一种连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块密封系统
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201711480913.8
申 请 日：20171229
发 明 人：刘飞田燕陈振华尹永涛张志秋廖文林张浩谢志江宋代平皮阳军
申 请 人：重庆大学中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20180622
公 开 号：CN108195547A
代 理 人：王翔
代理机构：重庆大学专利中心 50201
摘 要：本发明公开了一种基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块之间的密封系统，在可调收缩块与喉块的搭接处将弹簧安装置于可调收缩块的上方，也即是柔性密封板下方，喉块在工作过程中始终贴在柔性密封板上，柔性密封板与可调收缩块是通过圆柱转动副相连接，可使柔性密封板的位置在可调收缩块上随着可调收缩块与喉块型面的改变而改变，其中，可调收缩块和喉块的执行机构在完成对两者的升降过程时，可以使弹簧自行发生压缩变化，从而直接使柔性密封板一直与喉块紧密贴合，即自适应的完成密封动作，始终保持与喉块段的密封，这种密封系统称为自适应弹性密封系统。
主 权 项：1.一种基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块之间的密封系统，其特征在于，该基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块密封系统的机械结构包括所述喉块(1)、喉块段驱动杆2、喉块段杆端轴承(3)、喉块段支座(4)、若干个弹簧(5)、柔性密封板(6)、可调收缩块(7)、可调收缩段支座(8)、固定铰(9)、可调收缩段驱动杆(11)、驱动支撑板(12)、导轨(1301)、滑块(1302)、滑套(1303)、支撑轴承座(1304)、丝杠(1305)、螺母(1306)、联轴器(1307)、减速机支座(1308)、减速机(1309)、电机(1310)；其密封检测控制设备包括上位计算机、下位计算机、驱动单元(13)、位置传感器(14)以及力传感器(15)；在机械结构中，可调收缩块(7)和喉块(1)的驱动方式采用空间并联机构的形式，可调收缩块(7)与框架通过固定铰(9)固连，为固定约束，可调收缩块(7)和喉块段(1)均有驱动单元(13)，每组驱动单元(13)支撑板平行于气流方向布置；喉块(1)与喉块段支座(4)通过螺钉连接，可调收缩块(7)与可调收缩块支座(8)也通过螺钉连接；喉块(1)和可调收缩块(7)位于驱动支撑板(12)的正下方，在驱动支撑板(12)上有多组驱动单元(13)，每个驱动单元(13)有电机(1310)作为驱动源，由电机(1310)通过减速机(1309)降速增扭，电机(1310)与减速机(1309)位于减速机支座(1308)上，之后减速机(1309)通过联轴器(1307)与丝杠(1305)连接，从而实现丝杠(1305)的旋转运动，丝杠(1305)安装在两端的支撑轴承座(1304)上，由其来固定丝杠(1305)，丝杠(1305)上的螺母(1306)与滑套(1303)通过螺钉连接，滑套(1303)与滑块(1302)也是螺钉连接，螺母带动滑块(1302)在导轨(1301)上作直线运动，从而实现了由丝杠(1305)旋转运动到滑块(1302)直线运动的转换；驱动杆(2)下端通过杆端轴承(3)连接在喉块段支座(4)上，同理，驱动杆(11)连接在可调收缩块支座(8)上；驱动杆(2)上端通过铰接点与滑套(1303)连接，同理，驱动杆(11)也通过铰接点与滑套(1303)连接；当滑块(1302)在导轨(1301)上运动时，会带动驱动杆(2)和(11)转动，从而使可调收缩块(7)与喉块(1)均产生型面的变化；在可调收缩块(7)与喉块(1)的搭接处将弹簧(5)安装置于可调收缩块(7)的上方，也即是柔性密封板(6)的下方，采用喉块(1)端面在工作过程中始终压在柔性密封板(6)上，柔性密封板(6)与可调收缩块(7)是通过圆柱转动副相连接；当滑块(1302)处于导轨(1301)的两端极限位置时，喉块(1)在驱动杆(2)的作用下，型面分别到达上极限位置和下极限位置；可调收缩块(7)在驱动杆(11)的作用下，型面分别到达上极限位置和下极限位置；喉块(1)在与可调收缩块(7)的相互作用下，会使得此时的弹簧(5)均处于压缩状态，喉块(1)贴向密封板(6)，实现密封；密封检测控制设备的连接关系是，所述的上位计算机、下位计算机和驱动单元(13)通过网线连接，位置传感器(14)、力传感器(15)和下位计算机通过信号线连接；可调收缩块(7)与喉块(1)机构内安装有位置传感器(14)；可调收缩块(7)与喉块(1)的搭接处安装有力传感器(15)；所述的驱动单元(13)控制可调收缩块(7)与喉块(1)协调运动；所述的上位计算机安装有人机互动程序，人机互动程序用于读取和写入数据、执行试验、显示当前速度和位置、显示力信号；所述的下位计算机安装有PLC程序，PLC程序用于控制可调收缩块(7)、喉块(1)模型运动、连接力、位置监测；所述的位置传感器(14)检测可调收缩块(7)与喉块(1)的运行位置信号，并将其传送到下位计算机；所述的力传感器(15)检测可调收缩块(7)和喉块(1)搭接处的力信号，并将其传送到下位计算机。所述的连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块(7)与喉块(1)密封检测控制方法包括以下几个步骤：S01已知可调收缩块与喉块搭接处点的空间位姿为下位计算机通过末端位姿由式
(1)可计算得到喉块执行机构驱动量Δs1；又根据公式(2)逆解出可调收缩块执行机构的驱
动量Δs2，并把两者的驱动量输入驱动器；
本步骤中：x：全局坐标系下，喉块与可调收缩块搭接点处的x坐标；y：全局坐标系下，喉块与可调收缩块搭接点处的y坐标；θ1：全局坐标系下，喉块与可调收缩块搭接点绕z轴的转角；
本步骤中：J3×3为雅可比矩阵；q11：喉块第一组执行器驱动量；q21：喉块第二组执行器驱动量；q31：喉块第三组执行器驱动量；Δs2＝[J]θ2??(2)本步骤中：J为变换矩阵；θ2为可调收缩块型面与x轴夹角；S02监测喉块是否达到微分驱动量Δs1以及监测可调收缩块是否达到驱动量Δs2；如果分别同时达到Δs1以及Δs2，则表明其达到目标气动型面，所以可进入流程S03，否则返回流程S01，直至两者分别达到Δs1和Δs2；S03下位计算机通过位置传感器监测可调收缩块与喉块之间的间隙δ；S04判断间隙δ是否小于等于5mm，若间隙δ小于等于5mm，则进入流程S06；若间隙δ大于5mm，则进入流程S05；S05给可调收缩块执行机构的驱动量逐次加1，再次进入流程S03，直至使间隙满足要求；S06下位计算机通过力传感器监测可调收缩块与喉块搭接处的弹簧力F；S07若弹簧力F大于最小搭接力Fmin，则结束所有流程；若弹簧力F不大于最小搭接力Fmin，则进入流程S08；S08给可调收缩块执行机构的驱动量逐次加1，使弹簧压缩变形增大，从而使得弹簧力F增加，之后再次进入流程S06，直至使弹簧力满足要求。
关 键 词：喉块;可调;收缩;柔性密封板;密封系统;喷管;连续式;自适应;风洞;柔壁;弹性密封系统;弹簧安装;紧密贴合;密封动作;升降过程;搭接处;弹簧;密封;转动;压缩
法律状态：
IPC专利分类号：G01M9/04(2006.01)I