一种风洞天平非复位体轴系校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风洞天平非复位体轴系校准装置，包括校准基座、测力天平和加载头，校准装置不包括位姿调整机构，所述测力天平的固定端与加载头连接，所述测力天平的测量端与校准基座连接，所述加载头悬空浮动，通过施力装置对所述加载头的六个方向施加载荷。本发明专利技术所述的校准装置没有复位调整结构，成本低天平校准效率高、精度好。本发明专利技术所述前、固定端过渡接头为可更换件，根据天平前后接口，选择相应尺寸的过渡接头。同时，该装置实现简单，操作容易。易。易。

【技术实现步骤摘要】
一种风洞天平非复位体轴系校准装置


[0001]本专利技术涉及风洞试验
，具体涉及到一种风洞天平非复位体轴系校准装置。

技术介绍

[0002]风洞天平是风洞测力实验的关键设备之一,直接影响风洞实验数据的准确性。天平属于高精度测测量仪器,必须通过天平校准系统才能用于风洞测力试验。天平校准系统的性能对天平校准的效率、精准度具有重要影响，国内外风洞实验机构都非常重视高精度天平校准系统的研制。
[0003]风洞天平校准系统按加载坐标轴系的不同,可分为地轴系天平校准系统与体轴系天平校准系统。地轴系天平校准系统由于天平受载后的变形,使所施加载荷的方向与天平体轴系的方向不一致, 从而会影响天平对气动力测量的准度,目前在国内外先进风洞实验机构已经很少使用。
[0004]体轴系天平校准系统可分为补偿型和非补偿型两种。补偿型体轴系天平校准系统包括回零式和跟随式两种。回零式补偿型体轴系天平校准系统利用调整系统调整天平固定端的支撑装置，保证施加载荷方向与天平体轴系一致；跟随式补偿型体轴系天平校准系统利用调整系统调整与天平测量端相连的加载系统，保证施加载荷方向与天平体轴系一致。非补偿型体轴系天平校准系统没有调整系统，通过在天平测量端布置多个基准测力计（参考天平）来实现天平体轴系校准。
[0005]总的说来，地轴系天平校准设备结构简单、造价较低，校准精度高而准度低。补偿型体轴系天平校准设备结构复杂、造价高，校准精度与准度高。非补偿型体轴系天平校准设备的突出优点是不需要调整系统，从而使设备结构简化，而且校准结果也能真实反映天平的工作特性但对基准测力计（参考天平）要求极高。
[0006]当前,尽管回零式补偿型体轴系天平校准系统已成为校准系统的主流趋势,但其结构复杂、造价高以及维护繁琐，而且其加载头初始定位的误差及复位精度的误差,都给实现高精度天平校准增加了难度。因此,研制一套结构简单、造价低、效率高的体轴系天平校准系统是当前迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目是提供一种风洞天平非复位体轴系校准装置，该装置不需要位姿调整系统，即可实现回零式补偿型体轴系天平校准功能，具有装置结构简单、造价较低、操作容易，且能实现天平高精准度校准。
[0008]风洞天平非复位体轴系校准装置基于作用力与反作用力原理，天平的测量端与刚性校准基座连接，在调整好加载中心后，天平的固定端与加载头固连， 每次施加标准载荷后，与校准基座连接的天平的测量端体轴系不因对天平进行加载而发生变化，保证天了平的测量端在天平体轴系各个方向上传递的载荷与标准载荷相同。例如，对天平固定端通过
加载头在竖直方向向下加载时，天平测量端的反作用力方向一定竖直向上，由于固接在刚性校准基座的测量端位姿基本不变（通过对校准基座进行刚度设计，确保在校准量程范围内，校准基座变形小到对天平校准结果影响可忽略程度），即便天平加载端发生弹性变形，天平的测量端传递的载荷仍然与天平体轴系向上方向上一致。而在传统体轴系天平校准系统中，在调整好加载中心后，天平的测量端与加载头固连，每次施加标准载荷后，与加载头连接的天平的测量端体轴系因天平弹性变形而发生改变，需要通过调整位姿调整系统复位，实现施加载荷方向与天平体轴系一致，即天平的测量端在各个方向上加载的载荷与标准载荷相同。例如，对天平固定端通过加载头在竖直方向向下加载时，如不进行复位，由于天平加载端发生弹性变形，导致天平测量端不仅在其他方向上有载荷分量，而且自身方向上载荷也不精准。
[0009]为了实现上述目的采用如下技术方案：一种风洞天平非复位体轴系校准装置，包括校准基座、测力天平和加载头，校准装置不包括位姿调整机构，所述测力天平的固定端与加载头连接，所述测力天平的测量端与校准基座连接，所述测力天平的固定端与加载头悬空浮动，通过施力装置对所述加载头的六个方向施加载荷。
[0010]在上述技术方案中，所述测力天平的固定端和测量端各自通过一个过渡接头连接到加载头与校准基座上。
[0011]在上述技术方案中，所述过渡接头上沿着周向设置有若干定位销和连接螺栓，定位销能够连接到校准基座上的不同位置。
