CN215338804U - 一种全自动平面叶栅试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了全自动平面叶栅试验装置，包括底座、平面叶栅旋转机构和导流板升降机构；平面叶栅旋转机构包括两个侧板、设置在侧板上的转动板和驱动转动板转动的转动板驱动机构，转动板设有叶栅安装槽；导流板升降机构包括固定在侧板上的上导流板、设置在两个侧板之间的下导流板以及驱动下导流板上下运动的下导流板驱动机构，下导流板驱动机构包括第一升降机和第二升降机，第一、第二升降机的输入轴通过同步传力轴连接，第一、第二升降机的输出轴与下导流板的两端连接，第一、第二升降机的输出轴可同步驱动所述下导流板上下运动。本实用新型公开的试验装置具有始终保持下导流板出口平直段处于水平状态，进而提高了试验精度和简化的试验装置的操作。

Description

一种全自动平面叶栅试验装置

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械技术领域，尤其是一种全自动平面叶栅试验装置。

背景技术

在叶轮机械领域中，平面叶栅风洞试验可以获得平面叶栅气动性能，利用平面叶栅试验器可以将平面叶栅处于不同的攻角，从而获得平面叶栅在不同攻角，不同马赫数下的气动性能。为叶片的评估和改进提供数据依据。

目前用于平面叶栅试验器通常包含两个机构，即平面叶栅旋转机构，和导流板升降机构。

在现有的下支板调节机构中，通常使用单个螺杆机构配合铰链来推动下支板上下移动，这种机构没有办法保证下支板出口始终保持水平，影响来流来流攻角。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题提出了一种全自动平面叶栅试验装置。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种全自动平面叶栅试验装置，包括底座、平面叶栅旋转机构以及导流板升降机构；

所述平面叶栅旋转机构包括相对设置在所述底座上的两个侧板、设置在所述侧板上的转动板以及设置在所述侧板上能够驱动所述转动板相对所述侧板转动的转动板驱动机构，两个侧板一端设有进口矩形法兰，所述转动板上设有用于安装平面叶栅的叶栅安装槽；

所述导流板升降机构包括固定在两个所述侧板之间的上导流板、设置在两个侧板之间的下导流板以及能够驱动所述下导流板上下运动的下导流板驱动机构，所述上导流板、所述下导流板与所述平面叶栅旋转机构之间形成气流通道，所述下导流板驱动机构包括相对设置在底座上的第一升降机和第二升降机，所述第一升降机和第二升降机的输入轴相对的一端通过同步传力轴连接，所述第一升降机和第二升降机的输出轴分别与所述下导流板的两端连接，所述第一升降机或第二升降机的输入轴上还设有升降机驱动机构，升降机驱动机构可通过所述第一升降机和第二升降机的输出轴同步驱动所述下导流板上下运动。

进一步地，所述升降机驱动机构为与所述第一升降机或第二升降机的输入轴另一端连接的第一转盘手轮；和/或，

固定在底座上能够驱动升降机的输入轴转动的第一驱动电机。

进一步地，所述上导流板与所述下导流板的两侧分别设有密封胶条安装槽，所述下导流板靠近所述进口矩形法兰的一端还设有挡风板。

进一步地，所述转动板驱动机构包括固定在所述侧板上的第二驱动电机、减速器以及变速器，所述第二驱动电机通过减速器与所述变速器的一个输入轴连接，所述变速器的另一个输入轴连接有第二转盘手轮，所述变速器的输出轴上固定有两个相对设置的驱动齿轮，所述转动板上设有与所述驱动齿轮啮合的驱动齿，两个所述驱动齿轮分别驱动设置在两个侧板上的转动板。

进一步地，所述转动板上设有所述驱动齿的角度为120度。

进一步地，所述侧板上加工有中心孔，所述中心孔中固定有轴承，所述轴承的外圈与所述中心孔固定连接，所述轴承的内圈中固定有所述转动板，所述轴承的内圈外侧设有周向刻度尺，所述轴承的外圈靠近所述转动板驱动机构的位置设有零刻度线。

