CN208937283U - 一种测量风洞旋转模型气动力的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测量风洞旋转模型气动力的装置，包括杆式天平、锥形套和滚珠轴承，所述杆式天平头部为锥形头部，所述锥形套安装在杆式天平的锥形头部上；使用时，通过所述滚珠轴承将所述锥形套与旋转模型连接起来；所述杆式天平具有测力单元，所述测力单元包括沿圆周方向均匀分布的若干片测力柱梁。所述测力单元包括沿圆周方向均匀分布的八片测力柱梁。本实用新型的装置，侧重对滚转力矩的测量，在保证其他五分量测量量程的基础上尽可能提高对滚转力矩的测量精度。通过对装置各部件结构材料的增强，能够适用于低速、亚声速、跨声速、超声速及高超声速等全速域风洞实验，以及各类旋转形式的实验模型，具有良好的实用性和推广价值。
Description
技术领域
本实用新型属于航空航天风洞测力试验气动力测量技术领域，具体是一种测量风洞旋转模型气动力的装置。
背景技术
弹箭类武器是高速、远程、超机动和精确打击的特点决定他的精细化设计程度越来越高，而其滚转气动性能设计已成为研制的关键技术指标之一。因此，对弹箭类武器旋转模型的风洞实验滚转力矩测量提出了更高要求，而在滚转模型测力实验时滚转力矩测量值相对其他测量值非常小，常规天平难以满足天平量程严重不匹配时弹箭兵器模型风洞试验滚转力矩测量精度问题。
常规杆式天平测量都与模型固定连接进行气动力测量，将6个分量同时集中布置在同一个单元上进行灵敏度设计，由于受到设计量程、结构型式、测量精度、刚度分配等多种因素的影响，难以做到使各个分量都能获得理想的灵敏度，特别是针对旋转模型，常规布局设计的杆式天平对滚转力矩测量的精度难以保证，因此需要对测量单元的形式进行重新设计，并且考虑与旋转模型的连接，形成测量风洞旋转模型气动力的装置。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种测量风洞旋转模型气动力的装置，适用于风洞实验中任何风速下对旋转模型气动力的测量，特别是能够满足小量程滚转力矩的测量。
为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种测量风洞旋转模型气动力的装置，包括杆式天平、锥形套和滚珠轴承，所述杆式天平头部为锥形头部，所述锥形套安装在杆式天平的锥形头部上；使用时，通过所述滚珠轴承将所述锥形套与旋转模型连接起来；所述杆式天平具有测力单元，所述测力单元包括沿圆周方向均匀分布的若干片测力柱梁。
进一步的，所述测力单元包括沿圆周方向均匀分布的八片测力柱梁。测力单元是八片梁结构，形状类似“米”字，称为米字梁结构。米字梁结构测力单元主要针对滚转力矩测量精度的提高而设计，具有较好的滚转力矩测量精度和轴向刚度。
进一步的，所述杆式天平的锥形头部设置伸出的紧固螺栓，所述锥形套通过所述紧固螺栓和紧固螺钉安装在杆式天平的锥形头部上。
进一步的，所述锥形套内圈为内锥形，所述锥形套内圈与所述杆式天平的锥形头部过盈配合；所述锥形套外圈为圆柱形，所述锥形套外圈与所述滚珠轴承内圈过盈配合；所述紧固螺钉与所述天平头部伸出的螺栓进行螺纹连接，用于连接并紧固所述锥形套与所述天平。
进一步的，所述滚珠轴承包括轴承内圈、滚珠和轴承外圈，所述轴承内圈与所述锥形套外圈过盈配合，所述轴承外圈与旋转模型过盈配合，辅佐紧定螺钉紧固。旋转模型为内腔能够包含所述天平、锥形套及滚珠轴承的旋转件。旋转模型内圈与所述高精度滚珠轴承的外圈过盈配合，辅佐紧定螺钉紧固。
在上述技术方案中，所述天平直径可以根据所述旋转模型大小进行改变，所述高精度滚珠轴承可以根据所述天平直径和所述旋转模型大小具体尺寸改变，可从工业级滚珠轴承中选择相应尺寸成品。
