一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，采用內(nèi)、外天平嵌套組合的測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)，內(nèi)天平選用常規(guī)的桿式六分量天平結(jié)構(gòu)，外天平選用中空的輪輻式結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外天平之間采用滾轉(zhuǎn)摩擦阻尼較小的機(jī)械軸承連接；包括尾支桿、機(jī)械軸承支撐裝置、模型后段和模型前段；尾支桿分別與機(jī)械軸承支撐裝置、模型機(jī)構(gòu)固定連接；機(jī)械軸承支撐裝置與模型后段連接，模型后段與模型前段通過(guò)螺紋連接。這種氣動(dòng)力測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、剛度高，根據(jù)測(cè)量載荷匹配特點(diǎn)和天平結(jié)構(gòu)約束條件將不同的測(cè)量分量分布在內(nèi)、外天平上，適用于小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量的高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)，尤其是可控制其他大載荷分量對(duì)小滾轉(zhuǎn)力矩的測(cè)量干擾，提高測(cè)量精準(zhǔn)度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高超聲速風(fēng)桐試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng) 再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的軸對(duì)稱(chēng)高超聲速再入體（如洲際導(dǎo)彈彈頭、返回式衛(wèi)星等，W下簡(jiǎn)稱(chēng)再入 體），一般采用零攻角慣性再入方式，再入體端部燒蝕外形總體上呈軸對(duì)稱(chēng)分布、外形不對(duì) 稱(chēng)程度低。特別是大型化再入體的質(zhì)量、慣量和尺寸都比較大，因而上述外形變化對(duì)再入體 氣動(dòng)性能的影響相對(duì)較小。而目前，某些高超聲速再入體采用小傾角再入方式，再入過(guò)程中 不可避免地產(chǎn)生小不對(duì)稱(chēng)燒蝕現(xiàn)象，將對(duì)再入體的氣動(dòng)力特性(包括的升阻特性、力矩特 性)和靜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等產(chǎn)生明顯影響;而同時(shí)因控制系統(tǒng)的需要，系統(tǒng)對(duì)小傾角再入體氣動(dòng) 特性的預(yù)測(cè)精度提出了更高的要求，滾轉(zhuǎn)氣動(dòng)力矩系數(shù)誤差常值項(xiàng)預(yù)測(cè)精度需達(dá)到10-5量 級(jí)(滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量精度需達(dá)到l(T2Nm量級(jí)，即再入體模型支撐裝置自身的滾轉(zhuǎn)阻尼力矩需達(dá) 到l(T2Nm量級(jí)）。因此，如何精確預(yù)測(cè)小不對(duì)稱(chēng)燒蝕外形再入體的氣動(dòng)特性，是型號(hào)設(shè)計(jì)必須 解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
[0003] 目前，高超聲速風(fēng)桐氣動(dòng)力試驗(yàn)是獲得高超聲速再入體氣動(dòng)力特性數(shù)據(jù)、評(píng)估其 氣動(dòng)性能的主要手段之一。新型高超聲速再入體的氣動(dòng)布局、小不對(duì)稱(chēng)燒蝕W及控制系統(tǒng) 對(duì)氣動(dòng)特性系數(shù)預(yù)示精度要求高等特點(diǎn)，對(duì)彈頭氣動(dòng)特性的風(fēng)桐試驗(yàn)預(yù)測(cè)精度提出了很高 的要求，包括小不對(duì)稱(chēng)外形高精度六分量氣動(dòng)特性、小滾轉(zhuǎn)力矩高精度測(cè)量等，都是尚未完 全解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè) 量裝置。
[0005] 本發(fā)明的機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，其特點(diǎn)是:包括尾支 桿、機(jī)械軸承支撐裝置、模型后段、模型前段、模形鍵和第一平鍵;尾支桿后端與風(fēng)桐試驗(yàn)段 內(nèi)模型機(jī)構(gòu)固定連接，尾支桿前端與機(jī)械軸承支撐裝置中的內(nèi)天平通過(guò)1:5錐面、第一平 鍵、模形鍵固定連接;機(jī)械軸承支撐裝置與模型后段之間采用1:10錐面連接，通過(guò)開(kāi)槽帶銷(xiāo) 螺釘定位、緊固；模型后段與模型前段通過(guò)螺紋固定連接。