进一步地，所述上导流板包括由设有进口矩形法兰的一端向另一端依次设置的第一进口平直段、第一收缩段、第一连接块以及第一出口平直段；

所述下导流板包括由设有进口矩形法兰的一端向另一端依次设置的第二进口平直段、第二收缩段、第二连接块以及第二出口平直段；

所述上导流板和所述下导流板形成的收缩型线为移轴维氏曲线。

进一步地，所述侧板上还设有用于对所述转动板进行锁紧的锁紧手柄。

进一步地，所述转动板上还设有矩形抽吸孔、壁面静压孔以及抽吸孔挡板。

与现有技术比较，本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置具有以下有益效果：本实用新型中由于下导流板驱动机构包括相对设置在底座上的第一升降机和第二升降机，第一升降机和第二升降机通过同步传力轴连接，第一升降机和第二升降机的输出轴分别与下导流板的两端连接，因此，使得升降机驱动机构可通过第一升降机和第二升降机的输出轴同步驱动所述下导流板上下运动，保证了下导流板出口平直段始终保持水平状态，进而提高了试验精度和简化的试验装置的操作。

附图说明

图1为本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置去掉单侧侧板和转动板的结构示意图；

图3为本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置中导流板升降机构的结构示意图；

图4为本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置安装有平面叶栅时的结构示意图；

图5a为本实用新型侧转轮板的结构示意图；

图5b为图5a中B-B处剖视图；

图5c为图5b中C处放大示意图；

图6为本实用新型叶栅旋转角度字符所指代的含义示意图；

图7为本实用新型全自动平面叶栅试验器的系统实现逻辑图。

图中：1、第二驱动电机，2、减速器，3、第二转盘手轮，4、侧板，5、周向刻度尺，6、轴承的内圈，7、转动板，8、矩形抽吸孔，9、第一升降机，10、第一驱动电机，11、控制单元，12、同步传力轴，13、第二升降机，14、第一转盘手轮，15、下导流板，16、锁紧手柄，17、叶栅安装槽，18、壁面静压孔，19、驱动齿，20、圆柱套筒，21、变速器，22、底座，23、角钢，24、中心孔，25、进口矩形法兰，26、抽吸孔挡板，27、上导流板，28、第一限位块，29、气流通道，30、第一升降机的输出轴，31、挡风板，32、第二限位块，33、第二进口平直段，34、第二收缩段，35、第二连接块，36、第一出口平直段，37、第一连接块，38、第一收缩段，39、驱动齿轮，40、第一进口平直段，41、第二出口平直段，42、第二升降机的输出轴，43、同步轮，44、密封胶条安装槽，45、平面叶栅。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置，包括底座22、平面叶栅旋转机构以及导流板升降机构；

所述平面叶栅旋转机构包括相对设置在所述底座22上的两个侧板4、设置在所述侧板4上的转动板7以及设置在所述侧板4上能够驱动所述转动板7相对所述侧板4转动的转动板驱动机构，两个侧板4一端设有进口矩形法兰25，所述转动板7上设有用于安装平面叶栅的叶栅安装槽17；

具体地，侧板4下端通过角钢23固定在底座22上，两个侧板4相对设置，两个侧板4通过多个圆柱套筒20和第二限位块32固定连接，即在两个侧板4之间设有多个圆柱套筒和第二限位块并通过螺栓将两个侧板固定成一体结构，通过设置圆柱套筒和第二限位块保证了两个侧板之间的距离，侧板4的中部被挖空形成中心孔24，所述中心孔24中固定有轴承，所述轴承的外圈固定在中心孔24中，在本实施例中，侧板的中心孔处由空气流道一侧向外加工15mm的轴承外圈安装槽以固定轴承外圈，所述轴承的内圈6中固定有所述转动板7，两个转动板7之间设有保证其之间距离的第一限位块28，所述轴承的内圈6外侧设有周向刻度尺5，所述轴承的外圈靠近所述转动板驱动机构的位置设有零刻度线；

所述转动板驱动机构包括固定在所述侧板4外侧面上的第二驱动电机1、减速器2以及变速器21，所述第二驱动电机1通过减速器2与所述变速器21的一个输入轴连接，所述变速器21的另一个输入轴连接有第二转盘手轮3，所述变速器21的输出轴上固定有两个相对设置的驱动齿轮39(图中只显示出一个)，所述转动板7上设有与所述驱动齿轮39啮合的驱动齿19，第二驱动电机1可以通过减速器2驱动变速器21的输出轴转动，或者通过第二转盘手轮驱动变速器21的输出轴转动，进而通过变速器21输出轴上的两个所述驱动齿轮39同步驱动设置在两个侧板4上的转动板7转动，使得安装在转动板7上的平面叶栅转动；

