一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构及其调节方法与流程

1.本发明属于风洞设备技术领域，具体涉及一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构及其调节方法。


背景技术：

2.在跨超声速风洞中，通常将风洞试验段的壁板设计为可调节角度的，作用是在一些特种试验中，通过调节试验段壁板的角度来调整试验段扩开角，从而消除试验段的轴向马赫数梯度。目前，试验段壁板扩开角是通过电机与螺旋升降机自动调节的，具有制造成本高、故障率高、结构复杂、驱动机构占用空间大等缺点。由于试验段壁板扩开角调节时间为风洞试验开始前，不需要在风洞试验过程中进行实时调节，而且试验段壁板扩开角每年的调节次数有限，甚至数年才调节一次，完全可以采用成本更低、更可靠、尺寸更小的手动调节机构实现试验段壁板扩开角的调节。
3.当前，亟需发明一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构及其调节方法。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的一个技术问题是提供一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种风洞试验段壁板扩开角手动调节方法，用以克服现有技术的缺陷。
5.本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特点是，所述的手动调节机构用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，布置在试验段的壁板上；所述的调节机构包括铰链座组件和对应的拉杆组件；铰链座组件包括铰链座和转轴ⅰ；拉杆组件包括转轴ⅱ、拉杆、薄螺母、厚螺母、套筒、耳座和转轴ⅲ；所述的铰链座为竖直倒置的杆式铰链座，底座的上表面固定在试验段框架上，顶端通过转轴ⅰ与壁板前端面下部的支脚相连，铰链座与壁板的前端面之间具有与壁板扩开角调节范围相适应的间隔缝隙；所述的壁板为水平框架，前端面下部的支脚ⅰ通过转轴ⅰ与铰链座相连，后段上方的支脚ⅱ通过转轴ⅱ与拉杆相连；所述的拉杆为竖直放置的圆杆，拉杆下端通过转轴ⅱ与壁板后段上方的支脚ⅱ相连，拉杆上端加工有螺纹段，螺纹段上从上至下依次套装厚螺母、套筒和薄螺母；所述的薄螺母具有锁死厚螺母位置的功能；所述的厚螺母具有向上或者向下运动，调节试验段壁板扩开角度的功能；所述的套筒的中心点上开有左右贯通的通孔；转轴ⅲ有2个，分别从左右两侧对称插入通孔内，左侧转轴ⅲ的左端从左侧伸出通孔，右侧转轴ⅲ的右端从右侧伸出通孔；拉杆由上至下贯穿通孔的中心；所述的耳座的左右两侧对应套装在左侧转轴ⅲ的左端和右侧转轴ⅲ的右端，耳座底面固定在试验段上；
所述的手动调节机构的各部件材料均为适用于-196℃深低温环境的不锈钢；当壁板的重量大于等于30t时，手动调节机构的风洞试验段壁板扩开角调节精度范围为【-0.01
°
，0.01
°
】。
6.进一步地，所述的铰链座组件和对应的拉杆组件有两组，对称分布在壁板的左右两侧。
7.进一步地，所述的转轴ⅰ、转轴ⅱ和转轴ⅲ的材质均为s03不锈钢。
8.进一步地，所述的转轴ⅰ、转轴ⅱ和转轴ⅲ上均安装有滑动轴承，用于降低转动摩擦力；滑动轴承均为低温滑动轴承，适用于-196℃深低温环境。
9.进一步地，所述的转轴ⅰ、转轴ⅱ通过螺栓与端盖相连，转轴ⅲ上的侧面端盖通过螺栓与耳座相连。
10.进一步地，所述的耳座底面与试验段固定的位置上安装有平键，平键用于抵抗剪力。
11.本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节方法，包括以下步骤：如果需要向上增大壁板扩开角时，先松开薄螺母，再通过旋紧厚螺母向上提升拉杆，同时，套筒通过转轴ⅲ绕耳座转动，拉杆通过转轴ⅱ绕壁板转动，壁板通过转轴ⅰ绕铰链座转动，壁板上升到预先设定的位置后，旋紧薄螺母锁死机构；如果需要向下减小壁板扩开角时，旋松厚螺母，拉杆和薄螺母同步下降，套筒通过转轴ⅲ绕耳座转动，拉杆通过转轴ⅱ绕壁板转动，壁板通过转轴ⅰ绕铰链座转动，壁板下降到预先设定的位置后，旋紧薄螺母锁死机构。
12.本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构及其调节方法是针对跨超声速风洞的试验段壁板扩开角手动调节需求专门发展的专用机构，具有体积小、成本低、可靠性高、安全性高、操作方便的优点；实现了试验段壁板扩开角手动调节，达到了降低跨超声速风洞制造成本、提高调节机构可靠性、优化试验段壁板空间的有益效果，能够推广应用于其他需要开展手动调节角度的设施设备。
附图说明
