祖樹明
1.移測裝置機架設(shè)計
風(fēng)洞移測機架用于安裝一字排架、軸向探測管等流校裝置,通過安裝在其前端的各種測量儀器對流場參數(shù)進行測量,從而了解風(fēng)洞各項性能參數(shù)。移測機構(gòu)是承載一字排架重力,氣動載荷以及滾轉(zhuǎn)運動機構(gòu)自重的主要裝置。同時由于移測裝置自身具有較大的重量,因此,在使用過程中強度、剛度必須滿足移測機構(gòu)本體的具體設(shè)計指標(biāo)和要求如下:
(1)、移測機構(gòu)軸線距離試驗段各壁板均為:;
(2)、移測機構(gòu)在自身重量和氣動載荷作用下的變形量要求為:縱向彎曲變形量不大于1mm;扭曲變形量不大于1′;
(3)、移測機構(gòu)最大堵塞度要求:位于試驗段內(nèi)的移測機構(gòu)的堵塞堵不大于1%;
(4)、移測機構(gòu)迎風(fēng)面應(yīng)做整流處理;
(5)、移測機構(gòu)具有足夠大的強度和剛度,流場穩(wěn)定時最大振幅不得大于2.0mm,能經(jīng)受住風(fēng)洞實驗時的沖擊載荷;
(6)、移測裝置的運動平穩(wěn),不得出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象,工作穩(wěn)定可靠;
(7)、總溫信號線,總壓探頭管線,軸探管管線,熱探頭信號線從移測裝置內(nèi)部穿過,設(shè)計應(yīng)充分考慮走線空間;
2.材料選擇
首先,通過對不同本體結(jié)構(gòu)方案的強度、剛度計算,完成了移測裝置本體結(jié)構(gòu)方案的選擇。為滿足小堵塞度的要求:移測裝置本體是一個大跨度的薄板結(jié)構(gòu),為滿足其小變形、高強度、高剛度的要求:我們選擇比計算時強度高的材料進行加工制造;由于風(fēng)洞試驗對結(jié)構(gòu)件要求變形量的小、強度、剛度高的特點,主體機構(gòu)材料采用綜合性能較優(yōu)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼;含碳量低的結(jié)構(gòu)鋼強度、剛度不夠,加工精度不高;含碳量高的結(jié)構(gòu)鋼熱處理后,加工困難,熱處理應(yīng)力較大,對使用過程中釋放變形,不易控制。45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼綜合上述的優(yōu)缺點。因此選擇45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼作為機架材料。
2.1機架結(jié)構(gòu)連接方案
2.1.1焊接結(jié)構(gòu)
一字排旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與支架焊接,支架與軌道板焊接,拆卸時拆軌道連接螺栓,移測機構(gòu)整體由小車移出。
優(yōu)點有以下幾點:
a)制造成本較低;
b)制造工期短;
缺點:
a)焊接變形,應(yīng)力較大;退火消除應(yīng)力時對主體結(jié)構(gòu)強度影響較大;
b)裝拆工作量大,拆卸各滑塊螺栓;
c)機架強度、剛度差;
2.2.2成型結(jié)構(gòu),螺栓連接。
一字排旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與支架螺栓連接;支架與軌道板螺栓連接,拆卸時拆機架與軌道板連接螺栓,
優(yōu)點:
a)機架成型后強度和剛度增加;
b)拆卸工作量較小,只拆滑塊固定板與支架連接螺栓,組裝方便;
c)可單拆卸一字排旋轉(zhuǎn)機構(gòu);
d)變形應(yīng)力較小,通過調(diào)質(zhì)處理后,應(yīng)力消除并提高加工性能。
缺點:
a)制造成本較高;
b)制造工期較長。
根據(jù)以上兩種結(jié)構(gòu)比較:在時間和經(jīng)費滿足的條件下,成型結(jié)構(gòu)更能滿足移測裝置的技術(shù)要求。零件如圖
2.2.3直線套軌選擇
由于移測裝置過于龐大,需要在承重導(dǎo)軌上另行安裝抱死裝置,經(jīng)計算需要克服的風(fēng)阻力是
F=**0.01=23040N,
S:為橫截面積的1% Pa:風(fēng)壓強
在左右兩側(cè)都會安裝抱閘裝置,因此選取夾緊力16000N的液壓型的抱緊裝置,與之對應(yīng)的導(dǎo)軌采用THK系列 SHS 65C直線導(dǎo)軌,直線導(dǎo)軌的尺寸如下:
2.2.4常閉型液壓抱閘原理及尺
液壓型的導(dǎo)軌抱閘,兩邊各有一個小型的活塞油缸,我們選用常閉型的抱閘,在未通電的情況下借助內(nèi)部彈簧的力使抱閘一直處于夾緊狀態(tài);當(dāng)通電時,電磁閥打開,小型液壓活塞油缸克服彈簧力,抱閘打開,解除夾緊。
2.2.5直線軌道底座
直線軌道底座是固定軌道的零部件,它包括軌道固定板,軌道左右微調(diào)裝置,上下調(diào)節(jié)裝置。軌道固定板材料選擇45優(yōu)質(zhì)碳素機構(gòu)鋼,調(diào)質(zhì)處理(HRC28-32)長度與軌道短2mm,便于調(diào)節(jié)軌道的高度;微調(diào)裝置采用絲桿螺母調(diào)節(jié)。
2.2.6直線滑塊固定板
直線滑塊固定板作用是:一面與移測支架連接另一面固定四個滑塊并安裝直線電機次級繞組。移測裝置不用時,移出風(fēng)洞區(qū)需從這里拆開。因此該零件應(yīng)具有較高的強度和耐磨性,選擇45優(yōu)質(zhì)碳素機構(gòu)鋼,調(diào)質(zhì)處理(HRC38-42);因重復(fù)拆卸,銷孔鑲套。
2.2.7支架成型及加工
支架是移測裝置結(jié)構(gòu)的重要零件,它要承受被測零件的重量、測量裝置的重量,軸向風(fēng)壓及自身總量。要滿足縱向彎曲變形量不大于1mm;扭曲變形量不大于1′;風(fēng)堵塞度大于1%;穩(wěn)定流場支架振幅不超過2mm;移測裝置的運動平穩(wěn),不得出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象;移測裝置設(shè)計緊湊,在風(fēng)洞中易于拆卸等要求。支架的設(shè)計與加工工藝顯得特別重要,除支架設(shè)計圖的詳細技術(shù)要求及尺寸精度和形位公差外,還必須對加工工藝提出更高的要求:
a)支架成型后整體調(diào)質(zhì)處理:HRC35-40;
b)調(diào)質(zhì)后自然時效2-3月;或更長;
c)安裝平面:支架與滑塊固定板;支架與轉(zhuǎn)動安裝面。上加工中心一次加工;
d)安裝時必須設(shè)計微調(diào)裝置,保證安裝面自然貼合,杜絕一切造成支架變形的任何因素;
e)安裝調(diào)試好后,對于不需拆卸的零部件應(yīng)鎖緊加固,并設(shè)計防松動裝置;
f)拆卸的零件必須用銷子定位,銷孔鑲套,銷與孔滑配合,保證手能壓入。兩端用開口銷固定。拆裝時銷變緊,必須檢查支架是否變形或裝的位置不對,必須使用微調(diào)裝置,將兩面貼合孔對準(zhǔn),用手將銷壓人,切忌在位置不對時用鎯頭將銷硬敲入。