CN207351651U - 用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，包括支架和杆式天平，所述的杆式天平为水平设置的两个，两个杆式天平左右对称，两个杆式天平均安装在支架的顶部，桥梁节段模型在测试时位于两个杆式天平之间，所述测力装置在风洞试验中能够实现两个天平同步测力。

Description

用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁模型风洞试验系统领域，具体是指用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置。

背景技术

气动三分力的准确测量对计算和表述桥梁风荷载至关重要。目前，获得桥梁气动三分力系数的方法主要有数值模拟和风洞试验，相比较于数值模拟分析，风洞实验直观可靠，能考虑各种湍流效应，是目前应用比较多的技术手段。

桥梁三分力测试，首先必须搭建桥梁节段模型三分力测试的平台，目前较多的实验室是将节段模型直立在连接基座上，仅采用一个天平测试三分力，其设备存在无法消除模型尾部二维流效应影响，且容易产生较大扭矩，超天平量程损坏天平的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，该测力装置用于在风洞试验中实现两个天平同步测力。

本实用新型的这一目的通过如下的结构形式来实现的：用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述测力装置包括支架和杆式天平，所述的杆式天平为水平设置的两个，两个杆式天平左右对称，两个杆式天平均安装在支架的顶部，桥梁节段模型在测试时位于两个杆式天平之间，所述测力装置在风洞试验中能够实现两个天平同步测力。

本实用新型中，所述的杆式天平通过转动连接定位机构安装在支架的顶部，所述的转动连接定位机构包括连接基座、天平安装座和连接轴承，所述的连接基座固定安装在支架的顶部，连接基座具有中心孔，所述的天平安装座具有中心孔，所述杆式天平的端部插装在天平安装座的中心孔后与天平安装座通过螺钉相连接，所述的天平安装座插装在连接基座的中心孔内，所述的连接轴承设置在天平安装座与连接基座之间，连接轴承保证天平安装座与连接基座之间能够相对转动，且天平安装座转动到安装位置后通过螺钉与连接基座相连接。

所述的连接轴承为深沟球轴承。

本实用新型可以做如下改进：所述的天平安装座还开设有四个结构相同的圆弧形的卡扣孔，四个卡扣孔均匀分布在同一圆周上，四个卡扣孔分别位于天平安装座中心孔的左上、左下、右上、右下四个方向，每个卡扣孔的槽口上各安装有一颗内六角螺钉，通过内六角螺钉将天平安装座锁定在连接基座上，所述连接基座在位于天平安装座的上方刻有-10°～10°的弧形刻度线，0°刻度位于正中间，最小刻度为0.5°。

所述每个卡扣孔对应的圆心角均为30°。

本实用新型中，所述的支架为能够在横向和竖向两个方向进行双向调节的双向滑槽式支架，所述支架包括支架底框、竖向滑槽导柱和横向滑槽导柱，所述的支架底框由支撑杆件和连接扣组成，支撑杆件为带滑槽的铝型材，所述的竖向滑槽导柱竖向设置，顶端具有竖向滑槽，底端具有竖向滑槽导轨，竖向滑槽导轨插装在支撑杆件的滑槽内，竖向滑槽导柱能够沿滑槽的长度方向移动，以满足不同长度的桥梁节段模型以及不同位置工况风洞试验测试要求，所述的横向滑槽导柱横向设置，横向滑槽导柱的端部具有横向滑槽导轨，横向滑槽导轨插装在竖向滑槽导柱的竖向滑槽内，横向滑槽导柱能够沿竖向滑槽上下移动，以满足不同高度测试要求，待桥梁节段模型调整到位后，用螺钉分别将竖向滑槽导柱与支撑杆件以及横向滑槽导柱与竖向滑槽导柱拧紧，所述的杆式天平架装在所述的横向滑槽导柱上。

所述的竖向滑槽导轨和横向滑槽导轨上都标注有刻度。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著优点：

(1)本实用新型采用两个天平同时测力，能避免采用一个天平扭矩过大损坏天平的现象，消除模型尾部二维流效应的影响，保证了测量结果的精确性和适用性。

(2)本实用新型能采用能型钢铝材进行支架拼装，且支架杆件标注刻度，能精确的进行设备安装和精确定位，实现装置和设备简单易行。

(3)本实用新型双向可调节式滑槽支架，扩大了天测力装置的使用范围，能很好的适应不同规模桥梁模型，不同高度地形工况。

(4)本实用新型采用天平连接座安装有深沟轴承，且在连接底座上标注刻度和设置定位孔，能非常灵活的调整风洞试验所需要的攻角，并准确定位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型天平测力装置的使用状态正视图；