所述导流板升降机构包括固定在所述两个侧板4之间上的上导流板27、设置在两个侧板4之间的下导流板15以及能够驱动所述下导流板15上下运动的下导流板驱动机构，所述上导流板27、所述下导流板15与所述平面叶栅旋转机构(侧板和转动板)之间形成气流通道29，所述下导流板驱动机构包括相对设置在底座22上的第一升降机9和第二升降机13，所述第一升降机9和第二升降机13的输入轴相对的一端通过同步传力轴12连接，所述第一升降机的输出轴30和第二升降机的输出轴42分别与所述下导流板15的两端连接，所述第一升降机9或第二升降机13的输入轴上还设有升降机驱动机构，升降机驱动机构可通过所述第一升降机9和第二升降机13的输出轴同步驱动所述下导流板上下运动；

具体地，上导流板27设置在两个侧板4之间，上导流板27两侧通过螺栓与侧板固定，在底座22上位于两个侧板4之间固定有第一升降机9和第二升降机13，两个升降机相对设置且输入轴相对的一端通过同步传力轴12连接，所述第一升降机的输出轴30和第二升降机的输出轴42分别与所述下导流板15的两端连接，所述第一升降机9或第二升降机13的输入轴上还设有升降机驱动机构，所述升降机驱动机构可以为与所述第一升降机或第二升降机的输入轴另一端连接的第一转盘手轮，图中，第一转盘手轮与第二升降机的输入轴连接，可以通过第一转盘手轮驱动第二升降机的输入轴转动，进而通过同步传力轴驱动第一升降机的输入轴同步转动，使得第一升降机9和第二升降机13的输出轴同步驱动所述下导流板上下运动；升降机驱动机构还可以为固定在底座22上能够驱动升降机的输入轴转动的第一驱动电机10，本市实施例中，第一驱动电机10固定在底座的下部，第一驱动电机的输出轴和同步传力轴上分别设有同步轮43，两个同步轮之间通过同步带连接，以实现通过第一驱动电机驱动升降机的输入轴的转动，进而使得第一升降机9和第二升降机13的输出轴同步驱动所述下导流板上下运动，优选地，升降机驱动机构包括上述的两种驱动机构，以实现手动控制或自动控制下导流板的升降，叶栅测试中需要保证进入叶栅的气流保持水平这样通过大转盘调整后的角度才是所需要测定的气流角，即下导流板的水平可以保证进入叶栅的气流为水平状态，本实用新型中采用两个升降机配合同步传力轴使两个升降机同步升降，使得下导流板始终保持水平，同时，本实用新型中由于通过两个驱动齿轮39同步驱动设置在两个侧板4上的转动板7，保证了两转动板的受力均衡，避免了转动板因单侧受力容易卡死的问题，同时驱动齿轮隐藏在结构内部，可以阻止灰尘进入齿轮啮合区域中，提高运动部件的可靠性，转动板驱动机构可以驱动电机和转盘手轮，因此，可以实现手动控制或自动控制转动板的转动，进而调整平面叶栅使其处于不同的攻角，为叶片的评估和改进提供数据依据，进一步地，轴承的内圈外侧设有周向刻度尺以及轴承的外圈靠近转动板驱动机构的位置(转盘手轮)设有零刻度线，可以方便操作人员在进行试验时查看转动板的转动角度，进而获得平面叶栅的攻角。

进一步地，所述上导流板27与所述下导流板15的两侧分别设有密封胶条安装槽44，密封胶条安装槽内安装有密封胶条，以保证上下导流板与侧板与转动板紧密贴合，可以防止由矩形进口法兰25进入的气流从导流板的两侧漏出。

进一步地，所述下导流板15靠近所述进口矩形法兰25的一端还设有挡风板31，挡风板上端与下导流板的端部固定连接，下端设置在矩形进口法兰与限位块之间的空隙中，使得挡风板可以随下导流板上下运动用以防止由矩形进口法兰25进入的气流由下导流板与底座之间的空隙漏出，同时限位块可以防止导流板被气流冲弯。

