專利名稱：一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)，尤其涉及一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為保證機車的安全運行，需要研究機車在側(cè)向風(fēng)作用下車輛和橋梁的氣動力狀 態(tài)?，F(xiàn)已有的車輛模型風(fēng)洞試驗裝置中的車輛模型都是靜止的，實驗系統(tǒng)都僅針對橋梁或 靜止的車輛單個物體進行實驗，沒有考慮車輛和橋梁間的相互氣動作用，然后通過迭代使 車輛和橋梁滿足耦合關(guān)系，沒有將二者組合進行實驗。而實際情況二者是相互關(guān)聯(lián)的。由 于實際工況中，列車處于橋梁的氣動繞流之中，列車的運行必然影響橋梁的氣動力，同樣橋 梁也處于列車的氣動繞流中，橋梁也必然影響列車的氣動力，而現(xiàn)有的試驗裝置均忽略這 些影響，這使得測試的結(jié)果與實際情況相差較遠，從而使試驗結(jié)果誤差較大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在提供一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)，本系統(tǒng)可方便地進行不 同風(fēng)向、不同風(fēng)速下側(cè)向風(fēng)對不同車速的車輛的氣動力風(fēng)洞試驗，其測試精度高，誤差??； 操作簡易、方便；并用可適用于多種交通車輛、多種形式的橋梁的氣動力風(fēng)洞試驗，適用范 圍廣。本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系 統(tǒng)，其組成是由設(shè)置在風(fēng)洞內(nèi)的車輛模型、橋梁模型及動力裝置組成；所述的橋梁模型沿長度為等截面，通過橋梁模型支架固定在風(fēng)洞底板上，橋梁模 型由前、后輔助梁段及前、后輔助梁段中間的測力梁段組成，測力梁段下方設(shè)置有橋梁測力 天平，橋梁測力天平下端與風(fēng)洞底板相連，上端通過橋梁模型支架與測力梁段相連；所述的動力裝置的具體組成為固定于地面的導(dǎo)軌支架的上部設(shè)有滑槽導(dǎo)軌，滑 槽導(dǎo)軌位于橋梁模型的上方，且與橋梁模型的長度相同，滑槽導(dǎo)軌與滑塊匹配，滑塊與其下 部的橫向支架相連，橫向支架通過車輛測力天平和連接桿與車輛模型相連；滑塊還連接牽 引繩，牽引繩另一端通過滑輪、滾筒與驅(qū)動電機的輸出端相連；所述的車輛測力天平和橋梁測力天平還與數(shù)據(jù)采集及處理裝置相連。本發(fā)明的工作過程和工作原理是工作時，由風(fēng)洞提供垂直于橋梁方向的側(cè)向風(fēng)， 作用在車輛模型上，電機轉(zhuǎn)動通過牽引繩帶動滑塊沿滑槽導(dǎo)軌的滑槽運動，進而帶動車輛 模型運行。通過控制電機轉(zhuǎn)速可使車輛模型在指定時間內(nèi)加速到預(yù)定的速度。在車輛模型 運行過程中，安裝在在車輛模型上部的車輛測力天平測試車輛所受的側(cè)向風(fēng)的作用力，安 裝在在橋梁下部的橋梁測力天平測試橋梁所受的側(cè)向風(fēng)的作用力。測力天平的信號經(jīng)放大 后由數(shù)據(jù)采集及處理裝置處理。測力梁段兩側(cè)的輔助梁段，用于模擬橋道對車輛氣動繞流的影響；測力梁段用于 測試橋道梁段的氣動力系數(shù)。當(dāng)車輛運行在輔助梁段時，測力梁段處的天平測量的為無車
