一种叶片式旋转试验件转速测量装置及其测量系统、方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种叶片式旋转试验件转速测量装置及其测量系统、方法，解决现有转速测量装置在测量过程中自身产生摩擦力矩，存在测得转速数据失真；试验周期长的问题。装置包括攻角调节机构、转轴机构和转速传感器；攻角调节机构包括攻角调节底板及设在攻角调节底板上方的攻角调节转动板；攻角调节底板和攻角调节转动板之间设有铰接件和角度调节组件，实现攻角调节转动板与攻角调节底板之间倾角调节；转轴机构包括转轴安装座和转轴，转轴安装座设在攻角调节转动板上，转轴通过轴承穿设在转轴安装座内，前端伸出转轴安装座；转速传感器包括同轴设在转轴上的齿轮及设在安装座内且与齿轮配合的接近开关，接近开关测量齿轮通过的齿数，获得转轴的转速。获得转轴的转速。获得转轴的转速。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片式旋转试验件转速测量装置及其测量系统、方法


[0001]本专利技术属于风洞试验领域，具体涉及一种用于风洞试验中叶片式旋转试验件的转速测量装置，以及该测量装置受轴向推力作用条件下(模拟试验件在吹风作用下)摩擦力矩的测量系统及方法。

技术介绍

[0002]在风洞试验中，需在不同攻角姿态下进行叶片式旋转试验件吹风试验。试验件为旋转体，试验过程中在风力作用下，试验件会以一定的速度沿轴线产生旋转运动。
[0003]目前，对于试验件转速的测量装置，包括转轴系统以及同轴连接在转轴系统上的转速传感器，转轴系统与试验件同轴连接，通过转速传感器实现试验件的转速测量。在对试验件转速测量过程中，测量装置本身不可避免的会产生摩擦力矩，该摩擦力矩数据过大会对试验件转速产生较大的误差影响，使测得的转速数据失真。另外，由于转速传感器转动过程中存在摩擦力矩，也会在测量过程中引入额外的摩擦力矩，使得摩擦力矩要求难以保证。
[0004]另外，目前对于不同攻角的调节主要是通过更换不同角度的安装架，每个角度对应一个安装架，使得加工成本高，更换工作量大，试验所需时间长，导致试验周期加长。

