本發(fā)明涉及一種葉柵風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)裝置，具體地說，涉及一種基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞是用來產(chǎn)生氣流的管道，主要用于空氣動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)。其中，平面葉柵風(fēng)洞是用于設(shè)計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的重要實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為壓氣機(jī)和渦輪的設(shè)計(jì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

平面葉柵風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中需要實(shí)現(xiàn)在改變氣流沖角的同時(shí)改變?nèi)~柵處的流道寬度的功能。目前主要有兩種流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)這一功能，第一種是將葉柵安裝在一個(gè)圓形轉(zhuǎn)盤上，葉柵的中心為圓心，轉(zhuǎn)盤可繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)葉柵改變其相對(duì)氣流的角度，葉柵兩側(cè)各有一可獨(dú)立上下平移的壁面，在葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中保持貼緊葉柵保證葉柵兩端不漏氣，技術(shù)方案有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)、兩個(gè)平移，共三個(gè)自由度；第二種是將葉柵安裝在圓盤上，不同之處在于葉柵的其中一條軸線邊通過圓心，同時(shí)其中一個(gè)壁面通過圓心，在轉(zhuǎn)盤繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，葉柵通過圓心的軸線邊上一點(diǎn)不動(dòng)，通過圓心的壁面不需要移動(dòng)可始終與這一點(diǎn)相交，從而保證這一邊不漏氣，另一邊通過獨(dú)立平移保證緊貼葉柵，技術(shù)方案有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)、一個(gè)平移，共兩個(gè)自由度。

上述的缺點(diǎn)是，即均產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)以外的平移自由度，使得實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)者需要交替調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤和壁面，實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，同時(shí)難以保證壁面與葉柵的距離始終相等，容易引入誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括管道、軸承、壓輥、聯(lián)動(dòng)擋板、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸、葉柵底座、葉柵、聯(lián)動(dòng)壁板、轉(zhuǎn)接塊、連桿，所述管道為矩形結(jié)構(gòu)直管，轉(zhuǎn)盤圓心處有圓孔，轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸、軸承和軸承座與管道的側(cè)壁連接，葉柵固定在轉(zhuǎn)盤上的矩形階梯槽內(nèi)，葉柵的一側(cè)軸向邊線通過轉(zhuǎn)盤圓心，轉(zhuǎn)盤上靠近葉柵另一側(cè)軸向邊線處有孔，通過軸、軸承和軸承座與聯(lián)動(dòng)壁板下面連接，聯(lián)動(dòng)壁板上固定有轉(zhuǎn)接塊，轉(zhuǎn)接塊通過轉(zhuǎn)軸和連桿一端連接，連桿另一端通過軸和管道壁板連接；轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)葉柵底座和葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)以改變進(jìn)入葉柵的氣流沖角，且同時(shí)帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)壁板運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)壁板推動(dòng)聯(lián)動(dòng)擋板運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)擋板用于遮擋聯(lián)動(dòng)壁板運(yùn)動(dòng)時(shí)和管道側(cè)壁的縫隙，聯(lián)動(dòng)擋板通過壓輥壓緊。

所述聯(lián)動(dòng)壁板為矩形直板，一端折彎90度。

所述壓輥為塑料圓輥，中間有軸。

有益效果

本發(fā)明提出的一種基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，采用聯(lián)動(dòng)壁板和聯(lián)動(dòng)擋板來實(shí)現(xiàn)在葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中對(duì)葉柵處流道的密封；轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸、軸承和軸承座與管道的側(cè)壁連接，葉柵固定在轉(zhuǎn)盤上的矩形階梯槽內(nèi)，聯(lián)動(dòng)壁板上固定有轉(zhuǎn)接塊，轉(zhuǎn)接塊通過轉(zhuǎn)軸和連桿一端連接，連桿另一端通過轉(zhuǎn)軸和管道壁板連接。在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，聯(lián)動(dòng)壁板被轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)做平動(dòng)，但始終平行于管道壁面；聯(lián)動(dòng)擋板用于遮擋聯(lián)動(dòng)壁板運(yùn)動(dòng)過程中和管道側(cè)壁面產(chǎn)生的縫隙，其一側(cè)壁面緊貼管道側(cè)壁面，邊緣始終與聯(lián)動(dòng)壁板接觸。聯(lián)動(dòng)擋板被輥?zhàn)訅壕o在聯(lián)動(dòng)壁板側(cè)面，限制其自由度使其上下移動(dòng)。