进一步地，所述转动板7上设有所述驱动齿19的角度为120度，即在转动板的1/3外圆周上加工有驱动齿，其余角度范围未开齿，防止旋转机构过转，无法回转。

进一步地，所述上导流板27包括由设有进口矩形法兰25的一端向另一端依次设置的第一进口平直段40、第一收缩段38、第一连接块37以及第一出口平直段36；

所述下导流板15包括由设有进口矩形法兰25的一端向另一端依次设置的第二进口平直段33、第二收缩段34、第二连接块35以及第二出口平直段41；

所述上导流板27和所述下导流板15形成的收缩型线为移轴维氏曲线，在本实施例中，维氏曲线参数为进口半径为535mm,出口半径300mm,轴向长度450mm，移轴距离150mm，通过移轴维氏曲线可以在整流效果改变较小的前提下缩小上下曲线距离，减小部件尺寸。

进一步地，所述侧板4上还设有用于对所述转动板7进行锁紧的锁紧手柄16，在本实施例中，侧板4远离矩形进口法兰的一端设有锁紧手柄，锁紧手柄为螺杆结构，侧板上设有螺纹孔，通过手柄转动螺杆，可以使得螺杆与转动板抵接或分离，进而实现对转动板的锁紧或松开，在转动板被锁紧时，可以保证可以保证转动板不会因为风洞来流发生旋转，在转动板被松开时，可以通过转动板驱动机构驱动转动板转动，进而调整平面叶栅的攻角。

进一步地，所述转动板7上还设有矩形抽吸孔8、壁面静压孔18以及抽吸孔挡板26，在本实施例中，转动板7中部偏向矩形进口法兰的一侧(图中中部偏左)设有矩形抽吸孔8，在转动板靠近叶栅安装槽的位置设有迎着来流方向有均布的3X24个壁面静压孔，通过设置矩形抽吸孔和壁面静压孔可以进行，同时，在不使用抽吸功能时，可以通过抽吸孔挡板将抽吸孔密封，本实施例中，如图5a、图5b以及图5c所示，壁面静压孔为贯穿转动板，其中外侧为直径M5的螺纹孔，内侧为M0.6的通孔，图中转动板厚度为30mm，M5的螺纹孔的长度为20mm，M0.6的孔的长度为10mm，抽吸孔挡板和抽吸孔用螺栓连接，在使用抽吸孔时可以去掉抽吸孔挡板，在抽吸孔上加装抽吸装置。在不使用抽吸孔时抽吸孔挡板可以密封抽吸孔并保证大侧板内侧平整。矩形抽吸孔在需要时可以加装抽吸装置抽走侧板内侧的附面层，达到特定试验目的。静压孔可以连接压力测量装置获得来流壁面静压，以确定来流是否均匀。

进一步地，减速器的输出轴的两端均设有第二转盘手轮3，可以方便从两侧对该装置进行操作。

本实用新型公开的全自动平面叶栅试验装置的调整方法，包括以下步骤，

步骤1、根据平面叶栅试验所需的攻角角度获取转动板的当前角度α和下一次的角度β，并根据平面叶栅第一个叶片和最后一个叶片的距离L、转动板的当前角度α以及下一次的角度β计算下导流板的需要竖直移动距离H，

H＝L*(cosα-cosβ) (1)

