一种喷管存放及快速更换装置的制作方法

本发明涉及的是一种风洞设备中用于喷管存放及快速更换的装置，属于试验空气动力学领域。

背景技术：

在跨超声速风洞中，喷管是保证试验段得到设计马赫数下均匀流场的重要组件，其性能对空气动力学试验结果有重要的影响。目前，固壁喷管的存放及更换装置主要有两种，一种是喷管块与喷管箱分离，喷管箱置于架车上，架车沿垂直于风洞轴线的轨道移动，通过更换不同的喷管块来实现不同的马赫数，这种方式主要在试验段截面较小的风洞中采用。另一种方式为喷管块与喷管箱固定并置于架车上，各马赫数喷管均配有架车，架车沿垂直于风洞轴线的轨道移动，可移动到喷管间统一存放，这种方式主要用在试验段截面较大的风洞上。前者的更换方式较为复杂，每次换不同马赫数都需要拆装喷管型面块，并且主要还是依靠人力来完成；后者的更换方式则需要将喷管间的喷管移动到试验位置，每次更换需要进行安装以及重新定位，也主要依靠人力来完成，整体效率偏低。现有的两种形式喷管的存放及更换均普遍使用人力来实现，效率低且定位不准，不利于风洞设备的自动化操作。

在风洞试验日益繁重的今天，风洞试验效率的提高已经迫在眉睫，风洞设备的自动化是提高风洞试验效率的必经之路，因此，设计一种可自动更换与定位的喷管存放和快速更换的装置成为了现阶段的一个关键问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对目前喷管更换效率低的不足，设计一种快速更换喷管的装置，为实现喷管自动更换提供支持。

本发明解决技术的方案是：一种喷管存放及快速更换装置，该装置包括轮盘、喷管箱减速器、电机、支架、中轴，其中：

轮盘包括第一转盘、第二转盘，第一转盘、第二转盘的中心轴线与中轴的中心轴线在一条直线上，第一转盘、第二转盘的中心均设有通孔，与中轴固接；

中轴通过转动副连接在支架上，可绕转动副的转轴进行转动，中轴穿过第一轮盘与第二轮盘，并与轮盘固接；电机通过减速器和中轴相连，通过中轴带动轮盘运动；

喷管箱一端端部通过销轴使用转动副连接在第一轮盘，另一端端部通过销轴使用转动副连接在第二转盘上，喷管箱可绕销轴旋转，当轮盘转动带动喷管箱沿中轴轴线转动时，并且喷管箱在重力的作用下相对轮盘转动，喷管箱底部与地面保持平行。

所述第一转盘和第二转盘的形状为圆形或者多边形。

所述第一转盘和第二转盘之间平行安放两个以上喷管箱。

所述不同的喷管箱马赫数不同。

上述喷管存放及快速更换装置，还包括夹紧装置，用于为喷管箱提供夹紧力，确保喷管箱到位准确，并且为喷管提供风洞运行过程中所需的夹持力。

所述夹紧装置包括第一夹紧缸、第二夹紧缸、第三夹紧缸、第四夹紧缸、夹紧平台、第一升降缸、第二升降缸、第三升降缸、第四升降缸和底座；

第一升降缸、第二升降缸、第三升降缸、第四升降缸安装在底座，支撑起夹紧平台的四个角；

第一夹紧缸、第二夹紧缸、第三夹紧缸、第四夹紧缸固定安装在夹紧平台上，其中，第一夹紧缸、第三夹紧缸面对面相对安装，用于夹住喷管箱一端垂直于地面的两侧，第二夹紧缸、第四夹紧缸面对面相对安装，用于夹住喷管箱另一端垂直于地面的两侧。

所述的夹紧装置可根据喷管大小布置1套或者2套。

所述夹紧缸和升降缸为液压缸、气压缸或电动缸。

上述喷管存放及快速更换装置，还包括减速器，轮盘箱与中轴固连，通过减速器与电机相连，由电机带动减速器旋转，减速器带动中轴旋转，中轴带动轮盘旋转。

所述支架安装在地面上，支架跨过风洞试验设备。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明所设计的喷管存放方式充分利用了垂向的空间，节约了横向的尺寸，适用于一些空间尺寸受限的风洞试验设备的喷管存放。