[0006] 所述的機(jī)械軸承支撐裝置是小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量試驗(yàn)裝置的主要部件，包 括內(nèi)天平、內(nèi)軸、軸承后壓環(huán)、深溝球軸承、外套、軸承前壓環(huán)、外天平、外六角頭螺栓、平墊、 彈性墊片、第二平鍵、內(nèi)六角螺釘、M5帶銷(xiāo)螺釘和開(kāi)槽帶銷(xiāo)螺釘；內(nèi)天平與內(nèi)軸之間采用第 二平鍵定位、1:5錐面連接緊固，內(nèi)天平與外天平之間采用第二平鍵定位、螺栓緊固連接；內(nèi) 軸與外套之間采用兩個(gè)深溝球軸承連接，內(nèi)軸與外套之間可實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)摩擦阻尼達(dá)到l(T2Nm 量級(jí)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，深溝球軸承兩端分別采用軸承后壓環(huán)和軸承前壓環(huán)壓緊;外套與外天平 通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘實(shí)現(xiàn)小間隙配合，當(dāng)內(nèi)軸與外套之間產(chǎn)生較小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)M5帶銷(xiāo) 螺釘驅(qū)動(dòng)外天平外環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使得外天平的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間產(chǎn)生變形，測(cè)量變形輸出即 可得到滾轉(zhuǎn)力矩。
[0007] 所述的機(jī)械軸承支撐裝置與再入體模型連接位置處于模型的中后部;所述的深溝 球軸承選用洛陽(yáng)軸研科技有限公司的精密深溝球軸承61808。
[0008] 所述的內(nèi)天平采用常規(guī)的桿式六分量天平結(jié)構(gòu)，直徑為〇30mm，軸向力元件采用T 形梁結(jié)構(gòu)，置于天平力矩中屯、位置，并相對(duì)于天平力矩中屯、在T形梁結(jié)構(gòu)兩側(cè)布置支撐梁； 內(nèi)天平的採(cǎi)、黎捻、2、i嫉和Ms分量采用Ξ柱矩形梁典型結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)布置于軸向力元件兩端， 盡量增大天平橫側(cè)向Z、My和分量W及辯k分量的應(yīng)變信號(hào)輸出；內(nèi)天平的前后錐裝配面 與測(cè)量梁中間設(shè)置過(guò)渡段，減小裝配應(yīng)力影響。
[0009] 所述的外天平采用中空的輪福式結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)、T型結(jié)構(gòu)和矩形柱；內(nèi)環(huán)為 固定端，通過(guò)1:5配合錐面、第二平鍵與內(nèi)天平、內(nèi)軸固定連接;外環(huán)為直徑〇70mm的法蘭 盤(pán)，與4個(gè)M5帶銷(xiāo)螺釘小間隙配合，M5帶銷(xiāo)螺釘與外套固定連接;T型結(jié)構(gòu)為滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量的 敏感元件，內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間通過(guò)4個(gè)均布的T型結(jié)構(gòu)連接;與內(nèi)環(huán)固定連接的4個(gè)均布的矩形 柱、外環(huán)內(nèi)側(cè)4個(gè)均布的矩形凹槽之間進(jìn)行小間隙配合，構(gòu)成外天平的防過(guò)載保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0010] 所述的內(nèi)軸與外套之間產(chǎn)生較小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘驅(qū)動(dòng)外天平的外 環(huán)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使得內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的T型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量變形輸出，即可得到較小 的滾轉(zhuǎn)力矩；當(dāng)受到較大的滾轉(zhuǎn)力矩時(shí)，內(nèi)軸與外套之間產(chǎn)生較大的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形柱與外 環(huán)內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的矩形凹槽之間產(chǎn)生碰觸，對(duì)外天平進(jìn)行防過(guò)載保護(hù)。