图2是图1的左视图；

图3是本实用新型天平测力装置的局部结构示意图，显示连接基座、天平安装座和连接轴承的位置关系和连接关系；

图4是本实用新型天平测力装置中天平安装座的正视图；

图5是本实用新型本实用新型天平测力装置中天平安装座的剖视图；

图6是本实用新型天平测力装置中连接基座的正视图；

图7是本实用新型本实用新型天平测力装置中连接基座的剖视图。

附图标记说明

1、支撑杆件； 2、竖向滑槽导柱； 3、横向滑槽导柱； 4、杆式天平；

5、连接基座； 6、天平安装座； 61、卡扣孔； 7、连接轴承；

100、桥梁节段模型。

具体实施方式

如图1至图7所示的用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，包括支架和杆式天平4，杆式天平4为水平设置的两个，两个杆式天平4左右对称，两个杆式天平4均安装在支架的顶部，桥梁节段模型100在测试时位于两个杆式天平4之间，测力装置在桥梁节段模型100的风洞试验中能够实现两个天平同步测力。

本实施例中，支架为能够在横向和竖向两个方向进行双向调节的双向滑槽式支架，支架包括支架底框、竖向滑槽导柱2和横向滑槽导柱3，支架底框由支撑杆件1和连接扣组成，支撑杆件1为带滑槽的铝型材，竖向滑槽导柱2竖向设置，顶端具有竖向滑槽，底端具有竖向滑槽导轨，竖向滑槽导轨插装在支撑杆件1的滑槽内，竖向滑槽导柱2能够沿滑槽的长度方向移动，以满足不同长度的桥梁节段模型100以及不同位置工况风洞试验测试要求，横向滑槽导柱3横向设置，横向滑槽导柱3的端部具有横向滑槽导轨，竖向滑槽导轨和横向滑槽导轨上都标注有刻度，横向滑槽导轨插装在竖向滑槽导柱2的竖向滑槽内，横向滑槽导柱3能够沿竖向滑槽上下移动，以满足不同高度测试要求，待桥梁节段模型100调整到位后，用螺钉分别将竖向滑槽导柱2与支撑杆件1以及横向滑槽导柱3与竖向滑槽导柱2拧紧，杆式天平4架装在支架顶部的横向滑槽导柱3上。

本实施例中，杆式天平4通过转动连接定位机构安装在支架的顶部，该转动连接定位机构包括连接基座5、天平安装座6和连接轴承7，连接轴承7为深沟球轴承，连接基座5固定安装在支架的顶部，连接基座5具有中心孔，天平安装座6具有中心孔，杆式天平4的端部插装在天平安装座6的中心孔后与天平安装座6通过螺钉相连接，天平安装座6插装在连接基座5的中心孔内，连接轴承7设置在天平安装座6与连接基座5之间，连接轴承7保证天平安装座6与连接基座5之间能够相对转动，且天平安装座6转动到安装位置后通过螺钉与连接基座5相连接。这里天平安装座6的安装位置是指杆式天平4处于水平时天平安装座6所处的位置。

天平安装座6还开设有四个结构相同的圆弧形的卡扣孔61，四个卡扣孔61均匀分布在同一圆周上，每个卡扣孔61对应的圆心角均为30°，四个卡扣孔61分别位于天平安装座6中心孔的左上、左下、右上、右下四个方向，每个卡扣孔61的槽口上各安装有一颗内六角螺钉，通过内六角螺钉将天平安装座6锁定在连接基座5上，连接基座5在位于天平安装座6的上方刻有-10°～10°的弧形刻度线，0°刻度位于正中间，最小刻度为0.5°。

本实施例的支架底框由支撑杆件和连接扣组成，支撑杆件全部采用带滑槽的铝型材加工磨削而成。竖向滑槽导柱是一种对称分布在桥梁节段模型两端的分段式导柱，通过螺栓和扣件与支架底框相连接，竖向滑槽导轨可以沿支架底框杆件滑槽前后移动，以满足不同长度节段模型以及不同位置工况风洞试验测试要求。横向滑槽导柱与竖向滑槽导柱通过螺栓和扣件相连接。横向滑槽导柱可以沿竖向滑槽导柱上下移动，以满足不同高度测试要求。竖向滑槽导轨和横向滑槽导轨都标注有刻度，待模型调整到位后，拧紧螺钉固定，对模型水平度和位置可以进行精确定位，减少了工作量。

转动连接定位机构包括连接基座、天平安装座和连接轴承构成。连接基座与支座正面的连接板通过螺栓相连接，固定在连接板上预留的滑槽位置处。连接基座、天平安装座之间配置深沟球轴承，可以保证天平能在底座上方方便的转动。由于桥梁节段模型的预试验风攻角一般在-10°～10°之间转动，故在天平安装座上方设置-10°～10°的刻度，0°刻度位于正上方，最小刻度为0.5°，在安装座的左上、左下、右上、右下四个方向分别设置了一个沿圆周方向的卡扣孔，用于锁定指定角度。