本發(fā)明基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)壁板和聯(lián)動(dòng)擋板，比現(xiàn)有的移動(dòng)壁板運(yùn)動(dòng)的平面葉柵風(fēng)洞，減少至只有一個(gè)自由度，消除了現(xiàn)有平面葉柵流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多余自由度，簡化實(shí)驗(yàn)操作過程。葉柵兩端的壁板與轉(zhuǎn)盤上兩個(gè)固定的點(diǎn)相交，可保證兩個(gè)壁板各自距葉柵的距離是同步變化，且兩個(gè)壁板的距離與葉柵垂直于氣流方向的投影長度相等，可減小壁面與葉柵距離由于人為控制移動(dòng)帶來的誤差。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1a為本發(fā)明基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖。

圖1b為本發(fā)明基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。

圖1c為本發(fā)明基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)后視圖。

圖2a為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的平行四邊形結(jié)構(gòu)工作示意圖。

圖2b為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的平行四邊形結(jié)構(gòu)工作軸測(cè)圖。

圖3a為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)擋板工作軸測(cè)圖。

圖3b為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)擋板工作示意圖。

圖4為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的管道示意圖。

圖5為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤示意圖。

圖6為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)壁板示意圖。

圖7為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)接塊示意圖。

圖8為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連桿示意圖。

圖9a為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第一軸承座示意圖。

圖9b為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第一軸承座剖視圖。

圖10a為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二軸承座示意圖。

圖10b為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二軸承座剖視圖。

圖11為本發(fā)明葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸與軸承座爆炸圖。

圖中:

1.管道2.軸承3.連體折邊4.壓輥5.聯(lián)動(dòng)擋板6.第二轉(zhuǎn)軸7.第一軸承座8.轉(zhuǎn)盤9.第三轉(zhuǎn)軸10.葉柵底座11.葉柵12.第二軸承座13.第三軸承座14.第四轉(zhuǎn)軸15.聯(lián)動(dòng)壁板16.轉(zhuǎn)接塊17.第一轉(zhuǎn)軸18.連桿

具體實(shí)施方式

本實(shí)施實(shí)例是一種基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在葉柵實(shí)驗(yàn)中，在保證葉柵不漏氣的前提下，要求流道寬度始終等于葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)在垂直于氣流的方向上投影長度，而葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在垂直于氣流的方向上投影長度會(huì)改變，所以必須使流道寬度在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中發(fā)生改變。

參閱圖1～圖11，本實(shí)施實(shí)例基于聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，采用聯(lián)動(dòng)壁板15和聯(lián)動(dòng)擋板5實(shí)現(xiàn)在葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中對(duì)葉柵處流道的密封；轉(zhuǎn)盤8圓心處有圓孔，通過第三轉(zhuǎn)軸9、軸承和第一軸承座與管道的側(cè)壁連接，葉柵固定在轉(zhuǎn)盤上的矩形階梯槽內(nèi)，葉柵11的一側(cè)軸向邊線通過轉(zhuǎn)盤圓心，轉(zhuǎn)盤上靠近葉柵另一側(cè)軸向邊線的位置處有孔，通過軸、軸承和軸承座與聯(lián)動(dòng)壁板下面連接。聯(lián)動(dòng)壁板15上面固定有轉(zhuǎn)接塊16，轉(zhuǎn)接塊16通過第一轉(zhuǎn)軸17和連桿18一端連接，連桿18另一端通過轉(zhuǎn)軸和管道壁板連接。在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)壁板15平動(dòng)，且始終平行于管道壁面；聯(lián)動(dòng)擋板用于遮擋聯(lián)動(dòng)壁板運(yùn)動(dòng)過程中和管道側(cè)壁產(chǎn)生的縫隙，其一側(cè)壁板緊貼管道側(cè)壁板，邊緣始終與聯(lián)動(dòng)壁板接觸。聯(lián)動(dòng)擋板通過壓輥壓緊在聯(lián)動(dòng)壁板側(cè)面，限制其自由度使其只能上下移動(dòng)；轉(zhuǎn)盤8帶動(dòng)葉柵底座10和葉柵11轉(zhuǎn)動(dòng)以改變進(jìn)入葉柵的氣流沖角，且同時(shí)帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)壁板15運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)壁板15推動(dòng)聯(lián)動(dòng)擋板5運(yùn)動(dòng)。