当H>0表示下导流板下次位置相对当前位置需要上升，若H<0表示下导流板下次位置相对当前位置需要下降；

步骤2、由下导流板驱动机构驱动下导流板运动至复位位置，并获得下导流板的第一竖直移动距离H1；

步骤3、由下导流板的第一竖直移动距离H1和需要竖直移动距离H计算第二竖直移动距离H2，

H2＝H1+H (2)；

步骤4、由转动板驱动机构驱动转动板由角度α位置转动至角度β位置；

步骤5、由下导流板驱动机构驱动下导流板由复位位置向上移动第二竖直移动距离H2。

具体地，本实用新型公开的试验装置进行平面叶栅试验时，平面叶栅旋转机构以及导流板升降机构存在相互反馈，使得导流板升降机构升高或降低的距离可以配合平面叶栅旋转机构的角度，在步骤1中，如果是启动全自动平面叶栅试验装置进行第一次平面叶栅试验时，可以在启动全自动平面叶栅试验装置后，依次通过下导流板驱动机构和转动板驱动机构驱动下导流板和转动板复位，使得下导流板的当前角度α＝0，下导流板的当前位置H`＝0，也即下导流板第一竖直移动距离H1＝0；如果是连续进行的多次试验时，转动板的当前角度α和下一次的角度β则根据平面叶栅试验当前试验和下一次试验所需的攻角角度获取；此状态作为初始状态输入计算机，调整转板角度过程中计算机读取的参数均在此状态上累加从步进电机反馈的角度和高度数据。之后具体实现方式如图6所示，在确定平面叶栅第一个叶片和最后一个叶片的距离L后，即确定了上下导流板所能达到的最大距离长度L。此后每一次调整转盘角度从α°到β°即可确定导流板垂直位移机构需要上升或者下降的距离H＝L*(cosα-cosβ)。若H>0即需要上升，若H<0即需要下降。实际调节过程中的安全防误碰逻辑，在系统计算得到导流板垂直位移机构需要移动的距离H后，导流板进行两次动作(如图7)，第一次动作将导流板降至行成最低处，等待平面叶栅旋转机构转到指定位置，然后进行第二次动作将导流板上升到指定位置，使得两次动作的行程差刚好等于H。试验结束后，试验器会重新归位，将转盘调整至α＝0°，下导流板高度调整为H`＝0。在进行自动控制时，平面叶栅旋转机构以及导流板升降机构可以通过设置在底座上的控制单元11进行控制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：包括底座、平面叶栅旋转机构以及导流板升降机构；

所述平面叶栅旋转机构包括相对设置在所述底座上的两个侧板、设置在所述侧板上的转动板以及设置在所述侧板上能够驱动所述转动板相对所述侧板转动的转动板驱动机构，两个侧板一端设有进口矩形法兰，所述转动板上设有用于安装平面叶栅的叶栅安装槽；

所述导流板升降机构包括固定在两个所述侧板之间的上导流板、设置在两个侧板之间的下导流板以及能够驱动所述下导流板上下运动的下导流板驱动机构，所述上导流板、所述下导流板与所述平面叶栅旋转机构之间形成气流通道，所述下导流板驱动机构包括相对设置在底座上的第一升降机和第二升降机，所述第一升降机和第二升降机的输入轴相对的一端通过同步传力轴连接，所述第一升降机和第二升降机的输出轴分别与所述下导流板的两端连接，所述第一升降机或第二升降机的输入轴上还设有升降机驱动机构，升降机驱动机构可通过所述第一升降机和第二升降机的输出轴同步驱动所述下导流板上下运动。

2.根据权利要求1所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述升降机驱动机构为与所述第一升降机或第二升降机的输入轴另一端连接的第一转盘手轮；和/或，

固定在底座上能够驱动升降机的输入轴转动的第一驱动电机。

3.根据权利要求2所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述上导流板与所述下导流板的两侧分别设有密封胶条安装槽；所述下导流板靠近所述进口矩形法兰的一端还设有挡风板。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述转动板驱动机构包括固定在所述侧板上的第二驱动电机、减速器以及变速器，所述第二驱动电机通过减速器与所述变速器的一个输入轴连接，所述变速器的另一个输入轴连接有第二转盘手轮，所述变速器的输出轴上固定有两个相对设置的驱动齿轮，所述转动板上设有与所述驱动齿轮啮合的驱动齿，两个所述驱动齿轮分别驱动设置在两个侧板上的转动板。

5.根据权利要求4所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述转动板上设有所述驱动齿的角度为120度。

6.根据权利要求5所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述侧板上加工有中心孔，所述中心孔中固定有轴承，所述轴承的外圈与所述中心孔固定连接，所述轴承的内圈中固定有所述转动板，所述轴承的内圈外侧设有周向刻度尺，所述轴承的外圈靠近所述转动板驱动机构的位置设有零刻度线。

7.根据权利要求1所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述上导流板包括由设有进口矩形法兰的一端向另一端依次设置的第一进口平直段、第一收缩段、第一连接块以及第一出口平直段；

所述下导流板包括由设有进口矩形法兰的一端向另一端依次设置的第二进口平直段、第二收缩段、第二连接块以及第二出口平直段；

所述上导流板和所述下导流板形成的收缩型线为移轴维氏曲线。

8.根据权利要求1所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述侧板上还设有用于对所述转动板进行锁紧的锁紧手柄。

9.根据权利要求1所述的全自动平面叶栅试验装置，其特征在于：所述转动板上还设有矩形抽吸孔、壁面静压孔以及抽吸孔挡板。

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