[0011] 本發(fā)明的機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置具有W下特點(diǎn)： 1.采用內(nèi)、外天平嵌套組合的方法測(cè)量小不對(duì)稱(chēng)再入體六分量氣動(dòng)力，W便在保證其 他分量測(cè)量精度的前提下，盡可能提高小滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量的精準(zhǔn)度;機(jī)械軸承支撐使較小滾 轉(zhuǎn)力矩分量的測(cè)量受其他大載荷分量的干擾較小，并可將支撐自身的滾轉(zhuǎn)摩擦阻尼對(duì)滾轉(zhuǎn) 力矩測(cè)量的影響減小到1 (T2Nm量級(jí)水平。
[0012] 2.內(nèi)天平采用常規(guī)的六分量桿式天平結(jié)構(gòu)，軸向力元件采用T形梁結(jié)構(gòu)，布置于 天平力矩中屯、處，并相對(duì)于天平力矩中屯、在T形梁結(jié)構(gòu)兩側(cè)布置支撐梁結(jié)構(gòu)，其他元對(duì)軸向 力元的干擾較小;外天平采用中空的輪福式結(jié)構(gòu)，滾轉(zhuǎn)力矩元件設(shè)計(jì)量程較小，設(shè)計(jì)了防過(guò) 載保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0013] 3.機(jī)械軸承支撐裝置與再入體模型的接口位置處于模型的中后部，試驗(yàn)過(guò)程中 模型該部位的溫度上升相對(duì)緩慢，尤其是內(nèi)、外天平的測(cè)量元件均與再入體模型不直接接 觸，有利于降低試驗(yàn)過(guò)程中天平的溫度效應(yīng)。
[0014] 4.運(yùn)種機(jī)械軸承支撐的氣動(dòng)力測(cè)量裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積緊湊、剛度高、小滾 轉(zhuǎn)力矩測(cè)量靈敏高等特點(diǎn)，適用于小不對(duì)稱(chēng)再入體六分量氣動(dòng)力測(cè)量的高超聲速風(fēng)桐試 驗(yàn)。
[0015] 總之，本發(fā)明的機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，采用內(nèi)、外天平 嵌套組合的方法測(cè)量小不對(duì)稱(chēng)再入體模型六分量氣動(dòng)力，在保證其他五分量測(cè)量精度的前 提下，能大幅提高小滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量的靈敏度和精準(zhǔn)度;具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積緊湊、剛度高等 特點(diǎn)，適用于小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量的高超聲速風(fēng)桐試驗(yàn)。同時(shí)，運(yùn)種機(jī)械軸承支撐的 小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置適用于其他氣動(dòng)力測(cè)量類(lèi)的風(fēng)桐試驗(yàn)場(chǎng)合，尤其能夠用于 各種高精度的小滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量風(fēng)桐試驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置示意圖； 圖2為本發(fā)明裝置中的機(jī)械軸承支撐裝置示意圖； 圖3為本發(fā)明裝置中的內(nèi)天平結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明裝置中的內(nèi)天平A-A剖視圖； 圖5為本發(fā)明裝置中的內(nèi)天平B-B剖視圖； 圖6為本發(fā)明裝置中的外天平結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中，1.尾支桿2.機(jī)械軸承支撐裝置3.模型后段4.模型前段5.模形鍵6.第一平 鍵7.內(nèi)天平8.內(nèi)軸9.軸承后壓環(huán)10.深溝球軸承11.外套12.軸承前壓環(huán)13.外天平 14.外六角頭螺栓15.平墊16.彈性墊片17.第二平鍵18.內(nèi)六角螺釘19.M5帶銷(xiāo)螺釘 20.開(kāi)槽帶銷(xiāo)螺釘21.內(nèi)環(huán)22.外環(huán)23.T型結(jié)構(gòu)24.矩形柱。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0018] 圖1為小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括尾支桿1、機(jī)械軸承支 撐裝置2、模型后段3、模型前段4、模形鍵5和第一平鍵6。尾支桿1后端與風(fēng)桐試驗(yàn)段內(nèi)模型 機(jī)構(gòu)固定連接，尾支桿1前端與支撐裝置2固定連接;支撐裝置2與模型后段3之間采用1:10 錐面連接，并通過(guò)開(kāi)槽帶銷(xiāo)螺釘20定位、緊固；模型后段3與模型前段4通過(guò)螺紋固定連接。 機(jī)械軸承支撐裝置2與再入體模型的接口位置處于模型中后部，試驗(yàn)過(guò)程中模型該部位溫 度上升相對(duì)緩慢，并且內(nèi)天平7和外天平13均與模型不直接接觸，有利于降低天平的溫度效 應(yīng)。