本实用新型的一种测量风洞旋转模型气动力的装置，侧重对滚转力矩的测量，主要为了满足滚转力矩的测量精度，在保证其他五分量测量量程的基础上尽可能提高对滚转力矩的测量精度。本实用新型的测量风洞旋转模型气动力的装置构建了一套测量风洞旋转模型气动力的装置，适用于各种旋转模型的全速域风洞气动力测量实验；设计了一种“米”字型测力原件新布局的杆式天平，适用于对风动旋转模型的滚转力矩的高精度测量。本实用新型重在解决风洞旋转模型气动力测量问题，通过对装置各部件结构材料的增强，能够适用于低速、亚声速、跨声速、超声速及高超声速等全速域风洞实验，以及各类旋转形式的实验模型。
附图说明
图1是本实用新型的测量风洞旋转模型气动力的装置的装配示意图；
图2是本实用新型的杆式天平示意图；
图3是本实用新型的装置一个实施例中米字梁结构示意图；
附图中，各零部件的附图标记为：1.杆式天平，2.锥形套，3.紧固螺钉，4.滚珠轴承，5.旋转模型，6.杆式天平的锥形头部，7.米字梁结构，8.紧固螺栓。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型提出的一种测量风洞旋转模型气动力的装置进行详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。
如图1 所示，本实用新型的测量风洞旋转模型气动力的装置包括头部为锥形结构6的杆式天平1、锥形套2及紧固螺钉3、高精度滚珠轴承4和旋转模型5，杆式天平头部带有伸出的紧固螺栓8。杆式天平1的锥形头部6与锥形套2的内圈过盈配合，并通过紧固螺钉3和紧固螺栓8通过螺纹紧固连接。锥形套2的外圈与高精度滚珠轴承4的内圈过盈配合，高精度滚珠轴承4的外圈与旋转模型5的内圈过盈配合，完成整个装置的装配。
图2和图3是本实用新型的测力单元新布局的杆式天平示意图，为八片米字梁结构，采用沿圆周方向均布的八片测力柱梁，该布局能够在满足其他气动力测量量程的基础上，实现滚转力矩测量精度尽可能最大化地提高。
装置整体安装于风洞实验段，旋转模型受到三个自由度的气动力和力矩，通过高精度滚珠轴承和锥形套传递到杆式天平上，再通过米字梁新布局上相应的应变片测量并计算得出旋转模型受到的气动力及力矩。
基于对本实用新型优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本实用新型并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本实用新型宗旨或范围的对本实用新型的许多显而易见的改变同样可能达到本实用新型的目的。
Claims (6)
1.一种测量风洞旋转模型气动力的装置，包括杆式天平，其特征在于，还包括锥形套和滚珠轴承，所述杆式天平头部为锥形头部，所述锥形套安装在杆式天平的锥形头部上；通过所述滚珠轴承将所述锥形套与旋转模型连接起来；所述杆式天平具有测力单元，所述测力单元包括沿圆周方向均匀分布的若干片测力柱梁。
2.根据权利要求1所述的测量风洞旋转模型气动力的装置，其特征在于，所述测力单元包括沿圆周方向均匀分布的八片测力柱梁。
3.根据权利要求1所述的测量风洞旋转模型气动力的装置，其特征在于，测力单元是八片梁结构，形状为“米”字，称为米字梁结构。
4.根据权利要求2所述的测量风洞旋转模型气动力的装置，其特征在于，所述杆式天平的锥形头部设置伸出的紧固螺栓，所述锥形套通过所述紧固螺栓和紧固螺钉安装在杆式天平的锥形头部上。
5.根据权利要求4所述的测量风洞旋转模型气动力的装置，其特征在于，所述锥形套内圈为内锥形，所述锥形套内圈与所述杆式天平的锥形头部过盈配合；所述锥形套外圈为圆柱形，所述锥形套外圈与所述滚珠轴承内圈过盈配合；所述紧固螺钉与所述天平头部伸出的螺栓进行螺纹连接。
6.根据权利要求2所述的测量风洞旋转模型气动力的装置，其特征在于，所述滚珠轴承包括轴承内圈、滚珠和轴承外圈，所述轴承内圈与所述锥形套外圈过盈配合，所述轴承外圈与旋转模型过盈配合，辅佐紧定螺钉紧固；
旋转模型为内腔能够包含所述天平、锥形套及滚珠轴承的旋转件；
旋转模型内圈与所述滚珠轴承的外圈过盈配合，辅佐紧定螺钉紧固。
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