本实用新型中的转动系统能实现试验风攻角灵活调节，支架滑槽系统能适用不同规模桥梁和试验工况。

本实用新型的天平测力装置，进行系统安装和测试步骤如下：

(1)将支架底框采用简易扣件固定到风洞底板上，并对其进行精确定位，支架底框的横向和纵向滑槽导轨安装完成后，安装支架竖向滑槽导柱，竖向滑槽导柱的位置可以根据实际需要进行调整，竖向滑槽导柱与支架底框采用L型扣件和螺栓固定，其固定方式牢靠且操作简单；

(2)竖向滑槽导柱安装完成后，安装横向滑槽导柱，天平连接的每段安装上下两根横向滑槽导柱，用于固定天平，横向滑槽导柱和竖向滑槽导柱采用扣件和螺栓连接。

(3)安装连接基座和转动系统，连接基座卡入横向滑槽导柱，采用螺栓固定其位置，待连接基座安装完成后，将天平用用螺栓固定到底座上，最后将桥梁节段模型安装到天平实现预留的连接螺栓上。

(4)桥梁节段模型和杆式天平安装完成后，实现天平标定和清零，模型水平度的校准和攻角的调试，利用在天平安装底座上预留的刻度和转动系统定位螺孔，可以非常方便的实现节段模型攻角的调试。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述测力装置包括支架和杆式天平(4)，所述的杆式天平(4)为水平设置的两个，两个杆式天平(4)左右对称，两个杆式天平(4)均安装在支架的顶部，桥梁节段模型(100)在测试时位于两个杆式天平(4)之间，所述测力装置在桥梁节段模型(100)的风洞试验中能够实现两个天平同步测力。

2.根据权利要求1所述的用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述的杆式天平(4)通过转动连接定位机构安装在支架的顶部，所述的转动连接定位机构包括连接基座(5)、天平安装座(6)和连接轴承(7)，所述的连接基座(5)固定安装在支架的顶部，连接基座(5)具有中心孔，所述的天平安装座(6)具有中心孔，所述杆式天平(4)的端部插装在天平安装座(6)的中心孔后与天平安装座(6)通过螺钉相连接，所述的天平安装座(6)插装在连接基座(5)的中心孔内，所述的连接轴承(7)设置在天平安装座(6)与连接基座(5)之间，连接轴承(7)保证天平安装座(6)与连接基座(5)之间能够相对转动，且天平安装座(6)转动到安装位置后通过螺钉与连接基座(5)相连接。

3.根据权利要求2所述的用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述的天平安装座(6)还开设有四个结构相同的圆弧形的卡扣孔(61)，四个卡扣孔(61)均匀分布在同一圆周上，四个卡扣孔(61)分别位于天平安装座(6)中心孔的左上、左下、右上、右下四个方向，每个卡扣孔(61)的槽口上各安装有一颗内六角螺钉，通过内六角螺钉将天平安装座(6)锁定在连接基座(5)上，所述连接基座(5)在位于天平安装座(6)的上方刻有-10°～10°的弧形刻度线，0°刻度位于正中间，最小刻度为0.5°。

4.根据权利要求3所述的用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述每个卡扣孔(61)对应的圆心角均为30°。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述的支架为能够在横向和竖向两个方向进行双向调节的双向滑槽式支架，所述支架包括支架底框、竖向滑槽导柱(2)和横向滑槽导柱(3)，所述的支架底框由支撑杆件(1)和连接扣组成，支撑杆件(1)为带滑槽的铝型材，所述的竖向滑槽导柱(2)竖向设置，顶端具有竖向滑槽，底端具有竖向滑槽导轨，竖向滑槽导轨插装在支撑杆件(1)的滑槽内，竖向滑槽导柱(2)能够沿滑槽的长度方向移动，以满足不同长度的桥梁节段模型(100)以及不同位置工况风洞试验测试要求，所述的横向滑槽导柱(3)横向设置，横向滑槽导柱(3)的端部具有横向滑槽导轨，横向滑槽导轨插装在竖向滑槽导柱(2)的竖向滑槽内，横向滑槽导柱(3)能够沿竖向滑槽上下移动，以满足不同高度测试要求，待桥梁节段模型(100)调整到位后，用螺钉分别将竖向滑槽导柱(2)与支撑杆件(1)以及横向滑槽导柱(3)与竖向滑槽导柱(2)拧紧，所述的杆式天平(4)架装在所述的横向滑槽导柱(3)上。

6.根据权利要求5所述的用于桥梁节段模型风洞试验的天平测力装置，其特征在于：所述的竖向滑槽导轨和横向滑槽导轨上都标注有刻度。