一种风洞天平标定平台的制作方法

本发明属于风洞天平标定技术领域。

背景技术：

风洞试验是在飞行器的研制过程中了解飞行器性能、降低飞行器研制风险和成本的重要手段。风洞应变天平用于测量作用在模型六个自由度上气动力和力矩，为飞行器的飞行角度、外形设计等方面的研究提供重要资料。风洞天平实际上是一个六分量测力传感器，将作用在模型上的力和力矩沿三个相互垂直的坐标轴分解，由此实现精确测量，其测量原理是应变测量。

在天平投入使用之前，其内部配有多片敏感元件的一体化弹性体结构已经经过精确标定，但是随着当今飞行器的速度不断加快，风洞实验的马赫数早已提升到了5～9马赫，作为风洞实验的数据收集装置，在多次承受巨大的冲击之后其内部传递特性会有较快的退化，由此对风洞应变天平的标定需求也提升了。

天平本身具有复杂的机械结构，随着传递特性的改变，不同部位的传递特退化程度各异，在标定测试中急需可以根据坐标来进行加载的手段。

目前国内外关于风洞天平的标定装置相关资料很少，为了满足天平标定实现坐标式加载的需要，提高标定结果的精确程度，保证整个机构控制精度，本天平标定平台的研究是必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种风洞天平标定平台，它能有效地解决整机伺服系统实现坐标式的选择加载部位问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种风洞天平标定平台，包括平台底座、带有光栅尺的平台导轨和齿条，平台底座的两侧设有齿条，平台底座一端设有固定加载架，固定加载架设有矩形底座，矩形底座上方设有中间架，中间架两侧立柱的底部与矩形底座的面板固定，中间架的上方设有电机支座和电机一，电机一的输出轴通过联轴器一与滚珠丝杠一上端通过轴承四连接，滚珠丝杠一下端通过轴承一和轴承端盖一与底座面板的中部固定；中间架的立柱内侧设有竖直导轨一，电动缸托板一的背部设有与竖直导轨一配合的滑块一，以及与滚珠丝杠一配合的丝杠螺母一，电动缸托板一的正面设有电动缸一和称重传感器一；

平台底座设有两台加载龙门架，龙门架的立柱中段下部设有移动机构，立柱上段的上部与横梁固定，下部通过螺栓与立柱中段固定，龙门架的立柱上段的顶部设有电机二，电机二通过端盖与横梁固定，电机二的输出轴通过联轴器二与丝杠二的上端连接，丝杠二上端设有轴承二41，通过轴承端盖二与立柱上段上部固定，丝杠二的下端通过轴承三与立柱上段下部连接，与丝杠二配合的丝杠螺母二固定在电动缸托板二上，电动缸托板二的背部设有与竖直导轨二配合的滑块二，电动缸托板二的外侧通过螺栓与设有称重传感器二的电动缸二固定；

龙门架横梁中部设有电动缸三和称重传感器三。

所述固定加载架通过均布于底部的螺栓与平台底座固定。

所述底座面板矩形底座通过螺栓固定。

本发明的优点与效果：它通过分布于整个平台的数个伺服电机和带有光栅尺的导轨可以实现高精度的位置闭环控制，经过优化设计后的机械结构实现最小化的加载形变和整机质量的控制。相比于之前的结构。具有两个能精确移动的龙门架，通过龙门架有较长的移动距离可实现对不同型号的天平进行标定，安装有多个电动缸可以实现加载力的精确控制以及三个方向同时加载，经过优化设计后最大加载力10Kn时整机最大形变量不超过0.01mm。

附图说明

图1为本发明的立体图

图2为本发明的主视图

图3为本发明的固定加载架的立体图

图4为本发明的固定加载架的爆炸图

图5为本发明的移动加载龙门架的爆炸视图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种具体实施方式：

一种风洞天平标定平台，平台底座22的两侧设有齿条23和带有光栅尺的平台导轨24通过带有光栅尺的平台导轨24可实现闭环控制，平台底座22一端设有固定加载架，固定加载架设有矩形底座25，矩形底座25上方设有中间架28，中间架28两侧立柱27的底部与矩形底座的面板26固定，中间架28的上方设有电机支座2和电机一1，电机一1的输出轴通过联轴器一3与滚珠丝杠一33上端通过轴承四40连接，滚珠丝杠一33下端通过轴承一35和轴承端盖一34与底座面板26的中部固定；中间架28的立柱内侧设有竖直导轨一5，电动缸托板一6背部设有与竖直导轨一5配合的滑块一4，以及与滚珠丝杠一33配合的丝杠螺母一38，电动缸托板一6的正面设有电动缸一7和称重传感器一8。

