一种支撑转盘直径可变的风洞试验台的制作方法

本实用新型涉及一种车辆试验装置，具体涉及一种满足多种尺寸车辆模型试验需求的支撑转盘直径可变的风洞试验台。

背景技术：

风洞试验是当今车辆制造行业用于研究并改善车辆空气动力学特性的常规手段，通过此试验可以让我们更直观的观察了解车辆周围复杂的流场变化。在车辆风洞试验中，带有支撑转盘的试验台作为模型支撑的关键设备，其不仅要能稳定支撑车辆模型，同时还要能带动车辆模型完成高精度旋转，以获得不同横摆角工况的试验数据。

现有的风洞试验台一般都要花费近百万购进大量相关设备并进行组装，诸如转盘系统（包括支撑转盘）、边界层抽吸装置等，其中支撑转盘前端往往会开设一排抽吸孔，抽吸孔内部与边界层抽吸装置相连，通过抽吸装置使抽吸孔内形成负压，利用负压将支撑转盘前端的边界层（作用于试验平台的气流会产生速度梯度进而形成边界层）抽走，消除边界层影响。虽然抽吸装置可解决边界层问题，但是购买抽吸装置并对支撑转盘进行定制加工建设成本较高，另一方面，现有的支撑转盘尺寸固定，无法改变，在进行大尺寸车辆试验时，需要重新加工连接装置，可能造成抽吸效果变化，试验时也可能存在忘记设置抽吸装置进而导致试验测定数据不准确等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，减少边界层抽吸装置布置却同样能消除边界层的支撑转盘直径可变的风洞试验台，进一步，该支撑转盘直径可变的风洞试验台还可以适应不同尺寸的车辆模型，车辆模型流场研究过程因未安装有抽吸装置，可降低设备运行的能源消耗，控制设备布置成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种支撑转盘直径可变的风洞试验台，包括支撑转盘和从底部托举所述支撑转盘的支撑架，所述支撑转盘包括一位于中心的驱动盘和复数个外径不同的环形拓展盘，所述环形拓展盘内径均和所述驱动盘直径相匹配，所述环形拓展盘可以套接并固定在所述驱动盘外，所述环形拓展盘底面同心设有圆形轨道，所述支撑架包括可沿所述支撑转盘径向平移的复数根支撑柱，所述支撑柱顶部均滑动连接在所述圆形轨道上。

较佳的，所述支撑转盘上表面上安装有用于将不同类型车辆模型固定在所述支撑转盘上的轴距和轮距调节机构。

较佳的，所述轴距和轮距调节机构包括滑动连接在所述支撑转盘上的车轮固定架和为车轮固定架滑动提供限位的固定架导轨，所述固定架导轨包括穿过支撑转盘圆心的中心导轨和对称分布在所述中心导轨两侧的侧导轨，所述车轮固定架通过一平面四联杆安装在所述固定架导轨上。

较佳的，所述支撑架还包括水平安装在地面的伸缩臂组，所述伸缩臂组由多根伸缩臂辐射状组合形成，所述伸缩臂的外端对应固定连接在所述支撑柱下端。

较佳的，所述支撑转盘下方固定安装有驱动所述驱动盘转动的驱动电机，所述驱动电机的输出端竖直朝上并固定连接一驱动齿轮，所述驱动盘下表面固定连接一传动齿轮，所述传动齿轮与所述驱动齿轮相互啮合。