聯(lián)動(dòng)壁板工作原理

本實(shí)施實(shí)例中，第一轉(zhuǎn)軸17處圓柱面圓心投影點(diǎn)為a，第二轉(zhuǎn)軸6處圓柱面圓心投影點(diǎn)為b，第三轉(zhuǎn)軸9處圓柱面圓心投影點(diǎn)為c，第四轉(zhuǎn)軸14處圓柱面圓心投影點(diǎn)為d。b、c兩點(diǎn)固定在管道1上，所以在轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不會(huì)移動(dòng)，兩點(diǎn)間距離不會(huì)變，而cd、da、ab這三條邊線由于各個(gè)零件是剛體，長度同樣不會(huì)改變，另外，只需要保證長度ab＝cd，bc＝da，那么abcd即可構(gòu)成以bc為固定機(jī)架的平行四邊形。當(dāng)轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即dc轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，ad做平動(dòng)，與bc之間的距離會(huì)改變，但ad始終平行于bc。雖然bc邊并不是管道的右側(cè)，而是在管道的右側(cè)壁，但由于距離短，可認(rèn)為bc與管道1的右側(cè)壁重合，因此，機(jī)構(gòu)使流道的左側(cè)壁面與ad邊重合，那么即可實(shí)現(xiàn)左側(cè)壁面始終貼緊葉柵，自動(dòng)調(diào)節(jié)保證流道密封，在本實(shí)施實(shí)例中，平行四邊形結(jié)構(gòu)使bc邊是管道1的右側(cè)壁，dc邊可視為轉(zhuǎn)盤8上的葉柵的中線，ab邊是連桿18，ad邊是聯(lián)動(dòng)壁板15的豎直部分。

聯(lián)動(dòng)擋板工作原理

本實(shí)施實(shí)例中,聯(lián)動(dòng)壁板15作為平行四邊形結(jié)構(gòu)的一部分做平動(dòng)，平動(dòng)過程中始終平行于管道1右側(cè)壁；且平行四邊形機(jī)構(gòu)d點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓弧，圓弧圓心為c點(diǎn)；a點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一個(gè)圓弧，圓心為b點(diǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ad邊有一個(gè)豎直方向的分運(yùn)動(dòng)。管道1是固定的，轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng)過程中聯(lián)動(dòng)壁板15的折彎部分必然無法時(shí)時(shí)緊貼管道1的左側(cè)壁，管道1左壁和聯(lián)動(dòng)壁板15之間會(huì)出現(xiàn)缺口，缺口大小隨著聯(lián)動(dòng)壁板15的上下移動(dòng)而改變；如果沒有缺口，則會(huì)導(dǎo)致聯(lián)動(dòng)壁板15和管道1左側(cè)壁面發(fā)生干涉，聯(lián)動(dòng)擋板5在重力或者某個(gè)沿氣流方向的推力作用下始終保持緊貼聯(lián)動(dòng)壁板15的折彎部分，保證流道的氣密性。聯(lián)動(dòng)擋板5通過兩個(gè)壓輥4壓在管道1左側(cè)壁的，管道1前后側(cè)壁面各焊接有一個(gè)連體折邊3，每個(gè)連體折邊的非焊接面均開有四個(gè)孔，用于連接立式帶座軸承2，立式帶座軸承將壓輥4的軸固定，進(jìn)而將壓輥4固定在管道1的左側(cè)。固定方式工作是首先通過壓輥4壓住聯(lián)動(dòng)擋板5使其緊貼管道1左側(cè)壁不會(huì)前后晃動(dòng)，然后又通過四個(gè)立式帶座軸承的軸承座卡住聯(lián)動(dòng)擋板5使其不會(huì)左右晃動(dòng)，只有上下方向的自由度。

葉柵風(fēng)洞流道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)各部件的結(jié)構(gòu)

本實(shí)施實(shí)例中,管道1由薄鋼板折彎后焊接而成。管道1在垂直于氣流方向的截面為矩形。參照?qǐng)D4將管道劃分為s1、s2、s3和s4四個(gè)壁面，s1壁面下端切開一個(gè)扇形缺口，扇形圓心在s2壁面下端底邊處，s3壁面完整，而s4壁面只有上段，下段切除，在s2壁面板中部和底部還有各兩組軸承座安裝孔，每組各兩個(gè)孔。

