CN204879355U - 一种风洞风速监测仪自动升降装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风洞风速监测仪自动升降装置。本实用新型包括底板，在底板上固连有一门形支架，门形支架的顶部横梁与底板之间设有一根旋转螺纹立柱；门形支架的两根立柱的顶部与底板之间分别固连有一根斜向支撑杆；一水平升降支架通过其横向支架活动连接于所述门形支架的两根立柱和旋转螺纹立柱上；水平升降支架的延伸支架上固连有三维脉动风速仪；旋转螺纹立柱的底部连接有齿轮传动装置，齿轮传动装置依次与安装于底板上的步进电机、脉冲信号接收器连接，脉冲信号接收器通过连接电线与位于底板之外的可编程步进电机控制器连接。本实用新型装置结构简单，所占空间也不大，成本低，工作原理清晰，实际效果好。

Description

一种风洞风速监测仪自动升降装置

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种主要用于所有建、构筑物或大跨桥梁等结构在大气边界层风洞进行风洞试验前阶段调试风场时开展抗风研究的试验装置，通过可编程步进电机控制器控制水平升降支架位置可实现在风场调试过程中根据试验需要选择所需测量高度进行数据采集，获得不同高度下平均风速和湍流度的风洞风速监测仪自动升降装置。

背景技术

为精确掌握风对结构的作用，一般需要进行不同地貌、缩尺比下的风洞试验，试验前期需调试出与我国规范相符的风速剖面。在风场调试过程中，需要获得不同高度时平均风速和湍流度数据，要求一个高度多次测量取平均值，一个风剖面进行多个不同高度测量，而人工手动进行高度调整需要多次进入风洞试验室内，工作量巨大且过程繁琐。所以，开发一个能够稳定且快速自动升降的机械系统，依据试验需要选择不同位置进行数据采集，很有必要，而国内外对此项研究装置几乎空白，所以开发本项实用新型具有重要而现实的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全新的风洞风速监测仪自动升降装置，该风洞风速监测仪自动升降装置利用可编程步进电机控制器发出电信号控制齿轮传动装置转动，进而带动旋转螺纹立柱旋转调控移动支架稳定快速自动升降到需要高度，便于利用三维脉动风速仪采集不同高度下平均风速和湍流度。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该风洞风速监测仪自动升降装置，它包括底板，在底板上固连有一门形支架，门形支架的顶部横梁与底板之间设有一根旋转螺纹立柱，该旋转螺纹立柱与门形支架的两根立柱处于同一垂直平面内；所述门形支架的两根立柱的同一侧的顶部与底板之间分别固连有一根斜向支撑杆；一水平升降支架通过其横向支架活动连接于所述门形支架的两根立柱和旋转螺纹立柱上，水平升降支架的横向支架两端以门形支架的两根立柱为导轨与之活动连接，水平升降支架的横向支架中部与旋转螺纹立柱螺纹连接；位于门形支架的与斜向支撑杆相反的另一侧边的水平升降支架的延伸支架上固连有三维脉动风速仪；所述旋转螺纹立柱的底部连接有齿轮传动装置，齿轮传动装置与安装于底板上的步进电机连接，步进电机与安装于底板上的脉冲信号接收器连接，脉冲信号接收器通过连接电线与位于底板之外的可编程步进电机控制器连接。

具体的，所述水平升降支架的延伸支架由三根直径相同的圆钢构成，三根圆钢的一端分别与水平升降支架的横向支架的两端和中部通过螺栓连接，三根圆钢的另一端通过螺栓连接在一起形成一个节点，其中一根圆钢伸出，在该圆钢的伸出端上通过连接件固定有三维脉动风速仪。

具体的，所述三根圆钢的中间圆钢的一端是通过连接铁件与水平升降支架的横向支架的中部螺栓连接；所述连接铁件包括一大一小两块铁片，大铁片与门形支架的两根立柱构成的平面平行，小铁片垂直点焊于大铁片上；大铁片上部中间设有三个竖向排列的通孔，大铁片下部左右两边设有二个横向排列的通孔；所述中间圆钢的一端部焊有长螺纹螺丝，该端部穿过大铁片上部三个通孔中的一个并通过螺栓固定；大铁片下部左右两边的通孔与水平升降支架的横向支架中部设有的两个通孔对齐，并通过螺栓固定。

所述三根圆钢的另一端所形成的节点结构是，三根圆钢中伸出的一根圆钢保持为圆形，另外两根较短的圆钢位于节点处的端部压制成扁平状并弯折一定角度，三根圆钢于节点处通过螺栓连接。

所述固定三维脉动风速仪的连接件结构是，连接件为一个方形块状构件，其上设有一个水平方向和一个垂直方向的通孔，所述三根圆钢中伸出的一根圆钢从水平方向通孔穿过，所述三维脉动风速仪的杆部从垂直方向通孔穿过；连接件的两端设有螺纹孔并直通到水平方向和垂直方向的通孔中，通过旋转调节螺纹孔中螺栓的深入长度来固定圆钢和三维脉动风速仪。