13.图1a为本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构的结构示意图（角度调节前，正视图）；图1b为本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构的结构示意图（角度调节前，正视图，局部放大图）；图2为本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构的结构示意图（角度调节前，侧视图）；图3为本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构的结构示意图的a-a剖视图；图4a为本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构的结构示意图（角度调节后，正视图）；图4b为本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构的结构示意图（角度调节后，正视图，局部放大图）。
14.图中，1.铰链座；2.转轴ⅰ；3.壁板；4.转轴ⅱ；5.拉杆；6.薄螺母；7.厚螺母；8.套筒；9.耳座；10.转轴ⅲ。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例详细说明本发明。
16.实施例1：本实施例的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构应用于某大型跨声速风洞中，壁板3长10m，宽2.4m，重量约为30t。壁板3扩开角需要调节的范围为-0.5
°
～﹢1
°
（拉杆5向上为正角度），换算为拉杆5的位移值为-60mm～+120mm，风洞试验段壁板扩开角调节精度范围为【-0.01
°
，0.01
°
】。转轴ⅰ2、转轴ⅱ4和转轴ⅲ10的直径均为60mm，薄螺母6和厚螺母7均为m60螺母。
17.如图1a、图1b、图2、图3所示，本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特点是，所述的手动调节机构用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，布置在试验段的壁板3上；所述的调节机构包括铰链座组件和对应的拉杆组件；铰链座组件包括铰链座1和转轴ⅰ2；拉杆组件包括转轴ⅱ4、拉杆5、薄螺母6、厚螺母7、套筒8、耳座9和转轴ⅲ10；所述的铰链座1为竖直倒置的杆式铰链座，底座的上表面固定在试验段框架上，顶端通过转轴ⅰ2与壁板3前端面下部的支脚相连，铰链座1与壁板3的前端面之间具有与壁板3扩开角调节范围相适应的间隔缝隙；所述的壁板3为水平框架，前端面下部的支脚ⅰ通过转轴ⅰ2与铰链座1相连，后段上方的支脚ⅱ通过转轴ⅱ4与拉杆5相连；所述的拉杆5为竖直放置的圆杆，拉杆5下端通过转轴ⅱ4与壁板3后段上方的支脚ⅱ相连，拉杆5上端加工有螺纹段，螺纹段上从上至下依次套装厚螺母7、套筒8和薄螺母6；所述的薄螺母6具有锁死厚螺母7位置的功能；所述的厚螺母7具有向上或者向下运动，调节试验段壁板扩开角度的功能；所述的套筒8的中心点上开有左右贯通的通孔；转轴ⅲ10有2个，分别从左右两侧对称插入通孔内，左侧转轴ⅲ10的左端从左侧伸出通孔，右侧转轴ⅲ10的右端从右侧伸出通孔；拉杆5由上至下贯穿通孔的中心；所述的耳座9的左右两侧对应套装在左侧转轴ⅲ10的左端和右侧转轴ⅲ10的右端，耳座9底面固定在试验段上；所述的手动调节机构的各部件材料均为适用于-196℃深低温环境的不锈钢；当壁板3的重量大于等于30t时，手动调节机构的风洞试验段壁板扩开角调节精度范围为【-0.01
°
，0.01
°
】。
18.进一步地，所述的铰链座组件和对应的拉杆组件有两组，对称分布在壁板3的左右两侧。
19.进一步地，所述的转轴ⅰ2、转轴ⅱ4和转轴ⅲ10的材质均为s03不锈钢。
20.进一步地，所述的转轴ⅰ2、转轴ⅱ4和转轴ⅲ10上均安装有滑动轴承，用于降低转动摩擦力；滑动轴承均为低温滑动轴承，适用于-196℃深低温环境。
21.进一步地，所述的转轴ⅰ2、转轴ⅱ4通过螺栓与端盖相连，转轴ⅲ10上的侧面端盖通过螺栓与耳座9相连。
22.进一步地，所述的耳座9底面与试验段固定的位置上安装有平键，平键用于抵抗剪力。
23.本发明的风洞试验段壁板扩开角手动调节方法，包括以下步骤：如图1a、图1b所示，如果需要向上增大壁板3扩开角时，先松开薄螺母6，再通过旋紧厚螺母7向上提升拉杆5，同时，套筒8通过转轴ⅲ10绕耳座9转动，拉杆5通过转轴ⅱ4绕壁板3转动，壁板3通过转轴ⅰ2绕铰链座1转动，壁板3上升到预先设定的位置后，旋紧薄螺母6锁死机构；如图4a、图4b所示，如果需要向下减小壁板3扩开角时，旋松厚螺母7，拉杆5和薄螺母6同步下降，套筒8通过转轴ⅲ10绕耳座9转动，拉杆5通过转轴ⅱ4绕壁板3转动，壁板3通过转轴ⅰ2绕铰链座1转动，壁板3下降到预先设定的位置后，旋紧薄螺母6锁死机构。
