴向X平移机构、偏航机构、俯仰攻角机构和模型的上升或下降。在模型不送进模式下，举升机构4主要用于模型在流场中的Y向位置升降。由于举升机构4驱动质量很大，且由于轴向X平移机构位置的不同，驱动负载的重心也会变化，这种大质量负载的偏载和重心变化，对向举升机构4的驱动造成很大困难。因此必须对Y方向采取必要的措施以保证升降运动的平稳顺利驱动。采用两个Y向升降液压缸44并联驱动，举升机构4负载由支撑座1支撑，采用高刚度滚珠导轨导向的驱动方式，即利用竖直直线导轨45及Y向直线导轨滑块42为导向装置，两个Y向升降液压缸44为驱动装置，利用计算机同步控制，进行重心驱动，到达预定位置由锁紧机构进行可靠锁紧。本发明具有较大的作业空间和很高的灵活性，还具有支撑载荷大、平稳性好、对测量和控制信号无干扰、可靠性好的优点；本发明提供的举升机构实现了模型在大尺度高超声速风洞的送进、法向位置的调整以及竖直方向任意位置的锁紧，同时举升机构4中的分体式Y向举升框架41还是其上轴向X平移机构、偏航机构、攻角机构的承载载体。

在上述技术方案中，所述举升机构还设置有竖直Y向检测元件，所述Y向检测元件的Y向磁栅尺安装在大立柱和小立柱上，所述分体式Y向举升框架上安装有Y向磁栅尺读数头支架，所述Y向磁栅尺读数头支架安装有Y向磁栅尺读数头。

竖直Y向检测元件用于检测分体式Y向举升框架41的Y向实际位置，分体式Y向举升框架41通过Y向移动带动Y向磁栅尺读数头在Y向磁栅尺上移动，从而测量出分体式Y向举升框架41的Y向实际位置。

在上述技术方案中，所述Y向支撑座43上安装有两根导向柱46，且两根导向柱46分居Y向升降油缸44的两侧，所述导向柱46的上端分别与大立柱2和小立柱3固定连接；

所述分体式Y向举升框架41的两端分别与导向柱46滑动连接，所述分体式Y向举升框架41两端分别安装有锁紧油缸47，所述导向柱46穿设在锁紧油缸47中；

所述大立柱2和小立柱3上分别对称安装有Y向电动缸48，所述Y向电动缸48的伸缩杆固定连接有Y向定位销49，所述分体式Y向举升框架41的两侧分别设置有与Y向定位销49对应的Y向插销孔410。

分体式Y向举升框架41的定位锁紧主要靠Y向定位销，Y向电动缸48将Y向定位销推入Y向插销孔中，用以将分体式Y向举升框架41锁紧在Y向零位位置，核心方案是将剪切转为挤压竖向承载，承载可靠，避免以往的剪切受力；任意位置锁紧依靠导向柱46上的四个锁紧油缸47进行弹簧机械锁紧。

在上述技术方案中，所述分体式Y向举升框架41的上表面安装有用于滑动连接滑座51的两条水平直线导轨52；

所述分体式Y向举升框架41的上表面还安装有两根水平导向杆54。

滑座51通过X向导轨滑块与两条水平直线导轨52实现滑动连接，进而实现了在分体式Y向举升框架41上安装轴向X平移机构的目的，滑座51不仅是轴向X平移机构的重要构件，同时还是偏航机构、俯仰攻角机构的载体。水平导向杆54用于对滑座不仅用于支撑滑座51（同时也支撑了偏航机构、俯仰攻角机构和模型支撑平台），还用于对滑座51的运动进行导向。

在上述技术方案中，所述大立柱2和小立柱2两侧之间连接有工型梁13和连接梁（未示出），且所述连接梁位于工型梁13的上方；两根小立柱3之间通过前连接体连接固定，两根大立柱2之间通过后连接体连接固定；

所述支撑底座1的下表面、大立柱2的外侧和小立柱3的外侧均设置有外围支撑机构，所述外围支撑机构包括多根支撑杆组件，所述支撑杆组件包括支撑连接座17，其一端与大立柱2、小立柱3或支撑底座1相接，另一端连接有支撑杆18，支撑杆18之间连接有连接杆19。

工型梁13和连接梁实现了大立柱2和小立柱3的连接固定，增加了送进系统的支撑稳定性；模型送进系统安装在试验段下驻室内，由于试验段与模型送进系统采用相互独立的混凝土地基基础，模型送进系统与试验段下驻室通过连接支撑杆和波纹管与下驻室分离，既能保证试验段的真空环境，同时能够起到模型送进系统承载传递至混凝土基础，并使得模型送进系统与试验段驻室没有硬性连接。采用的方案为选用直径500mm、长度50mm的支撑杆18。外围支撑由送进系统双侧和支撑杆18组件组成，主要功能是将送进系统与外围基础固连为一体。外围支撑的机械结构如图3所示，连接方式有：外围支撑杆组件与试验段外部独立混凝土基础预埋件，螺接+焊接；外围支撑杆组件与送进系统支撑骨架，调整垫铁+螺接+焊接。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，其特征在于，包括：

支撑底座，其上一端设置有大立柱，另一端设置有小立柱，所述大立柱和小立柱内侧分别安装有多条竖直直线导轨；

分体式Y向举升框架，其两侧分别安装有多个Y向直线导轨滑块，所述Y向直线导轨滑块滑动设置在竖直直线导轨上；

两个Y向支撑座，其分别安装在所述支撑底座的两端且靠近大立柱和小立柱的内侧，所述Y向支撑座上分别安装有Y向升降油缸，且两个Y向升降油缸为并联连接；所述Y向升降油缸的活塞杆上端与分体式Y向举升框架的外侧固定相接；

所述分体式Y向举升框架的上表面安装有用于滑动连接滑座的两条水平直线导轨；

所述分体式Y向举升框架的上表面还安装有两根水平导向杆；

所述支撑底座的下表面、大立柱的外侧和小立柱的外侧均设置有外围支撑机构，所述外围支撑机构包括多根支撑杆组件，所述支撑杆组件包括支撑连接座，其一端与大立柱、小立柱或支撑底座相接，另一端连接有支撑杆，支撑杆之间连接有连接杆；

所述Y向支撑座上安装有两根导向柱，且两根导向柱分居Y向升降油缸的两侧，所述导向柱的上端分别与大立柱和小立柱固定连接；

所述分体式Y向举升框架的两端分别与导向柱滑动连接，所述分体式Y向举升框架两端分别安装有锁紧油缸，所述导向柱穿设在锁紧油缸中；

所述大立柱和小立柱上分别对称安装有Y向电动缸，所述Y向电动缸的伸缩杆固定连接有Y向定位销，所述分体式Y向举升框架的两侧分别设置有与Y向定位销对应的Y向插销孔。

2.如权利要求1所述的大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，其特征在于，所述举升机构还设置有竖直Y向检测元件，所述Y向检测元件的Y向磁栅尺安装在大立柱和小立柱上，所述分体式Y向举升框架上安装有Y向磁栅尺读数头支架，所述Y向磁栅尺读数头支架安装有Y向磁栅尺读数头。

3.如权利要求1所述的大型高超声速高温风洞模型送进系统的举升机构，其特征在于，所述大立柱和小立柱两侧之间连接有工型梁和连接梁，且所述连接梁位于工型梁的上方；两根小立柱之间通过前连接体连接固定，两根大立柱之间通过后连接体连接固定。

Images