较佳的，所述支撑柱上端固定连接有滑块，所述滑块嵌入所述圆形轨道内。

较佳的，所述环形拓展盘外径的长度为待研究车辆模型车身长度的2.6倍。

较佳的，所述驱动盘直径为1.6m，配套有三个环形拓展盘与驱动盘配合使用，所述环形拓展盘外径长度分别为：2.8m、3.0m和7.5m。

较佳的，所述支撑架将所述支撑转盘抬离地面高度为0.5m。

较佳的，所述支撑柱的横截面为水滴状，以减少支撑柱对气流的干扰与影响。

采用上述方案后，本实用新型具有以下优势：

1．本试验台采用特定尺寸的支撑转盘直径对待研究车辆模型进行支撑，未布置抽吸装置却同样可以减小支撑面边界层气流影响，降低了设备运行的能源消耗，控制了设备布置成本；

2．本试验台针对不同车型需要采用不同直径支撑转盘，不合适的支撑转盘将影响试验开展，因此可避免因忘记设置抽吸装置而导致测定数据不准确等问题发生；

3．采用可变直径支撑转盘对待研究车辆模型进行支撑，并结合轴距和轮距调节机构，使得本实用新型涉及装置可适应不同类型车辆模型的研究，提高设备的通用性。

附图说明

图1是本实用新型立体图；

图2是本实用新型支撑转盘截面图；

图3是图1部分结构细节图；

图4是本实用新型俯视图；

图5是本实用新型仰视图

图6本实用新型另一角度立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。

本实用新型所揭示的是一种支撑转盘直径可变的风洞试验台，如图1-6所示，为本实用新型的较佳实施例，如图1所示，试验台包括支撑转盘1和从底部托举支撑转盘1的支撑架2，车辆模型置于支撑转盘1上，通过控制车辆模型迎风角度及风力大小，获取并研究不同环境状态下车辆模型周围流体数据。为满足不同尺寸车辆模型的试验需求，设计支撑转盘1包括一位于中心的驱动盘11和复数个外径不同的环形拓展盘12，环形拓展盘12内径均和驱动盘11直径相匹配，选择任一环形拓展盘12可以套接并固定在驱动盘11外形成不同大小的支撑转盘1，进而满足不同类型车辆模型的试验需求。具体的，如图2所示，驱动盘11侧面可以选择台阶状或斜面，环形拓展盘12内径侧面为与驱动盘11侧面相匹配的台阶状或斜面，本实施例中二者采用斜面进行对接组成支撑转盘1。由于边界层抽吸装置投入较高，而为了解决支撑转盘1边界层气流影响问题，发明人提出可以通过抬高支撑转盘1高度并控制支撑转盘1直径与待研究车辆模型车身长度的比例来实现与抽吸装置相同的效果。发明人研究了车辆模型迎风时周围动能分布云图发现，边界层之所以会对试验结果造成干扰是因为支撑转盘相比实际地面较小，当支撑转盘直径较小时，支撑架的尾流将会严重影响车辆模型尾部气流，车辆模型尾涡与支撑架尾涡的相互作用与相互干涉都会改变汽车尾部流场，进而导致气动力发生变化。发明人进一步分析，当改变支撑转盘直径时，会影响车辆模型前端气流方向、车底流速分布和尾涡形态，通过对比发现，存在一个合理的支撑转盘直径，支撑架对车辆模型周围流场的干扰最小，车辆模型周围流场与实际情况相符合，气动力系数接近实际值，而这合理的支撑转盘直径为车辆模型车身长度的2.6倍，此时气动力系数计算值与风洞试验值偏差最小，可控制在5%以内。针对当前常见类型车辆，例如，小型轿车一般车长为4.2-4.5m，SUV一般车长为4.6-4.8m，大型客车一般车长为11-13m，按模型比例1:4换算后，小型轿车为1.05-1.125m，SUV一般车长为1.15-1.2m，大型客车一般车长为2.75-3.25m。环形拓展盘12的外径长度则可以选择2.725m-2.925m以满足小型轿车的研究需求，选择2.975m-3.125m以满足SUV的研究需求，选择7.15m-8.45m以满足大型客车的研究需求。基于上述需求研究，本实施例确定驱动盘11的直径为1.6m，而配套有三个环形拓展盘12与驱动盘11配合使用，环形拓展盘外径长度分别为2.8m、3.0m和7.5m，分别满足小型轿车、SUV、大型客车车辆的研究需求。上述所列环形拓展盘12外径仅仅为本实施例依据常见类型车辆而设定，而实际实施过程中可根据实际需求选择不同外径的环形拓展盘。

进一步，安装时还要求将支撑转盘1抬离地面，支撑转盘1抬离地面过低，即便增加了环形拓展盘12的外径，其实现的效果有可能还是无法达到要求，而若支撑转盘1抬离地面过高，则支撑架2占用了大量风洞内空间，发明人通过对比研究，发现当支撑转盘抬离地面距离大于0.5m时，边界层所造成的影响很小已可忽略不计，且即便支撑转盘进一步抬离地面，其结果基本一致，因此本实施例中选择支撑转盘1抬离地面高度为0.5m。