[0019] 圖2為機(jī)械軸承支撐裝置2的結(jié)構(gòu)示意圖，包括內(nèi)天平7、內(nèi)軸8、軸承后壓環(huán)9、深溝 球軸承10、外套11、軸承前壓環(huán)12、外天平13、外六角頭螺栓14、平墊15、彈性墊片16、第二平 鍵17、內(nèi)六角螺釘18、M5帶銷(xiāo)螺釘19和開(kāi)槽帶銷(xiāo)螺釘20。內(nèi)天平7與內(nèi)軸8之間采用1:5錐面、 平鍵17連接緊固，內(nèi)天平7與外天平13之間采用平鍵17定位、螺栓14緊固連接，保證連接可 靠；內(nèi)軸8與外套11之間采用兩個(gè)深溝球軸承10連接，內(nèi)軸8與外套11之間可實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)摩擦 阻尼達(dá)到l(T2Nm量級(jí)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，深溝球軸承10外端分別采用軸承后壓環(huán)9和軸承前壓環(huán)12 壓緊;外套11與外天平13通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘19實(shí)現(xiàn)小間隙配合，當(dāng)內(nèi)軸8與外套11之間產(chǎn)生較 小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘19驅(qū)動(dòng)外天平13外環(huán)22產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使得外天平13的內(nèi)環(huán) 21和外環(huán)22之間產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量變形輸出，即可得到較小的滾轉(zhuǎn)力矩。
[0020] 結(jié)合圖1和圖2可知，小不對(duì)稱(chēng)再入體的氣動(dòng)力測(cè)量裝置采用內(nèi)天平7與外天平13 嵌套組合的測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)。內(nèi)天平7采用常規(guī)的桿式六分量天平結(jié)構(gòu)，測(cè)量除滾轉(zhuǎn)力矩外五 分量氣動(dòng)力，能夠保證測(cè)量精度;外天平13采用中空的輪福式結(jié)構(gòu)，能夠大幅提高小滾轉(zhuǎn)力 矩測(cè)量的靈敏度；內(nèi)天平7與外天平13之間采用滾轉(zhuǎn)摩擦阻尼較小的機(jī)械軸承支撐裝置2連 接。運(yùn)種由分立天平元件嵌套組合的氣動(dòng)力測(cè)量裝置，根據(jù)測(cè)量載荷匹配特點(diǎn)和天平結(jié)構(gòu) 約束條件，將不同的測(cè)量分量分布在內(nèi)天平7和外天平13上，能夠適應(yīng)試驗(yàn)測(cè)量要求、降低 加工難度，尤其是可控制其他大載荷分量對(duì)小滾轉(zhuǎn)力矩的測(cè)量干擾、提高測(cè)量精準(zhǔn)度。
[0021 ]軸承選型:本發(fā)明的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置使用不頻繁，運(yùn)行時(shí)間短，軸 承壽命不是主要考慮因素;滾轉(zhuǎn)摩擦阻尼的大小對(duì)軸承選型起決定性作用。根據(jù)氣動(dòng)力測(cè) 量裝置的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)可知，軸承必須承受；種載荷，即試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥灾?、法向載荷和小量軸 向載荷，可W等效為徑向載荷和軸向載荷的組合載荷。滾轉(zhuǎn)軸軸承承受的載荷等效為:承受 沿風(fēng)桐流場(chǎng)方向的軸向載荷300N，承受由模型自重和流場(chǎng)法向載荷導(dǎo)致的徑向載荷1000N。 根據(jù)氣動(dòng)力測(cè)量裝置的載荷特性，軸承選用洛陽(yáng)軸研科技有限公司的ZYS精密深溝球軸承 61808,相關(guān)性能指標(biāo)如下： 軸承內(nèi)徑 d=40mm，D=52mm，Cr=4.49KN，C〇r=4.55KN，W=0.03 化g。