[0012]在上述技术方案中，测力天平轴向随着定位销连接到校准基座上的不同位置进行X轴旋转。
[0013]在上述技术方案中，所述施力装置包括换向滑轮和牵引绳，所述牵引绳一端通过换向滑轮连接到测力天平中心水平平面所在的加载头上。
[0014]在上述技术方案中，包括有六个施力装置，每一个施力装置对加载头的一个方向施加载荷。
[0015]在上述技术方案中，加载头加载中心和校准基座之间的距离、加载头加载中心和加载头与测力天平固定端的过渡接头连接部位之间的距离，两个值恒定不变。
[0016]在上述技术方案中，与测力天平测量端连接的过渡接头的长度由天平测量端长度决定，与测力天平固定端连接的过渡接头长度由天平固定端长度确定。
[0017]在本专利技术中，采用上述的校准装置进行校准时，采用以下步骤：步骤一、将测量端过渡接头、固定端过渡接头与测力天平正确安装，然后把测量端过渡接头固定安装到校准基座上，将加载头与测力天平固定端过渡接头正确安装，并将
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X向、+X向、
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Y向、+Y向、
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Z向、+Z向施力装置与加载头正确连接.步骤二、依据风洞天平的设计载荷确定天平的校准载荷；步骤三、在正Y向施加合适载荷平衡加载头重量，步骤四、实施单元加载，依次加载法向力、俯仰力矩、轴向力、滚转力矩、侧向力和偏航力矩；实施多元加载。
[0018]步骤五，将步骤三加载结果利用最小二乘法拟合处理，得到六分量天平的单分量
加载结果和多元加载结果，从而可计算出天平校准公式和校准精准度。
[0019]通过采用上述技术方案，在进行天平校准时，测力天平测量端通过天平测量端接头固定到校准基座上，测力天平固定端通过天平固定端接头固定到加载头上。天平固定端接头能够确保加载头施力中心与天平校准中心一致。根据力与反作用力原理，对加载头施加+Y、
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Y、载荷，天平校准载荷为
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FY载荷，天平数据处理方法与常规处理一致。
[0020]本专利技术涉及的一种用于风洞天平校准的非复位体轴系校准装置及校准方法。如果在没有+Y方向施力装置、+Z方向施力装置、
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Z方向施力装置和+X向施力装置情况下，即仅有
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Y方向施力装置和
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X向施力装置情况下仍然可以通过绕X轴旋转方向的方式实施校准,其中换方向通过定位销A和B实现周向定位。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的校准装置没有复位调整结构，成本低天平校准效率高、精度好。 本专利技术所述前、固定端过渡接头为可更换件，根据天平前后接口，选择相应尺寸的过渡接头。同时，该装置实现简单，操作容易。
附图说明
[0022]本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风洞天平非复位体轴系校准装置，包括校准基座、测力天平和加载头，其特征在于：校准装置不包括位姿调整机构，所述测力天平的固定端与加载头连接，所述测力天平的测量端与校准基座连接，所述测力天平的固定端与加载头悬空浮动，通过施力装置对所述加载头的六个方向施加载荷。2.根据权利要求1所述的一种风洞天平非复位体轴系校准装置，其特征在于：所述测力天平的固定端和测量端各自通过一个过渡接头连接到加载头与校准基座上。3.根据权利要求2所述的一种风洞天平非复位体轴系校准装置，其特征在于：所述过渡接头上沿着周向设置有若干定位销和连接螺栓，定位销能够连接到校准基座上的不同位置。4.根据权利要求2所述的一种风洞天平非复位体轴系校准装置，其特征在于：测力天平轴向随着定位销连接到校准基座上的不同位置进行X轴旋转。5.根据权利要求1所述的一种风洞天平非复位体轴系校准装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，谢斌，向光伟，史玉杰，彭超，苗磊，张凡，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：