一种风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架的制作方法

本发明涉及风洞实验设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架。

背景技术：

在直流开口低速的风洞内，设置三维空间的坐标架是用于测定模型的任意空间的流场的重要和必不可少的仪器设备。在风洞内设置前后、左右、上下自由移动的坐标架，必须有适当的依托支撑，目前是在风洞内顶部架设两条轨道，然后把三维坐标架置于其上，以实现前后移动。这种方式既破坏了风洞实验段的整体结构，又在非实验期对实验段造成严重影响。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供了一种风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架，该坐标架可拆装，可移动，保证了实验段整体结构的稳定性，能保证非流场测定期间风洞实验段的顺畅。

本发明还有一个目的是提供了一种测量速度快、工作效率高、结构简单和操作方便的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架。

为了实现上述目的，本发明提供了一种风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架，包括：

支撑装置，其包括上框架、下框架、垂直设置在所述上框架和下框架之间的四根竖梁、设置在所述上框架的顶部用于固定所述支撑装置的固定构件、设置在所述下框架底部的至少四个前进轮以及分别设置在所述上框架两侧和所述下框架两侧的至少四个导向轮，其中两根相邻的竖梁之间焊接有第一横梁，另外两根相邻的竖梁之间焊接有第二横梁，其中两根竖梁均向外延伸出一支撑梁；

位移测控装置，其包括设置在所述第一横梁和所述第二横梁之间的两条导轨、可沿所述两条导轨移动的移动构件、驱动所述移动构件移动的驱动构件以及架设在两根支撑梁之间并平行于两条导轨的标尺；以及

坐标控制装置，其用于控制所述移动构件的移动。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述第一横梁的中间位置开设有第一孔，所述第二横梁的中间位置开设有第二孔，所述第二孔内安装有滚珠丝杠轴承的支撑座。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述移动构件包括铝合金滑块和坐标架连杆，所述铝合金滑块的两端分别开设允许导轨穿过的导轨通过孔，所述导轨通过孔内安装有钢套；所述铝合金滑块的中间开设有通孔，滚珠丝杠轴承穿过通孔，并用螺钉将滚珠丝杠轴承的螺母法兰盘固定于铝合金滑块上；

所述驱动构件包括滚珠丝杠轴承、固定在所述第一横梁内侧的联轴器、与所述联轴器的连接轴连接的减速器以及与所述减速器连接的齿轮调速微型电机，所述滚珠丝杠轴承的丝杠轴的一端穿过所述通孔与所述滚珠丝杠轴承的支撑座连接，所述滚珠丝杠轴承的丝杠轴的另一端与所述联轴器相连，滚珠丝杠轴承的丝杠螺母穿过所述通孔，将螺母法兰盘用螺钉固定于铝合金滑块上；

其中，所述齿轮调速微型电机和减速器驱动所述丝杠轴转动，以使得所述铝合金滑块相对于所述两条导轨滑动。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述坐标控制装置包括分别设置在所述铝合金滑块上的摄像头、指针、射灯、电源以及置于风洞之外的配电箱内的摄像头显示器及其控制开关、齿轮调速微型电机和减速器控制开关。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述摄像头和所述电源均安装在所述铝合金滑块远离所述标尺的一端，且所述摄像头的摄像头端朝向所述标尺；所述指针安装在所述铝合金滑块靠近所述标尺的一端；所述射灯安装在所述摄像头和所述指针之间。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述上框架和所述下框架为相同大小的长方形框架，所述其中两根相邻的竖梁位于上框架和下框架的内部，所述另外两根相邻的竖梁位于上框架和下框架的两个角处。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述四根竖梁的高度为100.4cm，所述上框架和所述下框架的长度均为106.4cm，宽度均为40cm。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述支撑梁与所述下框架之间的距离为80cm，所述支撑梁的长度为15cm，所述支撑梁的厚度为3cm。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述第一横梁和所述第二横梁与所述下框架之间的距离均为64cm，且所述第一横梁和所述第二横梁的厚度均为5cm。

优选的是，所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中，所述固定构件包括：

两个固定架，其固定在所述上框架上，所述两个固定架上分别开设有螺孔；

顶丝，其旋入所述螺孔并穿出，以将所述支撑装置固定在风洞内。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架可移动可拆装，可保护实验段整体结构的完整性，又能保证非流场测定期间实验段的顺畅。

2、本发明所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架结构简单、操作方便、测量速度快、能够保证测量时的同步性和稳定性，提高了测量的准确性和测量效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架的结构示意图；

图2为本发明其中一个实施例中所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架中位移测控装置和坐标控制装置的结构示意图；

图3为本发明其中一个实施例中所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架的正视图；

图4为本发明其中一个实施例中所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架的侧视图；

图5为本发明其中一个实施例中所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架的俯视图；

图6为本发明其中一个实施例中所述的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架的坐标架连杆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明其中一个实施例中提供了一种风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架，包括：支撑装置、位移测控装置和坐标控制装置，具体为：