[0022] 估算ZYS精密深溝球軸承61808在上述組合載荷作用下的滾轉(zhuǎn)阻尼力矩。軸承阻尼 力矩可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
〇·.) 其中：μ為軸承摩擦阻尼系數(shù)，深溝球軸承摩擦阻尼系數(shù)μ的范圍為0.0015- 0.002，取 中間值μ=〇. 00175; d為軸承內(nèi)圈直徑，d=40mm; F為當(dāng)量載荷，根據(jù)軸承所受徑向載荷和軸向 載荷確定;巧二 I" ''' I、、I ' ?:μ I U，。
[0023] 當(dāng)量載荷F計(jì)算：
C2) 其中：在為滾動(dòng)軸承的載荷系數(shù)，，楚=10 ;χ為軸承軸向動(dòng)載荷系數(shù);Υ為軸承徑向動(dòng) 載荷系數(shù)。
[0024] 軸承所受徑向載荷：
縫.身 軸承所受軸向載荷：
《編. 根據(jù),' C。,二<.).腑5、二14.7 (深溝球軸承），查軸承樣本取判斷系數(shù)e=0.44(威 布爾指數(shù)）；根據(jù)巧.:? :三化3 <狂，，則取x=l，Υ=〇?？傻茫?br>圖3為內(nèi)天平7的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4、5分別為內(nèi)天平7的剖視圖。內(nèi)天平7采用常規(guī)的桿式 六分量天平結(jié)構(gòu)，直徑為Φ30πιπι，軸向力元件采用Τ形梁結(jié)構(gòu)，置于天平力矩中屯、位置，并相 對(duì)于天平力矩中屯、在Τ形梁結(jié)構(gòu)兩側(cè)布置支撐梁。采用運(yùn)種軸向力元件結(jié)構(gòu)，軸向力元測(cè)量 的靈敏度相對(duì)較高，其他元對(duì)軸向力元測(cè)量的干擾較小，并且溫度效應(yīng)相對(duì)較低。通過(guò)優(yōu)化 Τ型梁和支撐梁結(jié)構(gòu)尺寸，獲取較大的應(yīng)變一變形比，提高整體剛度。此外，為減小支撐梁端 部與本體連接部位的應(yīng)力值，改變了常規(guī)支撐梁相對(duì)天平軸線(xiàn)等高的布置方式，而采用階 梯式布置方式，可減小局部應(yīng)力集中、提高安全系數(shù)與整體剛度。內(nèi)天平7的Ν:、擬3、玄、Μ>'和 魏技分量采用Ξ柱矩形梁典型結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)布置于軸向力元件兩端。在保證天平整體剛度的條 件下，通過(guò)優(yōu)化Ξ柱梁結(jié)構(gòu)尺寸，盡量增大天平橫側(cè)向的2.、難巧日3敝分量W及!ig分量的應(yīng) 變信號(hào)輸出。內(nèi)天平7的前后錐裝配面與測(cè)量梁中間設(shè)置過(guò)渡段，W減小裝配應(yīng)力的影響。
[0025] 圖6為外天平13的結(jié)構(gòu)示意圖，采用中空的輪福式結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)環(huán)21、外環(huán)22、Τ型 結(jié)構(gòu)23和矩形柱24;內(nèi)環(huán)21為固定端，通過(guò)1:5配合錐面、第二平鍵17與內(nèi)天平7、內(nèi)軸8固定 連接;外環(huán)22為直徑Φ 70mm的法蘭盤(pán)，與4個(gè)Μ5帶銷(xiāo)螺釘19小間隙配合，Μ5帶銷(xiāo)螺釘19與外 套11固定連接;T型結(jié)構(gòu)23為滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量的敏感元件，內(nèi)環(huán)21與外環(huán)22之間通過(guò)4個(gè)均布 的T型結(jié)構(gòu)23連接;與內(nèi)環(huán)21固定連接的4個(gè)均布的矩形柱24、外環(huán)22內(nèi)側(cè)的4個(gè)均布的矩形 凹槽之間進(jìn)行小間隙配合，構(gòu)成外天平13的防過(guò)載保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0026] 內(nèi)軸8與外套11之間產(chǎn)生較小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘19驅(qū)動(dòng)外天平13的 外環(huán)22進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使得內(nèi)環(huán)21和外環(huán)22之間的T型結(jié)構(gòu)23產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量變形輸出，即 可得到較小的滾轉(zhuǎn)力矩；當(dāng)受到較大的滾轉(zhuǎn)力矩時(shí)，內(nèi)軸8與外套11之間產(chǎn)生較大的相對(duì)轉(zhuǎn) 動(dòng)，矩形柱24與外環(huán)22內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的矩形凹槽產(chǎn)生碰觸，對(duì)外天平13進(jìn)行防過(guò)載保護(hù)。T型結(jié) 構(gòu)上、下的多片梁結(jié)構(gòu)主要用作支撐梁，使其能夠承受較大的法向載荷和一定的側(cè)向載荷， 并盡可能削弱其滾轉(zhuǎn)自由度剛度W滿(mǎn)足滾轉(zhuǎn)靈敏度設(shè)計(jì)要求。經(jīng)計(jì)算分析，滾轉(zhuǎn)力矩元件 可W滿(mǎn)足l(T2Nm量級(jí)滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量需求。