3情況下橋梁的氣動力；當(dāng)車輛運行于測力梁段正上方時，測量的是車橋組合狀態(tài)下的氣動 力。通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機及滾筒轉(zhuǎn)速方便地實現(xiàn)不同車速的設(shè)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明的車輛處于運動中，因此測試的結(jié)果中包括了列車的運行對橋梁的氣 動力影響，也包括了處于列車的氣動繞流中的橋梁對列車運行的影響，因此測試的結(jié)果與 實際情況相符，測試準(zhǔn)確可靠，誤差小。本發(fā)明的系統(tǒng)可以方便地改變風(fēng)速、風(fēng)向和車輛速 度，操作簡易、方便。同時，通過車輛模型的選擇，既可模擬多節(jié)的軌道交通車輛(如火車、 輕軌)，也可模擬單一的公路交通車輛(如汽車)。而采用不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁模型，可模 擬各種結(jié)構(gòu)的梁橋如剛構(gòu)橋、斜拉橋、懸索橋和上承式拱橋等與車輛之間的氣動作用。因 此本發(fā)明的風(fēng)洞試驗系統(tǒng)適用于多種車輛模型和多種橋梁模型，其適用范圍廣。上述的的車輛模型由前段、中間段和后段三段車體組成，且中間段與前段和后段 不接觸；中間段通過連桿、車輛測力天平與橫向支架相連，前段和后段通過連接桿與橫向支 架相連，中間段與橋梁模型的測力梁段等長。這樣，中間段用于模擬列車中部的車輛，車輛模型的前段和后段分別模擬頭車和 尾車。對于中間段而言，前段和后段兩車相當(dāng)于氣動力過渡段。通過在前段和后段設(shè)置氣 動過渡段，以保證作為測力段的中間段的氣動力穩(wěn)定，減弱車頭和車尾處端部三維繞流的 影響，從而可以更準(zhǔn)確地測試中間段所受側(cè)風(fēng)的影響，提高測試的準(zhǔn)確度。上述的驅(qū)動電機為伺服電機。這樣，伺服電機的轉(zhuǎn)速可通過編程控制，可在指定時間內(nèi)加速到設(shè)定的速度，加速 完成后能精確設(shè)定轉(zhuǎn)速，并以恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。從而模擬在某一指定牽引力作用下車輛所 受側(cè)風(fēng)的影響。下面結(jié)合附圖和具體的實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1本發(fā)明實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1去掉風(fēng)洞后的放大A-A剖視圖。
具體實施例方式實施例圖1、2示出，本發(fā)明的一種具體實施方式
是，一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)， 其組成是由設(shè)置在風(fēng)洞3內(nèi)的車輛模型1、橋梁模型2及動力裝置組成；所述的橋梁模型2沿長度為等截面，通過橋梁模型支架21固定在風(fēng)洞底板31上， 橋梁模型2由前、后輔助梁段22、23及前、后輔助梁段22、23中間的測力梁段24組成，測力 梁段24下方設(shè)置有橋梁測力天平4，橋梁測力天平4下端與風(fēng)洞底板31相連，上端通過橋 梁模型支架21與測力梁段24相連；動力裝置的具體組成為固定于地面的導(dǎo)軌支架52的上部設(shè)有滑槽導(dǎo)軌51，滑槽 導(dǎo)軌51位于橋梁模型2的上方，且與橋梁模型2的長度相同，滑槽導(dǎo)軌51與滑塊53匹配， 滑塊53與其下部的橫向支架54相連，橫向支架54通過車輛測力天平6和連接桿59與車 輛模型1相連；滑塊53還連接牽引繩55，牽引繩55另一端通過滑輪56、滾筒57與驅(qū)動電
