CN116499689B - 一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，属于风洞试验技术领域，包括左风洞壁、右风洞壁和横梁，左风洞壁内设有轴向移动的安装母座，左风洞壁与安装母座之间设有平移驱动组件，安装母座内设有旋转的从动轴，从动轴的右端与横梁的左端可拆卸连接，右风洞壁内设有安装窗，安装窗内设有旋转的主动轴，主动轴与旋转驱动组件连接，主动轴的左端与横梁的右端可拆卸连接。本发明的有益效果：区别于整体式制造横梁，本横梁加工便捷，配合可轴向平移的支撑构件，安装拆卸方便。

Description

一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置。

背景技术

风洞试验室是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状试验设备，它是进行空气动力试验最常用、最有效的工具之一。

风洞横梁支撑装置是在风洞试验时对模型进行支撑，同时可以调节模型俯仰姿态的支撑机构，目前传统的风洞横梁支撑装置是一体式结构，针对大尺度的一体式横梁加工制造比较困难，而且安装横梁时需要拆除两端的轴承等支撑件，费事费力。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，解决了传统的风洞横梁支撑装置制造安装困难的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，包括左风洞壁、右风洞壁和横梁，左风洞壁内设有轴向移动的安装母座，左风洞壁与安装母座之间设有平移驱动组件，安装母座内设有旋转的从动轴，从动轴的右端与横梁的左端可拆卸连接，右风洞壁内设有安装窗，安装窗内设有旋转的主动轴，主动轴与旋转驱动组件连接，主动轴的左端与横梁的右端可拆卸连接。

进一步的，所述的左风洞壁上设有左整流壁板，左整流壁板与左风洞壁的内壁面平齐，安装窗上设有右整流壁板，安装窗以及右整流壁板均与右风洞壁的内壁面平齐。

进一步的，所述的安装母座与离合器安装座连接，从动轴与离合器安装座之间设有左离合器。

进一步的，所述的安装母座与编码器安装座连接，从动轴与编码器安装座之间设有编码器，从动轴上设有陀螺仪安装座，陀螺仪安装座上设有陀螺仪。

进一步的，所述的安装母座上设有左轴承座，安装窗内设有右轴承座，左轴承座内设有与从动轴配合的轴体轴承，右轴承座设有与主动轴配合的轴体轴承，左轴承座和右轴承座上均设有对轴体轴承限位密封的轴承端盖。

进一步的，所述的从动轴与安装母座之间设有角度限位机构，主动轴与安装窗之间设有角度限位机构。

进一步的，所述的平移驱动组件包括丝杠和安装母座上的螺母部，轴向布置的丝杠旋转安装在左风洞壁上，丝杠与螺母部螺纹配合。

进一步的，所述的丝杠通过丝杠轴承安装在左风洞壁上。

进一步的，所述的从动轴的右端和主动轴的左端均设有内锥槽，横梁的左右两端设有外锥部，内锥槽与外锥部形成锥面配合，内锥槽与外锥部之间设有轴梁键，从动轴与横梁之间、横梁与主动轴之间均设有轴向的锁紧螺钉。

进一步的，所述的从动轴与横梁之间的连接处、横梁与主动轴之间的连接处均设有罩设在锁紧螺钉上的整流罩。

进一步的，所述的主动轴与旋转驱动组件之间设有右离合器或联轴器。

进一步的，所述的安装窗上设有安装板，旋转驱动组件设在安装板上，安装板与安装窗之间设有斜撑支架。

进一步的，所述的旋转驱动组件包括伺服电机和行星减速机，伺服电机与行星减速机连接，行星减速机与主动轴连接。

本发明实现的功能：

1.原整体式横梁分为三段，主动轴与从动轴安装于两壁窗上，中间横梁用于支撑模型。模型可实现角度-120°+270°旋转运动，为研究模型尺度效应，制作两套中间横梁，大横梁直径为小横梁直径的2倍，研究两种尺寸同种模型的受力情况。