平台底座22设有两台加载龙门架，龙门架的立柱中段20下部设有移动机构21，立柱上段19的上部与横梁12固定，下部通过螺栓与立柱中段20固定，龙门架的立柱上段19的顶部设有电机二10，电机二10通过端盖11与横梁12固定，电机二10的输出轴通过联轴器二17与丝杠二18的上端连接，丝杠二18设有轴承二41，通过轴承端盖二36与立柱上段19上部固定，丝杠二18的下端通过轴承三42与立柱上段19下部连接；与丝杠二18配合的丝杠螺母二31固定在电动缸托板二14连接的丝杠螺母二32上，电动缸托板二14的背部设有与竖直导轨二16配合的滑块二15，电动缸托板二14的外侧通过螺栓与设有称重传感器二30的电动缸二13固定。

龙门架横梁12中部设有电动缸三9和称重传感器三29。

所述固定加载架通过均布于底部的螺栓与平台底座22固定。

所述底座面板26矩形底座25通过螺栓固定。

移动加载龙门架由移动机构21，龙门架立柱中段20，龙门架立柱上段19和龙门架横梁12组成，这三部分都通过四周均布的螺栓连接。其中龙门架立柱上段19通过螺栓与龙门架立柱中段20固定，龙门架立柱上段19的顶部装有轴承端盖二36，轴承二41和丝杠二18，丝杠二18的底部通过轴承三42与龙门架立柱中段20连接，丝杠螺母二31装在连接了电动缸托板二14的丝杠螺母二32上，电动缸托板二14同时和两组滑块二15、竖直导轨二16连接以实现其上下移动，电动缸托板二14的外侧通过螺栓连接上了一个电动缸二13以实现其上下方向的加载位置改变，电动缸二13同时与一个称重传感器二30连接以实现加载力的测量。龙门架立柱上段19通过螺栓与龙门架横梁12连接，同时立柱内部的丝杠二18配合了轴承二4、联轴器二17最终与电机二10连接。龙门架横梁12上方通过螺栓装有电机二10和电机端盖11，龙门架横梁12中部装有电动缸三9和称重传感器三29以实现上方的加载和加载力的测量。固定加载架通过均布于底部的螺栓与平台底座22固定连接。固定加载架由底部的底座25通过螺栓连接底座盖板26，底座盖板26的中部装有轴承端盖一34、轴承一35和滚珠丝杠一33，底座盖板26通过螺栓连接了两侧的立柱27，两侧的立柱27外侧都装有竖直导轨一5、滑块一4并与电动缸托板一6连接，电动缸托板一6背部的丝杠螺母一38与和丝杠螺母座37连接，外侧与电动缸一7和称重传感器一8以实现固定端的加载和加载力的测量，由于丝杠副和导轨滑块副的存在可实现加载部位的上下改变。中间架28两侧立柱27的上方通过一系列的螺栓固定、电机支座2和电机一1，中部的滚珠丝杠一33配合了丝杠螺母一38、轴承端盖一39，两端的轴承三42和轴承四40以及联轴器一3最终与电机一1连接。

本发明的工作原理：在实际工作时，首先将天平固定在平台底座22上，需要进行移动端侧方加载时，通过移动机构21将龙门架移动到需要的位置，此时齿条23和自带刹车的移动机构21可实现龙门架的定位，然后通过电机二10带动丝杠二18，而丝杠二18、丝杠螺母座二32与电动缸托板二14都是螺栓固定于一体，于是电机二10可控制电动缸二13上下移动来找到合适的加载位置，通过控制器控制电动缸二13进行加载；当需要垂直加载时，同样将龙门架移动到需要的位置，然后通过控制器直接控制上端电动缸三9直接进行加载。当需要固定端加载时，可通过电机一1带动滚珠丝杠一33转动，滚珠丝杠一33、丝杠螺母座37与电动缸托板一6都是螺栓固定于一体，于是电机一1可控制电动缸一7上下移动来找到合适的加载位置。整套系统采用伺服电机闭环控制，可以到达较高的控制精度。通过有限元计算后形变量控制到最小。