具体的，所述底板的下表面中部挖空且距离地面一定高度，使底板下表面呈井字形状。

本实用新型采用连接电线将可编程步进电机控制器与脉冲信号接收器、步进电机连接，步进电机与旋转螺纹立柱底部的齿轮传动装置连接并利用齿轮转动带动旋转螺纹立柱旋转，水平升降支架通过螺纹连接于旋转螺纹立柱上并由三根圆钢通过螺栓构成稳固的三角形，依据试验需要操作可编程步进电机控制器发出电信号控制齿轮传动装置转动，齿轮传动装置带动旋转螺纹立柱旋转控制水平升降支架沿着导轨升降到试验所需高度，并利用安装在水平升降支架的延伸支架前端连接件上的三维脉动风速仪采集数据，获得不同高度下的平均风速和湍流度。

本实用新型的工作原理是，通过可编程步进电机控制器发出电信号可在风洞试验室外远距离控制齿轮传动装置转动带动旋转螺纹立柱旋转，通过旋转螺纹立柱旋转不同的圈数将水平升降支架沿着导轨升降到试验所需高度，实现水平升降支架在0～1.5m范围内稳定快速自动升降的目的。

为确保安装在水平升降支架的延伸支架前端连接件上的三维脉动风速仪能连续稳定采集试验数据需增加升降支架的稳定性。延伸支架由三根直径相同长度不同的圆钢构成，在节点处通过螺栓与铁件连接构成三角形稳固结构。圆钢具有一定的重度与刚度能实现升降支架的延伸支架稳定，防止颤抖。

本实用新型装置底板下表面中部挖空且距离地面一定高度，呈井字形状有利于减轻整个装置重量方便手持搬运。两根直径相同的斜向支撑杆分别与两侧的导轨稳固成三角形增加装置整体稳定性。

实际使用时，可根据实验具体需要确定水平升降支架高度，调节连接件在水平升降支架的延伸支架上位置，合理安放三维脉动风速仪进行数据采集。

由以上可知，本实用新型为一种适用于风场调试过程中根据试验研究的主要目标，依据我国规范对风度剖面的规定，对多个具有代表性的位置进行平均风速和湍流度数据采集的装置，结合升降支架快速自动稳定升降优势，本装置使用起来具有如下优点：

(1)本实用新型的试验装置从整体上说，以最小的经济投入，获取研究所需不同高度下的试验数据，且装置结构简单，所占空间也不大，成本低，工作原理清晰，实际效果好。

(2)本实用新型的试验装置则利用了可编程步进电机控制器可在风洞试验室外控制升降支架自动快速升降优势，简易且方便地解决风场调试过程中一个风剖面多个不同高度的平均风速和湍流度数据采集。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2是图1中齿轮传动装置部分的俯视图。

图3是本实用新型实施例中连接铁件的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中节点的结构示意图。

图5是本实用新型实施例中连接件的侧视图。

图6是本实用新型实施例中连接件的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

参见图1、图2，本实施例包括底板1，从图1中可见，在底板1上固连有一门形支架，门形支架的顶部横梁2的中部与底板1之间设有旋转螺纹立柱3，旋转螺纹立柱3与门形支架的两根立柱4处于同一垂直平面内；两根立柱4的同一侧的顶部与底板1之间分别固连有斜向支撑杆5。从图1中还可见，一水平升降支架通过其横向支架6活动连接于门形支架的两根立柱4和旋转螺纹立柱3上，水平升降支架的横向支架6两端以门形支架的两根立柱4为导轨与两根立柱4活动连接，水平升降支架的横向支架6中部与旋转螺纹立柱3螺纹连接；位于门形支架的与斜向支撑杆5相反的另一侧边的水平升降支架的延伸支架7上固连有三维脉动风速仪(图1中未画出，三维脉动风速仪为现有技术)。旋转螺纹立柱3的底部连接有齿轮传动装置8，齿轮传动装置8与安装于底板1上的步进电机9连接，步进电机9与安装于底板1上的脉冲信号接收器10连接，脉冲信号接收器10通过连接电线11与位于底板1之外的可编程步进电机控制器12连接。

参见图1，水平升降支架的延伸支架7是由三根直径相同的圆钢构成，其中，三根圆钢的一端分别与水平升降支架的横向支架6的两端和中部通过螺栓连接，三根圆钢的另一端通过螺栓连接在一起形成节点13，其中最右边一根圆钢伸出，在该圆钢的伸出端上通过连接件14固定有三维脉动风速仪。