2.从动壁窗安装主体下部有丝杠螺母，可以在风洞壁板外摇动丝杠，使其安装母座左右移动，同时利用中间横梁与两根轴间的锁紧螺钉，拆卸中间横梁，中间横梁可整体拆下，进行更换，减少模型准备时间。

3.主动壁窗侧可将联轴器更换为离合器，实现模型快速拉起后，离合器通电分开，实现模型自由飞状态（虚拟飞行试验），由模型内部舵机控制舵的方向，从而控制模型姿态、迎角、滚转角等的变化。

4.运动时，由电机连接减速器带动横梁转动，实现模型迎角的变化。该机构模型运动迎角范围大，常规试验机构±22°，该试验机构-120°+270°。

5.运动可靠，电机直接带动中间横梁转动，或者电机脱开由模型自身进行控制，无其他运动转接环节，控制较容易，角度反馈由从动壁窗侧编码器反馈，也较容易。

6.减小加工难度，原本设计横梁长度需3.6米，现经过分为三段，大大减少加工难度，以及模型更换的困难，若为两个整横梁，更换模型需全部重新拆装，极其不方便。由3.6米缩短至1.75米，而且细横梁加工难度更大，最细处仅20.5mm，若加工两个横梁整横梁经济性不高，对于以后需进行尺度效应试验提供了思路。

本发明的有益效果：区别于整体式制造横梁，本横梁加工便捷，配合可轴向平移的支撑构件，安装拆卸方便。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，（各非冲突选择）选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是本发明的结构俯视图。

图2是本发明的结构主视图。

图3是图2的A-A向剖视图。

图4是图3的C处放大图。

图5是图3的D处放大图。

图6是图3的E处放大图。

图7是图2的C-C向剖视图。

图8是图7的F处放大图。

图9是图7的G处放大图。

图中：1-左风洞壁，2-左整流壁板，3-右风洞壁，4-安装窗，5-右整流壁板，6-从动轴，7-横梁，8-模型，9-主动轴，10-安装母座，11-离合器安装座，12-左离合器，13-编码器安装座，14-编码器，15-陀螺仪安装座，16-陀螺仪，17-左轴承座，18-轴体轴承，19-轴承端盖，20-角度限位机构，21-丝杠，22-螺母部，23-丝杠轴承，24-内锥槽，25-外锥部，26-锁紧螺钉，27-轴梁键，28-整流罩，29-右轴承座，30-右离合器，31-斜撑支架，32-安装板，33-伺服电机，34-行星减速机。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例1：

参考图1~图9所示，一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，包括左风洞壁1、左整流壁板2、右风洞壁3、安装窗4、右整流壁板5、从动轴6、横梁7、模型8、主动轴9、安装母座10、离合器安装座11、左离合器12、编码器安装座13、编码器14、陀螺仪安装座15、陀螺仪16、左轴承座17、轴体轴承18、轴承端盖19、角度限位机构20、平移驱动组件、内锥槽24、外锥部25、锁紧螺钉26、轴梁键27、整流罩28、右轴承座29、右离合器30、斜撑支架31、安装板32和旋转驱动组件，平移驱动组件包括丝杠21、螺母部22和丝杠轴承23，旋转驱动组件包括伺服电机33和行星减速机34。

左风洞壁1内设有轴向移动的安装母座10，左风洞壁1与安装母座10之间设有平移驱动组件，安装母座10内设有旋转的从动轴6，利用平移驱动组件控制安装母座10的轴向移动，从而带动从动轴6同步轴向移动，从而在中间为横梁7的拆装提供空间。

右风洞壁3内设有安装窗4，安装窗4内设有旋转的主动轴9，主动轴9与旋转驱动组件连接，利用旋转驱动组件为主动轴9提供旋转的动力，从而能够带动主动轴9、横梁7、模型8和从动轴6沿轴线旋转，以改变模型8的俯仰角度姿态。

从动轴6的右端与横梁7的左端可拆卸连接，主动轴9的左端与横梁7的右端可拆卸连接，将传统的整体式横梁分为从动轴6、横梁7和主动轴9三部分，减少了加工制造的难度，而且可拆卸的方式方便对模型8进行更换，不需要拆除两端的支撑轴承等组件。横梁7安装于从动轴与主动轴之间，拉紧方式为法兰锥，通过锁紧螺钉压紧。