技术实现思路

[0005]为了解决现有叶片式旋转试验件转速测量装置在测量过程中，自身产生摩擦力矩，该摩擦力矩数据过大会导致测得转速数据失真；不同攻角调节通过更换不同角度安装架，使加工成本高、更换工作量大、试验所需时间长，导致试验周期加长的技术问题，本专利技术提供了一种叶片式旋转试验件转速测量装置及该测量装置摩擦力矩的测量系统、方法。r/>[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0007]一种叶片式旋转试验件转速测量装置，其特殊之处在于：包括攻角调节机构、转轴机构和转速传感器；
[0008]所述攻角调节机构包括攻角调节底板以及设置在攻角调节底板上方的攻角调节转动板；攻角调节底板和攻角调节转动板之间设置有铰接件和角度调节组件，实现攻角调节转动板与攻角调节底板之间的倾角调节；
[0009]所述转轴机构包括转轴安装座和转轴，转轴安装座设置在攻角调节转动板上，转轴通过轴承穿设在转轴安装座内，且前端伸出转轴安装座；
[0010]所述转速传感器包括同轴设置在转轴上的齿轮以及设置在安装座内且与齿轮配合的接近开关，接近开关测量齿轮通过的齿数，获得转轴的转速。
[0011]进一步地，所述铰接件为连接攻角调节底板和攻角调节转动板的铰接转轴；
[0012]所述倾角调节组件包括固定螺栓和定位销；
[0013]所述攻角调节底板的上表面具有连接板，连接板上设有多个第一定位销孔以及与铰接转轴同轴的圆弧状长条孔，多个第一定位销孔以铰接转轴的轴线为圆心周向布置；
[0014]所述攻角调节转动板上开设有与第一定位销孔配合的第二定位销孔以及与圆弧
状长条孔配合的通孔，通过定位销穿过第一定位销孔和第二定位销孔，实现攻角调节转动板和攻角调节底板的定位，并通过固定螺栓穿过通孔和圆弧状长条孔，将攻角调节底板和攻角调节转动板固定。
[0015]进一步地，所述转轴安装座包括中空壳体以及设置在中空壳体两端的端盖，轴承的两端分别通过转轴上的轴肩和端盖实现轴向限位，端盖上设有供转轴穿出的通孔。
[0016]进一步地，所述轴承为一对面对面安装的角接触轴承，2个角接触轴承分别位于中空壳体的两端部。
[0017]同时，本专利技术提供了一种上述叶片式旋转试验件转速测量装置摩擦力矩的测量系统，其特殊之处在于：包括模拟圆盘、力传感器、扭矩传感器和电机；
[0018]所述模拟圆盘和力传感器用于依次同轴设置在转轴的前端，且力传感器靠近转轴设置；
[0019]所述扭矩传感器和电机用于依次同轴设置在转轴的后端，且扭矩传感器靠近转轴设置，电机安装在攻角调节转动板上。
[0020]本专利技术还提供了一种对上述叶片式旋转试验件转速测量装置摩擦力矩的测量方法，其特殊之处在于，采用上述测量系统，包括以下步骤：
[0021]1)在转轴机构的转轴前端安装模拟圆盘和力传感器，且力传感器靠近转轴设置，然后将测量装置放置在风洞试验段中，用气流吹模拟圆盘，并调整气流参数，直至力传感器测得作用在模拟圆盘上的气动力数值达到模拟要求；
[0022]2)拆除力传感器，在转轴机构的转轴后端安装扭矩传感器和电机，且扭矩传感器靠近转轴设置，电机安装在攻角调节转动板上；
[0023]3)在步骤1)达到模拟要求的气动力作用下，同时电机以每秒5～10转的速度带动转轴转动，采集扭矩传感器的扭矩数据和转速传感器的转速数据，获得该转速下的扭矩数据，该扭矩数据为测量装置的摩擦力矩；
[0024]4)比较摩擦力矩与设定阈值，若摩擦力矩小于设定阈值，则执行步骤5)，若摩擦力矩大于等于设定阈值，则通过更换转轴、轴承，返回步骤3)，直至摩擦力矩小于设定阈值；
[0025]5)拆除模拟圆盘、扭矩传感器和电机，将待试验件同轴安装在转轴机构的转轴前端，并整体置于风洞试验段中，根据攻角姿态要求调整攻角调节机构的攻角调节转动板与攻角调节底板之间倾角，在符合试验件工作条件的气动力作用下进行试验，转速传感器测量试验件的转速。
[0026]进一步地，步骤5)中，待试验件位于风洞的等马赫区。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0028]1、本专利技术转速传感器包括齿轮和与齿轮配合的接近开关，通过接近开关测量与转轴同轴齿轮的通过齿数，从而获得转轴的转速，避免了现有将转速传感器安装在转轴上，引入转速传感器自身产生的摩擦力矩，影响转速测量的准确性。
[0029]2、本专利技术转轴通过一对面对面安装的角接触轴承安装在转轴安装座中，角接触轴承可承受来流条件产生的轴向推力，有效保护扭矩传感器不受轴向推力破坏；避免采用普通球轴承，使转轴机构不能承受轴向推力，在测量扭矩时使扭矩传感器承受推力而损坏。
[0030]3、为了提高转速数据的准确性，本专利技术测量装置通过对转轴机构的设计保证较小的摩擦力矩；并通过对测量装置摩擦力矩的测量，使测量装置的转轴机构摩擦力矩控制设
定阈值范围内，使得在安装试验件进行转速测量时，由于测量装置的摩擦力矩在误差允许范围内(低于阈值)，则可以忽略测量装置摩擦力矩对转速测量结果的影响，使得试验件转速数据准确性较高。
[0031]4、本专利技术模拟试验件吹风作用下，在有轴向推力和转速传感器的情况下，测量转轴的摩擦力矩，对摩擦力矩进行判断，得出该转轴机构合格与否的检测；若不合格，通过减小转轴和轴承的规格，实现转轴机构摩擦力矩减小，直至摩擦力矩合格，使得测量装置的摩擦力矩在一个较小的范围内(摩擦力矩小于设定阈值)，进而避免测量装置的摩擦力矩对转速测量结果的误差影响。
[0032]5、现有轴向推力加载是接触式加载(接触式是加载装置与被加载件之间的机械接触，比如气缸加载总会有气缸杆顶在转轴装置上，转轴旋转会与气缸杆产生摩擦力矩)，在转轴转动过程中会产生多余的摩擦力矩；本申请是使用气动力轴向加载，没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片式旋转试验件转速测量装置，其特征在于：包括攻角调节机构(2)、转轴机构(1)和转速传感器；所述攻角调节机构(2)包括攻角调节底板(21)以及设置在攻角调节底板(21)上方的攻角调节转动板(22)；攻角调节底板(21)和攻角调节转动板(22)之间设置有铰接件和角度调节组件，实现攻角调节转动板(22)与攻角调节底板(21)之间的倾角调节；所述转轴机构(1)包括转轴安装座(13)和转轴(11)，转轴安装座(13)设置在攻角调节转动板(22)上，转轴(11)通过轴承(12)穿设在转轴安装座(13)内，且前端伸出转轴安装座(13)；所述转速传感器包括同轴设置在转轴(11)上的齿轮(14)以及设置在安装座内且与齿轮(14)配合的接近开关(15)，接近开关(15)测量齿轮(14)通过的齿数，获得转轴(11)的转速。2.根据权利要求1所述叶片式旋转试验件转速测量装置，其特征在于：所述铰接件为连接攻角调节底板(21)和攻角调节转动板(22)的铰接转轴(23)；所述倾角调节组件包括固定螺栓(25)和定位销(26)；所述攻角调节底板(21)的上表面具有连接板(24)，连接板(24)上设有多个第一定位销孔(241)以及与铰接转轴(23)同轴的圆弧状长条孔(242)，多个第一定位销孔(241)以铰接转轴(23)的轴线为圆心周向布置；所述攻角调节转动板(22)上开设有与第一定位销孔(241)配合的第二定位销孔(221)以及与圆弧状长条孔(242)配合的通孔(222)，通过定位销(26)穿过第一定位销孔(241)和第二定位销孔(221)，实现攻角调节转动板(22)和攻角调节底板(21)的定位，并通过固定螺栓(25)穿过通孔(222)和圆弧状长条孔(242)，将攻角调节底板(21)和攻角调节转动板(22)固定。3.根据权利要求1或2所述叶片式旋转试验件转速测量装置，其特征在于：所述转轴安装座(13)包括中空壳体(131)以及设置在中空壳体(131)两端的端盖(132)，轴承(12)的两端分别通过转轴(11)上的轴肩和端盖(132)实现轴向限位，端盖(132)上设有供转轴(11)穿出的通孔。4.根据权利要求3所述叶片式旋转试验件转速测量装置，其特征在于：所述轴承(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱舒扬，沈继彬，李国涛，王志武，周亚奇，张洪春，侯昱舟，曹一凡，王诚慧，李鹏程，雷佳颉，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：