(2)、本发明所设计的喷管更换装置可以实现喷管的快速更换，控制方法简单，易于实现喷管更换的自动化。

(3)、本发明所设计的夹紧装置简单可靠，控制方法简单，易于实现夹紧装置的自动化。

(4)、本发明由于喷管箱与轮盘通过销轴连接，轮盘转动时，在重力的作用下，喷管箱下底面可与地面始终保持水平，保证喷管箱位置准确。

附图说明

图1为本发明实施例喷管存放及更换装置总图；

图2为本发明实施例夹紧装置图的主视图；

图3为本发明实施例夹紧装置与喷管箱支撑关系图。

图1中的各个标记为：1为轮盘，2为喷管箱，3为减速器，4为电机，5为支架，6为销轴，7为夹紧装置，8为中轴。

图2中的各个标记为：9为夹紧缸(包括第一夹紧缸(9-1)、第二夹紧缸(9-2)、第三夹紧缸(9-3)、第四夹紧缸(9-4))，10为夹紧平台，11为升降缸(包括第一升降缸(11-1)、第二升降缸(11-2)、第三升降缸(11-3)、第四升降缸(11-4))，12为底座。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方案进行进一步的详细描述。

如图1所示，本发明包括一种喷管存放及快速更换装置包括轮盘1、喷管箱2减速器3、电机4、支架5、中轴8，其中：

轮盘1包括第一转盘、第二转盘，第一转盘、第二转盘的中心轴线与中轴的中心轴线在一条直线上，第一转盘、第二转盘的中心均设有通孔，与中轴固接；

中轴通过转动副连接在支架上，可绕转动副的转轴进行转动，中轴穿过第一轮盘与第二轮盘，并与轮盘固接；电机通过减速器和中轴相连，通过中轴带动轮盘运动；

喷管箱通过销轴连接在轮盘上，一端端部通过销轴使用转动副连接在第一轮盘，另一端端部通过销轴使用转动副连接在第二转盘上，喷管箱可绕销轴旋转，当轮盘转动带动喷管箱沿中轴轴线转动时，并且喷管箱在重力的作用下相对轮盘转动，喷管箱底部与地面保持平行，保证喷管箱位置准确。

作为优选方案，还可以包括减速器，轮盘箱与中轴固连，通过减速器与电机相连，由电机带动减速器旋转，减速器带动中轴旋转，中轴带动轮盘旋转。

喷管箱连接在轮盘上，利用轮盘的旋转运动更换不同的喷管箱。所述第一转盘和第二转盘的形状为圆形或者多边形，还可以是椭圆形。

所述第一转盘和第二转盘之间平行安放两个以上喷管箱。喷管箱在轮盘上呈对称布置。可以设计12个喷管位，将10副不同马赫数的喷管箱布置在圆形的轮盘上，预留相对的两个喷管的位置，用来作为模型安装位和设备检修位。

所述不同的喷管箱马赫数不同。

本发明提供的喷管存放及快速更换装置还包括夹紧装置7，用于为喷管箱提供夹紧力，确保喷管箱到位准确，并且为喷管提供风洞运行过程中所需的夹持力。

如图2和图3所示，所述夹紧装置包括第一夹紧缸9-1、第二夹紧缸9-2、第三夹紧缸9-3、第四夹紧缸9-4、夹紧平台10、第一升降缸11-1、第二升降缸11-2、第三升降缸11-3、第四升降缸11-4和底座12；

第一升降缸11-1、第二升降缸11-2、第三升降缸11-3、第四升降缸11-4安装在底座12，支撑起夹紧平台10的四个角；升降缸控制夹紧平台的上下运动，夹紧缸安装在夹紧平台上，用于喷管箱到位后的夹紧。

第一夹紧缸9-1、第二夹紧缸9-2、第三夹紧缸9-3、第四夹紧缸9-4固定安装在夹紧平台10上，其中，第一夹紧缸9-1、第三夹紧缸9-3面对面相对安装，用于夹住喷管箱一端垂直于地面的两侧，第二夹紧缸9-2、第四夹紧缸9-4面对面相对安装，用于夹住喷管箱另一端垂直于地面的两侧。考虑到喷管箱的大小，所述的夹紧装置可根据喷管大小布置1套或者2套。所述夹紧缸和升降缸为液压缸、气压缸或电动缸。

以最下方喷管箱位置作为风洞试验位，试验开始前，将轮盘转动到空位正对试验位，在此位置上可进行风洞试验模型的安装更换以及试验段的检修等工作。试验开始后，根据试验需求，启动电机将所需马赫数的喷管箱依次转动到试验位进行试验。当喷管箱运动到指定位置时，夹紧平台被升降缸顶起，之后由夹紧缸作动，以夹紧喷管箱，为喷管箱提供试验所需的夹紧力。具体操作为升降缸将夹紧平台升起，到位后夹紧缸动作以夹紧喷管箱。在吹风结束后，夹紧缸进行动作，松开喷管箱，升降平台落下，升降平台到位后，由电机带动轮盘进行转动，将下一马赫数的喷管箱转到试验位进行吹风，如此反复。

所有设备固定在支架上，支架跨过风洞设备，不会对原有的风洞设备造成干涉，方便在原有风洞基础上进行改造，支架形状可根据不同风洞设备进行灵活设计。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。