安装母座10位于左风洞壁1内部孔洞内，左风洞壁1上设有左整流壁板2，左整流壁板2与左风洞壁1的内壁面平齐，利用左整流壁板2对该处孔洞进行遮挡封闭，避免影响风洞内部气流分布。

安装窗4位于右风洞壁3内部孔洞内，安装窗4上通过螺钉设有右整流壁板5，安装窗4以及右整流壁板5均与右风洞壁3的内壁面平齐，利用安装窗4和右整流壁板5对该处孔洞进行遮挡封闭，避免影响风洞内部气流分布。

安装母座10通过螺钉与离合器安装座11连接，从动轴6与离合器安装座11之间设有左离合器12，离合器分为两块，动块通过键和螺钉连接于从动轴6上，定块安装于离合器安装座11上，离合器作用吸合或断开，使从动轴处于转动或锁死状态，利用左离合器12可以将从动轴6固定在安装母座10上，也可以使得从动轴6相对安装母座10旋转运动，实现不同试验状态的切换。

离合器安装座11通过螺钉与编码器安装座13连接，实现编码器安装座13相对安装母座10的固定安装，从动轴6与编码器安装座13之间设有编码器14，编码器14分为动块及定块两块，动块通过螺钉压紧于从动轴6上，定块通过螺钉安装于编码器安装座13上，编码器14测试机构运行速度，反馈位置。

从动轴6上通过螺钉设有陀螺仪安装座15，陀螺仪安装座15上通过螺钉设有陀螺仪16，用于测试模型角度。

安装母座10上通过螺钉设有左轴承座17，右整流壁板5上通过螺钉设有右轴承座29，左轴承座17内设有与从动轴6配合的轴体轴承18，右轴承座29设有与主动轴9配合的轴体轴承18，利用轴体轴承18对轴进行旋转支撑，实现从动轴及主动轴的灵活转动。左轴承座17和右轴承座29上均设有对轴体轴承18限位密封的轴承端盖19，轴承端盖19用于安装压住轴体轴承。

从动轴6与安装母座10之间设有角度限位机构20，主动轴9与安装窗4之间设有角度限位机构20，角度限位机构20对轴的旋转角度进行限制，避免模型旋转过渡，使得超长模型与上下壁碰撞。

从动轴6的右端和主动轴9的左端均设有内锥槽24，横梁7的左右两端设有外锥部25，内锥槽24与外锥部25形成锥面配合，从动轴6与横梁7之间、横梁7与主动轴9之间均设有轴向的锁紧螺钉26，利用锁紧螺钉26将内锥槽24与外锥部25之间的锥面拉紧贴合，实现轴梁之间摩擦传动连接。同时内锥槽24与外锥部25之间设有轴梁键27，实现轴梁之间的卡设连接。

从动轴6与横梁7之间的连接处、横梁7与主动轴9之间的连接处均设有罩设在锁紧螺钉26上的整流罩28，利用整流罩28对横梁7两端的连接处进行整流，避免过度影响内部气流。

平移驱动组件包括丝杠21和安装母座10上的螺母部22，轴向布置的丝杠21通过丝杠轴承23旋转安装在左风洞壁1上，丝杠21与螺母部22螺纹配合，通过丝杠21旋转，螺母部22的螺纹作用带动安装母座10发生轴向运动，从而带动从动轴6发生轴向移动。

主动轴9与旋转驱动组件之间设有右离合器30，右离合器30实现旋转力作用在主动轴9上或脱离，当旋转驱动组件与主动轴9传动连接时，可以调整模型8的角度或保持角度不变，当旋转驱动组件与从动轴6脱离时，则模型8和主动轴9为自由状态。或主动轴9与旋转驱动组件之间直接通过联轴器连接。