支撑装置包括上框架1、下框架2和设置在上框架1和下框架2之间的四根竖梁3，所述上框架1和下框架2均为不锈钢方管焊接而成的长方体框架结构，长106.4cm，宽40cm，所述四根竖梁3为不锈钢方管，且高度为100.4cm。如图1所示，其中两根相邻的竖梁3位于上框架1和下框架2的内部，所述另外两根相邻的竖梁3位于上框架1和下框架2的两个角处，下框架2的底部安装有四个前进轮4，其为特制的橡胶轴承前进轮，以保证坐标架沿风洞x方向(风洞轴向，即气流方向)自由移动，下框架2和上框架1两侧面四角处各装有导向轮5，其为特制的橡胶轴承滚动导向轮，以保证多功能坐标架在风洞内的稳定性，并可准确地定量空间坐标，上框架1的顶部设有用于固定支撑装置的固定构件，如图1所示，固定构件包括设置在上框架1上方的两个固定架6、固定架6上开设有两个螺孔，通过顶丝7穿过螺孔并抵接风洞实现支撑装置的固定，以适应风洞实验段截面高度不断增加的特征；其中两根相邻的竖梁3之间焊接有第一横梁8，另外两根相邻的竖梁3之间焊接有第二横梁9，所述第一横梁8和所述第二横梁9与所述下框架2之间的距离均为64cm，且所述第一横梁8和所述第二横梁9的厚度均为5cm，所述第一横梁8的中间位置开设有第一孔，所述第二横梁9的中间位置开设有第二孔，所述第二孔内安装有滚珠丝杠轴承的支撑座9-1，其中两根竖梁3均向外延伸出一支撑梁10，所述支撑梁10与所述下框架2之间的距离为80cm，所述支撑梁10向后凸出的长度为15cm，所述支撑梁10的厚度为3cm。

位移测控装置，其包括设置在所述第一横梁8和所述第二横梁9之间的两条导轨11、可沿所述两条导轨11移动的移动构件、驱动所述移动构件移动的驱动构件以及架设在两根支撑梁10之间并平行于两条导轨11的标尺22，长度为95cm，其中，移动构件包括铝合金滑块12和安装在铝合金滑块12上的坐标架连杆21，所述铝合金滑块12的两端分别开设允许导轨11穿过的导轨通过孔，所述铝合金滑块12的中间开设有通孔13；所述驱动构件包括滚珠丝杠轴承14、固定在所述第一横梁8内侧的联轴器15以及与所述联轴器15的连接轴连接的减速器20和与减速器20连接的齿轮调速微型电机16，减速器20和齿轮调速微型电机16位于第一横梁8的外侧，所述滚珠丝杠轴承14的一端穿过所述通孔13以与所述滚珠丝杠轴承的支撑座9-1连接，所述滚珠丝杠轴承14的另一端与所述联轴器15相连；所述齿轮调速微型电机16驱动所述滚珠丝杠轴承14的丝杠轴转动，以使得所述铝合金滑块12相对于所述两条导轨11滑动。滚珠丝杠轴承14的丝杠轴φ20mm，长度898mm，连接轴φ10mm，坐标架连杆21为直四棱柱状，背风面截面为长方形，迎风面平行于风洞底板的截面为r15mm的半圆形，分别在坐标架连杆21距顶端45mm和500mm处开φ10mm的圆孔，用于固定毕托管或热线风速仪的支架。此处开两个孔的作用是可同时得到x方向a和a+500mm处的测量资料，分别在距离底端20mm、120mm和170mm处开φ10mm的圆孔，通过螺丝将坐标架连杆21固定于铝合金滑块12上。坐标架连杆21所连接的测量仪器在垂直于风洞底板的不同高度处布设，以满足风洞z方向(垂直于气流截面的上下移动方向)数据的同步测量。

坐标控制装置包括分别设置在所述铝合金滑块12上的摄像头17、指针18、射灯19、电源以及置于风洞之外的配电箱内的摄像头显示器及其控制开关、齿轮调速微型电机和减速器控制开关。所述摄像头17和所述电源均安装在所述铝合金滑块12远离所述标尺22的一端，且所述摄像头17的摄像头端朝向所述标尺22；所述指针18安装在所述铝合金滑块12靠近所述标尺22的一端；所述射灯19安装在所述摄像头17和所述指针18之间，以满足黑暗条件下也可看清标尺22上的数字。配电箱放置于风洞外的操作台上，电源线、视频线等通过风洞实验段顶端所留孔洞进入风洞，与坐标架上的摄像头17和齿轮调速微型电机16相连。通过齿轮调速电机控制开关，使铝合金滑块12在风洞的y方向(垂直于气流截面的水平移动方向)可自由移动。

本发明提供的风沙环境风洞可移动半自动多功能坐标架与风洞洞体分离，使用时安装方法简单、快捷，使用结束后即可从风洞移出，这在很大程度上保证了风洞整体结构的完整性，对风洞固有的流场特性不会产生任何影响。而且，该坐标架在风洞内可沿轴向自由移动，在固定好一个位置后，横向测点位置的变换可借助风洞外部设置的坐标控制装置来完成，因此具有半自动的特点，大大提高了风洞模拟实验的工作效率。另外，该坐标架可连接多种风速测定设备，在风洞模拟实验中用途非常广泛，具有广阔的应用前景。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。