圖5為轉(zhuǎn)盤8結(jié)構(gòu)圖，將其按虛線所示劃分為a、b、c、d、e五個(gè)區(qū)域，虛線交點(diǎn)為m點(diǎn)。轉(zhuǎn)盤的a、c區(qū)域的左側(cè)面是圓柱面，用于和管道s1面的扇形缺口相配合，圓柱面的圓心在m點(diǎn)，圓柱面半徑為250mm，圓心處有一豎直通孔k1，用于插入第三轉(zhuǎn)軸9，第三轉(zhuǎn)軸9和第二軸承座12、第三軸承座13通過軸承連接，第二軸承座12、第三軸承座13安裝于管道s2面最下方，由于受到兩個(gè)軸承座的約束，第三轉(zhuǎn)軸9在軸向無法運(yùn)動(dòng)，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，第三轉(zhuǎn)軸9軸和轉(zhuǎn)盤8用緊定螺釘鎖死，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤8繞第三轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)防止轉(zhuǎn)盤8沿第三轉(zhuǎn)軸9軸向運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤b區(qū)域?yàn)樯刃?，扇形的右?cè)邊延長線通過m點(diǎn)，且該邊在轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng)中始終不超過管道的s2面，可保證不漏氣；在b區(qū)域的右上角有一圓角，d區(qū)域?yàn)槿切?，右?cè)邊線通過m點(diǎn)，左下角有一圓角。c區(qū)域?yàn)榫匦尾糠?。c\d區(qū)域的下邊線共線且水平。e區(qū)域?yàn)橐晃挥趍點(diǎn)右側(cè)的豎直邊線與b、d區(qū)域各自的右側(cè)邊線延長線組成的三角形區(qū)域，在e區(qū)域的右側(cè)面上有用于鎖住第三轉(zhuǎn)軸9的緊定螺絲孔。在a、c區(qū)域交界處有矩形階梯槽，矩形階梯槽用于安裝葉柵。在矩形梯形槽的右側(cè)有一通孔，用于固定第四轉(zhuǎn)軸14。

參閱圖6，聯(lián)動(dòng)壁板15由長方形薄板折彎而成，折彎后分為a、b兩個(gè)區(qū)域，a區(qū)域較短，b區(qū)域較長，b區(qū)域安裝時(shí)豎直，a、b之間通過弧面光滑過渡，a、b的夾角在本實(shí)施實(shí)例中為120度。b區(qū)域的下方有4個(gè)通孔，用于固定第二軸承座12和第三軸承座13，a區(qū)域上方有兩個(gè)通孔，用于固定轉(zhuǎn)接塊16。聯(lián)動(dòng)壁板15和連桿18的通過轉(zhuǎn)接塊16連接。

參閱圖7，轉(zhuǎn)接塊16在長方體部分有k1和k2這兩個(gè)通孔，用于連接聯(lián)動(dòng)壁板15；彎曲部分形狀和聯(lián)動(dòng)壁板15的彎曲部分曲率相同，彎曲部分的末端有孔k3，用于連接第一轉(zhuǎn)軸17。轉(zhuǎn)接塊16為聯(lián)動(dòng)壁板15提供安裝第一轉(zhuǎn)軸17的位置，聯(lián)動(dòng)壁板15轉(zhuǎn)接塊的形狀需要滿足構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)的基本要求。安裝轉(zhuǎn)接塊16后，轉(zhuǎn)接塊帶末端彎曲的長方體部分位于管道s1面的外部。

連桿18為一長方體直桿，兩頭有圓角，且各有一個(gè)圓形通孔，用于固定第一轉(zhuǎn)軸17和第二轉(zhuǎn)軸6。

聯(lián)動(dòng)擋板5結(jié)構(gòu)為一直板在一端折彎90度得到，折彎部分長度在本實(shí)例中為35mm。

連體折邊結(jié)構(gòu)為一直板由中線處折彎90度，在其中一面上有用于安裝立式帶座軸承的四個(gè)通孔，另一面沒有孔，安裝時(shí)焊接在管道上。

壓輥為塑料圓輥，中間有軸。