为了在支撑转盘1上对不同尺寸车辆模型进行固定，避免支撑转盘1转动时车辆模型在支撑转盘1上溜滑，如图1、图3和图4所示，支撑转盘1上表面上还安装有轴距和轮距调节机构3以对不同轴距或不同轮距的车辆模型进行固定。如图1所示，轴距和轮距调节机构3包括滑动连接在支撑转盘1上的两组车轮固定架31和为车轮固定架31滑动提供限位的固定架导轨32，如图4所示，固定架导轨32包括穿过支撑转盘1圆心的中心导轨321和对称分布在中心导轨321两侧的侧导轨322，中心导轨321及侧导轨322均有部分分布于驱动盘11上表面，部分分布于环形拓展盘12上表面，驱动盘11和环形拓展盘12套接时要注意导轨的对齐，并在驱动盘11和环形拓展盘12间采用固定片13进行固定，避免二者发生相对转动，固定片13则通过螺栓分别固定在驱动盘11和环形拓展盘12上。如图4所示，每组车轮固定架31均通过一平面四联杆安装在固定架导轨32上。平面四联杆包括两根相邻的支撑臂33和两根相邻的安装臂34，平面四联杆的一顶点35固定在支撑转盘1上，两根相邻的支撑臂33同时铰接于该顶点35，支撑臂33异于顶点35的另一端设有凸起331，两根相邻的安装臂34分别与两根支撑臂33组成运动副，安装臂34上设有与凸起331匹配的调节滑槽341，凸起331插入调节滑槽341中并沿调节滑槽341滑动。两根安装臂34的一端同时铰接在一中心滑块36上，安装臂34的另一端则分别插入一套管37后铰接一车轮固定爪38，套管37则分别铰接在一侧滑块39上，中心滑块36滑动安装在中心导轨321内并可沿中心导轨321滑动，侧滑块39则分别滑动安装在侧导轨322内并可沿侧导轨322滑动。平面四联杆受到沿中心导轨321方向力的作用时，中心滑块36与侧滑块39同时滑动可实现平面四联杆的平移，进而满足不同长度车辆模型车轮的固定需求；中心滑块36与侧滑块39发生相对滑动时，平面四联杆可发生压缩或拉伸，此时，安装臂34的调节滑槽341为支撑臂33提供滑动空间，安装臂34可在套管37内滑动伸缩，进而同一组车轮固定架31的两个车轮固定爪38间的间距可调节，可满足不同宽度车辆模型车轮的固定需求。具体的，当平面四联杆压缩时，安装臂34在套管37内向两侧滑动伸出，两个车轮固定爪38间距增加，当平面四联杆拉伸时，安装臂34在套管37内向中心滑动收缩，两个车轮固定爪38间距减小。车轮固定爪38可转动的连接在侧滑块39上，可方便的调节爪子开口的朝向以适应车轮。如图3所示，平面四联杆的压缩与拉伸操作可以通过丝杆30来实现，顶点35上安装有固定块351，固定块351上设有水平通孔，丝杆30一端通过轴承301可转动的安装在水平通孔内，中心滑块36上则安装有驱动块361，驱动块361同样设有水平通孔，驱动块361的水平通孔内设有与丝杆30螺纹匹配的内螺纹，转动丝杆时，丝杆30与驱动块361间螺纹的相互作用带动中心滑块36靠近或远离固定块351，进而实现平面四联杆的压缩与拉伸操作。

为实现对支撑转盘1的稳定支撑，要求部分支撑架2的半径可变，进而能适应不同半径的支撑转盘1。如图5和图6所示，驱动盘11底面同心设有中心圆形轨道14，环形拓展盘12底面同心设有圆形轨道15，支撑架2包括中心支架21、可沿支撑转盘径向平移的复数根支撑柱22及水平安装在地面的伸缩臂组23，中心支架21与中心圆形轨道14配合对驱动盘11进行支撑，而支撑柱22则与圆形轨道15配合对环形拓展盘进行支撑。伸缩臂组23由多根伸缩臂辐射状组合形成，伸缩臂的外端对应固定连接在支撑柱22下端，支撑柱22与伸缩臂23的固定连接可以采用焊接或一体成型。中心支架21顶部形成分叉并滑动连接在中心圆形轨道14上，支撑柱22顶部均滑动连接在圆形轨道15上，具体的，中心支架21和支撑柱22上端均固定连接有滑块24，滑块24分别嵌入中心圆形轨道14和圆形轨道15内，或为减少磨擦力可以在中心支架21、支撑柱22与支撑转盘1间设置滚轮。当支撑转盘1转动时，中心支架21、支撑柱22顶部不仅可以对支撑转盘1提供向上的支撑力，同时滑块24在中心圆形轨道14、圆形轨道15内滑动不影响支撑转盘1的转动。进一步，为减少支撑架2对风的阻力作用，设计支撑柱22的横截面为水滴状，多根支撑柱22的圆弧柱面统一朝向风的下游处，图5中箭号示明风吹入的方向。

如图2和图6所示，支撑转盘1下方固定安装有驱动驱动盘11转动的驱动电机4，由驱动电机4带动支撑转盘1转动。具体的，驱动电机4的输出端竖直朝上并固定连接一驱动齿轮41，驱动盘11下表面同轴固定连接一环形的传动齿轮42，可以选择将传动齿轮42焊接在驱动盘11下表面，传动齿轮42与驱动齿轮41相互啮合，驱动电机4直驱驱动齿轮41转动，进而带动传动齿轮42转动，传动齿轮42转动进而带动驱动盘11及整个支撑转盘1发生转动。本实施例中选择在传动齿轮42侧面对称的设置两个驱动齿轮41，驱动齿轮41由两个同步控制的驱动电机4所带动，两个驱动齿轮41设置可提高对支撑转盘1驱动的稳定性。驱动电机4的正旋、反旋及转过角度可精密控制支撑转盘1上车辆模型的不同迎风角度，以获得各种研究数据。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。