同时参见图3，上述三根圆钢的中间圆钢的一端是通过连接铁件15与水平升降支架的横向支架6的中部螺栓连接；从图3中可见，连接铁件15包括一大一小两块铁片，大铁片与门形支架的两根立柱4构成的平面平行，小铁片垂直点焊于大铁片上，小铁片便于手持安装连接铁件15与水平升降支架；大铁片上部中间设有三个竖向排列的通孔，大铁片下部左右两边设有二个横向排列的通孔；中间圆钢的一端部焊有长螺纹螺丝，该端部穿过大铁片上部三个通孔中的一个并通过螺栓固定；大铁片下部左右两边的通孔与水平升降支架的横向支架6中部设有的两个通孔对齐，并通过螺栓固定。连接铁件15主要用于提升中间圆钢的高度，与另外两根圆钢构成三角形稳固结构。任意选择中间圆钢通过的大铁片上部的三个通孔可以微调水平升降支架的延伸支架所构成三角形的角度。

参见图4，上述三根圆钢的另一端所形成的节点13的结构是，三根圆钢中最右边伸出的一根圆钢保持为圆形，另外两根较短的圆钢位于节点处的端部压制成扁平状并弯折一定角度，三根圆钢于节点处通过螺栓连接。这种结构可以减小厚度，便于螺栓连接拧紧。

参见图5、图6，上述固定三维脉动风速仪的连接件14结构是，连接件14为一个方形块状构件，其上设有一个水平方向和一个垂直方向的通孔，三根圆钢中最右边伸出的一根圆钢从水平方向通孔穿过，三维脉动风速仪16的杆部从垂直方向通孔穿过；连接件14的两端设有螺纹孔并直通到水平方向和垂直方向的通孔中，通过旋转调节螺纹孔中螺栓的深入长度来固定圆钢和三维脉动风速仪16，以防止三维脉动风速仪16在风的作用下发生颤动影响采集数据的准确性。

从图1可见，底板1的下表面中部挖空且距离地面一定高度(h1-h2)，使底板下表面呈井字形状。这样，有利于减轻整个装置重量，下部凹槽方便手持搬运。

Claims (6)

1.一种风洞风速监测仪自动升降装置，其特征在于：它包括底板，在底板上固连有一门形支架，门形支架的顶部横梁与底板之间设有一根旋转螺纹立柱，该旋转螺纹立柱与门形支架的两根立柱处于同一垂直平面内；所述门形支架的两根立柱的同一侧的顶部与底板之间分别固连有一根斜向支撑杆；一水平升降支架通过其横向支架活动连接于所述门形支架的两根立柱和旋转螺纹立柱上，水平升降支架的横向支架两端以门形支架的两根立柱为导轨与之活动连接，水平升降支架的横向支架中部与旋转螺纹立柱螺纹连接；位于门形支架的与斜向支撑杆相反的另一侧边的水平升降支架的延伸支架上固连有三维脉动风速仪；所述旋转螺纹立柱的底部连接有齿轮传动装置，齿轮传动装置与安装于底板上的步进电机连接，步进电机与安装于底板上的脉冲信号接收器连接，脉冲信号接收器通过连接电线与位于底板之外的可编程步进电机控制器连接。

2.根据权利要求1所述风洞风速监测仪自动升降装置，其特征在于：所述水平升降支架的延伸支架由三根直径相同的圆钢构成，三根圆钢的一端分别与水平升降支架的横向支架的两端和中部通过螺栓连接，三根圆钢的另一端通过螺栓连接在一起形成一个节点，其中一根圆钢伸出，在该圆钢的伸出端上通过连接件固定有三维脉动风速仪。

3.根据权利要求2所述风洞风速监测仪自动升降装置，其特征在于：所述三根圆钢的中间圆钢的一端是通过连接铁件与水平升降支架的横向支架的中部螺栓连接；所述连接铁件包括一大一小两块铁片，大铁片与门形支架的两根立柱构成的平面平行，小铁片垂直点焊于大铁片上；大铁片上部中间设有三个竖向排列的通孔，大铁片下部左右两边设有二个横向排列的通孔；所述中间圆钢的一端部焊有长螺纹螺丝，该端部穿过大铁片上部三个通孔中的一个并通过螺栓固定；大铁片下部左右两边的通孔与水平升降支架的横向支架中部设有的两个通孔对齐，并通过螺栓固定。

4.根据权利要求2所述风洞风速监测仪自动升降装置，其特征在于：所述三根圆钢的另一端所形成的节点结构是，三根圆钢中伸出的一根圆钢保持为圆形，另外两根较短的圆钢位于节点处的端部压制成扁平状并弯折一定角度，三根圆钢于节点处通过螺栓连接。

5.根据权利要求2所述风洞风速监测仪自动升降装置，其特征在于：所述固定三维脉动风速仪的连接件结构是，连接件为一个方形块状构件，其上设有一个水平方向和一个垂直方向的通孔，所述三根圆钢中伸出的一根圆钢从水平方向通孔穿过，所述三维脉动风速仪的杆部从垂直方向通孔穿过；连接件的两端设有螺纹孔并直通到水平方向和垂直方向的通孔中，通过旋转调节螺纹孔中螺栓的深入长度来固定圆钢和三维脉动风速仪。

6.根据权利要求1所述风洞风速监测仪自动升降装置，其特征在于：所述底板的下表面中部挖空且距离地面一定高度，使底板下表面呈井字形状。