4機58的輸出端相連；車輛測力天平6和橋梁測力天平4還與數(shù)據(jù)采集及處理裝置相連。本例的的車輛模型1由前段11、中間段12和后段13三段車體組成，且中間段12 與前段11和后段13不接觸；中間段12通過連桿59、車輛測力天平6與橫向支架54相連， 前段11和后段13通過連接桿59與橫向支架54相連，中間段12與橋梁模型2的測力梁段 24等長。本例的的驅(qū)動電機58為伺服電機。由于車輪擋風(fēng)作用較小，因此，本發(fā)明的車輛模型上未設(shè)置車輪。本發(fā)明中滾筒的作用是，牽引繩繞滾筒轉(zhuǎn)動的同時亦發(fā)生平動，從而使?fàn)恳K均 勻地單層纏繞在滾筒上，以避免牽引繩重疊纏繞導(dǎo)致真實纏繞周長的變化。本發(fā)明的車輛測力天平和連接桿可以連接在橫向支架下的不同橫向位置上，從而 可以實現(xiàn)車輛模型在橋梁模型上方的不同橫向位置上進行縱向行使的風(fēng)洞試驗。
權(quán)利要求
一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)，其組成是由設(shè)置在風(fēng)洞(3)內(nèi)的車輛模型(1)、橋梁模型(2)及動力裝置組成；所述的橋梁模型(2)沿長度為等截面，通過橋梁模型支架(21)固定在風(fēng)洞底板(31)上，橋梁模型(2)由前、后輔助梁段(22、23)及前、后輔助梁段(22、23)中間的測力梁段(24)組成，測力梁段(24)下方設(shè)置有橋梁測力天平(4)，橋梁測力天平(4)下端與風(fēng)洞底板(31)相連，上端通過橋梁模型支架(21)與測力梁段(24)相連；所述的動力裝置的具體組成為固定于地面的導(dǎo)軌支架(52)的上部設(shè)有滑槽導(dǎo)軌(51)，滑槽導(dǎo)軌(51)位于橋梁模型(2)的上方，且與橋梁模型(2)的長度相同，滑槽導(dǎo)軌(51)與滑塊(53)匹配，滑塊(53)與其下部的橫向支架(54)相連，橫向支架(54)通過車輛測力天平(6)和連接桿(59)與車輛模型(1)相連；滑塊(53)還連接牽引繩(55)，牽引繩(55)另一端通過滑輪(56)、滾筒(57)與驅(qū)動電機(58)的輸出端相連；所述的車輛測力天平(6)和橋梁測力天平(4)還與數(shù)據(jù)采集及處理裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛 模型(1)由前段(11)、中間段(12)和后段(13)三段車體組成，且中間段(12)與前段(11) 和后段(13)不接觸；中間段(12)通過連桿(59)、車輛測力天平(6)與橫向支架(54)相 連，前段(11)和后段(13)通過連接桿(59)與橫向支架(54)相連，中間段(12)與橋梁模 型⑵的測力梁段(24)等長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動 電機(58)為伺服電機。全文摘要
一種車輛、橋梁模型風(fēng)洞試驗系統(tǒng)，由設(shè)置在風(fēng)洞內(nèi)的車輛模型、橋梁模型及動力裝置組成。橋梁模型由前、后輔助梁段及中間的測力梁段組成，通過支架固定在風(fēng)洞底板上。測力梁段下方連接橋梁測力天平，橋梁測力天平的下端與風(fēng)洞底板相連；固定于地面的導(dǎo)軌支架的上部設(shè)有滑槽導(dǎo)軌，滑槽導(dǎo)軌位于橋梁模型的上方，滑槽導(dǎo)軌與滑塊匹配，滑塊與其下部的橫向支架相連，橫向支架通過車輛測力天平和連接桿與車輛模型相連；滑塊還通過牽引繩、滑輪、滾筒與驅(qū)動電機相連；車輛測力天平和橋梁測力天平還與數(shù)據(jù)采集及處理裝置相連。本系統(tǒng)的測試精度高，誤差小；操作簡易、方便；可用于多種交通車輛、多種形式的橋梁的風(fēng)洞試驗，適用范圍廣。
文檔編號G01M9/02GK101968399SQ20101050972
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者廖海黎, 李永樂, 高宏力 申請人:西南交通大學(xué)