主动轴9通过键和螺钉安装离合器动块，离合器定块通过螺钉安装于安装座上再安装于减速机轴上，减速机通过键螺钉连接于伺服电机上，右离合器吸合时，电机驱动横梁做旋转运动，可用联轴器代替，做虚飞试验时，右离合器脱开，让模型自由运动。

安装窗4上设有安装板32，旋转驱动组件设在安装板32上，安装板32与安装窗4之间设有斜撑支架31，斜撑支架31对安装板32的结构进行加强。旋转驱动组件包括伺服电机33和行星减速机34，伺服电机33与行星减速机34连接，行星减速机34与主动轴9连接，从而提供旋转驱动力。

装拆说明：安装母座与安装窗为风洞固定部件，将左轴承座安装后，安装轴承、从动轴、轴承端盖等部件，右侧安装调整用安装窗、右轴承座、轴承、主动轴等，然后转动丝杠，移动安装母座带动从动轴移动，将横梁安装于主动轴侧，移动从动轴，对转横梁，一边移动母座，一边拉紧从动轴与横梁，最后实现从动轴、横梁、主动轴的同轴连接。拆卸时，移动安装母座，同时通过锁紧螺钉顶开从动轴与横梁连接，即可实现横梁的拆卸，横梁拆卸后可整体进行更换，换1/2尺寸小横梁（安装尺寸一致，中间等直段直径为大横梁一半），同样方式安装拆卸。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，包括左风洞壁（1）、右风洞壁（3）和横梁（7），其特征在于：所述的左风洞壁（1）内设有轴向移动的安装母座（10），左风洞壁（1）与安装母座（10）之间设有平移驱动组件，安装母座（10）内设有旋转的从动轴（6），从动轴（6）的右端与横梁（7）的左端可拆卸连接，右风洞壁（3）内设有安装窗（4），安装窗（4）内设有旋转的主动轴（9），主动轴（9）与旋转驱动组件连接，主动轴（9）的左端与横梁（7）的右端可拆卸连接；

所述的平移驱动组件包括丝杠（21）和安装母座（10）上的螺母部（22），轴向布置的丝杠（21）旋转安装在左风洞壁（1）上，丝杠（21）与螺母部（22）螺纹配合；

所述的从动轴（6）的右端和主动轴（9）的左端均设有内锥槽（24），横梁（7）的左右两端设有外锥部（25），内锥槽（24）与外锥部（25）形成锥面配合，内锥槽（24）与外锥部（25）之间设有轴梁键（27），从动轴（6）与横梁（7）之间、横梁（7）与主动轴（9）之间均设有轴向的锁紧螺钉（26）。

2.根据权利要求1所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的左风洞壁（1）上设有左整流壁板（2），左整流壁板（2）与左风洞壁（1）的内壁面平齐，安装窗（4）上设有右整流壁板（5），安装窗（4）以及右整流壁板（5）均与右风洞壁（3）的内壁面平齐。

3.根据权利要求1所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的安装母座（10）与离合器安装座（11）连接，从动轴（6）与离合器安装座（11）之间设有左离合器（12）。

4.根据权利要求1或3所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的安装母座（10）与编码器安装座（13）连接，从动轴（6）与编码器安装座（13）之间设有编码器（14），从动轴（6）上设有陀螺仪安装座（15），陀螺仪安装座（15）上设有陀螺仪（16）。

5.根据权利要求1所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的从动轴（6）与安装母座（10）之间设有角度限位机构（20），主动轴（9）与安装窗（4）之间设有角度限位机构（20）。

6.根据权利要求1所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的从动轴（6）与横梁（7）之间的连接处、横梁（7）与主动轴（9）之间的连接处均设有罩设在锁紧螺钉（26）上的整流罩（28）。

7.根据权利要求1或3所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的主动轴（9）与旋转驱动组件之间设有右离合器（30）或联轴器。

8.根据权利要求7所述的尺度效应试验用便于拆装的大尺度风洞横梁支撑装置，其特征在于：所述的旋转驱动组件包括伺服电机（33）和行星减速机（34），伺服电机（33）与行星减速机（34）连接，行星减速机（34）与主动轴（9）连接。