24.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，本发明公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，所述的手动调节机构用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，布置在试验段的壁板（3）上；所述的调节机构包括铰链座组件和对应的拉杆组件；铰链座组件包括铰链座（1）和转轴ⅰ（2）；拉杆组件包括转轴ⅱ（4）、拉杆（5）、薄螺母（6）、厚螺母（7）、套筒（8）、耳座（9）和转轴ⅲ（10）；所述的铰链座（1）为竖直倒置的杆式铰链座，底座的上表面固定在试验段框架上，顶端通过转轴ⅰ（2）与壁板（3）前端面下部的支脚相连，铰链座（1）与壁板（3）的前端面之间具有与壁板（3）扩开角调节范围相适应的间隔缝隙；所述的壁板（3）为水平框架，前端面下部的支脚ⅰ通过转轴ⅰ（2）与铰链座（1）相连，后段上方的支脚ⅱ通过转轴ⅱ（4）与拉杆（5）相连；所述的拉杆（5）为竖直放置的圆杆，拉杆（5）下端通过转轴ⅱ（4）与壁板（3）后段上方的支脚ⅱ相连，拉杆（5）上端加工有螺纹段，螺纹段上从上至下依次套装厚螺母（7）、套筒（8）和薄螺母（6）；所述的薄螺母（6）具有锁死厚螺母（7）位置的功能；所述的厚螺母（7）具有向上或者向下运动，调节试验段壁板扩开角度的功能；所述的套筒（8）的中心点上开有左右贯通的通孔；转轴ⅲ（10）有2个，分别从左右两侧对称插入通孔内，左侧转轴ⅲ（10）的左端从左侧伸出通孔，右侧转轴ⅲ（10）的右端从右侧伸出通孔；拉杆（5）由上至下贯穿通孔的中心；所述的耳座（9）的左右两侧对应套装在左侧转轴ⅲ（10）的左端和右侧转轴ⅲ（10）的右端，耳座（9）底面固定在试验段上；所述的手动调节机构的各部件材料均为适用于-196℃深低温环境的不锈钢；当壁板（3）的重量大于等于30t时，手动调节机构的风洞试验段壁板扩开角调节精度范围为【-0.01
°
，0.01
°
】。2.根据权利要求1所述的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，所述的铰链座组件和对应的拉杆组件有两组，对称分布在壁板（3）的左右两侧。3.根据权利要求1所述的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，所述的转轴ⅰ（2）、转轴ⅱ（4）和转轴ⅲ（10）的材质均为s03不锈钢。4.根据权利要求1所述的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，所述的转轴ⅰ（2）、转轴ⅱ（4）和转轴ⅲ（10）上均安装有滑动轴承，用于降低转动摩擦力；滑动轴承均为低温滑动轴承，适用于-196℃深低温环境。5.根据权利要求1所述的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，所述的转轴ⅰ（2）、转轴ⅱ（4）通过螺栓与端盖相连，转轴ⅲ（10）上的侧面端盖通过螺栓与耳座（9）相连。6.根据权利要求1所述的风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，所述的耳座（9）底面与试验段固定的位置上安装有平键，平键用于抵抗剪力。7.一种风洞试验段壁板扩开角手动调节方法，其用于权利要求1~6中的任意一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构，其特征在于，包括以下步骤：如果需要向上增大壁板（3）扩开角时，先松开薄螺母（6），再通过旋紧厚螺母（7）向上提升拉杆（5），同时，套筒（8）通过转轴ⅲ（10）绕耳座（9）转动，拉杆（5）通过转轴ⅱ（4）绕壁板
（3）转动，壁板（3）通过转轴ⅰ（2）绕铰链座（1）转动，壁板（3）上升到预先设定的位置后，旋紧薄螺母（6）锁死机构；如果需要向下减小壁板（3）扩开角时，旋松厚螺母（7），拉杆（5）和薄螺母（6）同步下降，套筒（8）通过转轴ⅲ（10）绕耳座（9）转动，拉杆（5）通过转轴ⅱ（4）绕壁板（3）转动，壁板（3）通过转轴ⅰ（2）绕铰链座（1）转动，壁板（3）下降到预先设定的位置后，旋紧薄螺母（6）锁死机构。

技术总结
本发明属于风洞设备技术领域，公开了一种风洞试验段壁板扩开角手动调节机构及其调节方法。调节机构用于需要调节试验段壁板扩开角度的跨超声速风洞，布置在试验段的壁板上；调节机构的铰链座为杆式铰链座，壁板为水平框架，拉杆为圆杆，拉杆的螺纹段上从上至下依次套装厚螺母、套筒和薄螺母；套筒的中心安装转轴Ⅲ，耳座的左右两侧套装在转轴Ⅲ的左右两端，耳座底面固定在试验段上。调节方法通过旋紧旋松厚螺母实现壁板扩开角度调节，通过旋紧薄螺母实现壁板扩开角锁死。调节机构体积小、成本低、可靠性高、安全性高、操作方便；调节方法实现了手动调节，达到了降低跨超声速风洞制造成本、提高调节机构可靠性、优化试验段壁板空间的有益效果。空间的有益效果。空间的有益效果。


技术研发人员：李多 刘大伟 田富竟 赵宽 方亮 邹大军 胡洪学 马东平 杨晓峰 鲍禄强 云长江 廖明 黄攀宇 文燕 黄靖东 胡威
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/8/14