[0027] 運(yùn)種機(jī)械軸承支撐的氣動(dòng)力測(cè)量裝置，采用內(nèi)、外天平嵌套組合的測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)； 根據(jù)測(cè)量載荷匹配特點(diǎn)和天平結(jié)構(gòu)約束條件，將不同的測(cè)量分量分布在內(nèi)、外天平上;在保 證其他五分量氣動(dòng)力測(cè)量精度的同時(shí)，能夠大幅提高滾轉(zhuǎn)力矩分量的測(cè)量靈敏度和精準(zhǔn) 度;具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、整體剛度高等特點(diǎn)，適用于小不對(duì)稱(chēng)再入體六分量氣動(dòng)力測(cè)量 的高超聲速風(fēng)桐試驗(yàn)。運(yùn)種由分立天平元件嵌套組合的氣動(dòng)力測(cè)量裝置，能夠適應(yīng)試驗(yàn)要 求、降低加工難度，尤其是可控制其他大載荷分量對(duì)小滾轉(zhuǎn)力矩的測(cè)量干擾、提高測(cè)量精準(zhǔn) 度，對(duì)其他小滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量類(lèi)的高超聲速風(fēng)桐試驗(yàn)也具有重要意義。
[0028] 本發(fā)明不局限于上述【具體實(shí)施方式】，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)， 不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，其特征在于：包括尾支桿 (1)、機(jī)械軸承支撐裝置(2)、模型后段(3)、模型前段(4)、楔形鍵(5)和第一平鍵(6);尾支桿 (I) 后端與風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)模型機(jī)構(gòu)固定連接，尾支桿（1)前端與機(jī)械軸承支撐裝置(2)中的 內(nèi)天平(7)通過(guò)1:5錐面、第一平鍵(6)、楔形鍵(5)固定連接;機(jī)械軸承支撐裝置(2)與模型 后段(3)之間采用1:10錐面連接，通過(guò)開(kāi)槽帶銷(xiāo)螺釘(20)定位、緊固；模型后段(3)與模型前 段(4)通過(guò)螺紋固定連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，其特 征在于:所述的支撐裝置是小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量試驗(yàn)裝置的主要部件，包括內(nèi)天平 (7)、內(nèi)軸(8)、軸承后壓環(huán)(9)、深溝球軸承（10)、外套（11)、軸承前壓環(huán)（12)、外天平（13)、 外六角頭螺栓(14)、平墊（15)、彈性墊片（16)、第二平鍵(17)、內(nèi)六角螺釘(18)、M5帶銷(xiāo)螺釘 (19)和開(kāi)槽帶銷(xiāo)螺釘(20);內(nèi)天平(7)與內(nèi)軸(8)之間采用第二平鍵(17)定位、1:5錐面連接 緊固，內(nèi)天平(7)與外天平（13)之間采用第二平鍵(17)定位、螺栓(14)緊固連接；內(nèi)軸(8)與 外套（11)之間采用兩個(gè)深溝球軸承（10)連接，內(nèi)軸(8)與外套（11)之間可實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)摩擦阻 尼達(dá)到l(T 2Nm量級(jí)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，深溝球軸承（10)兩端分別采用軸承后壓環(huán)(9)和軸承前壓環(huán) (12)壓緊;外套（11)與外天平（13)通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘（19)實(shí)現(xiàn)小間隙配合，當(dāng)內(nèi)軸(8)與外套 (II) 之間產(chǎn)生較小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)M5帶銷(xiāo)螺釘（19)驅(qū)動(dòng)外天平（13)的外環(huán)(22)產(chǎn)生轉(zhuǎn) 動(dòng)，使得外天平（13)的內(nèi)環(huán)（21)和外環(huán)(22)之間產(chǎn)生變形，測(cè)量變形輸出即可得到滾轉(zhuǎn)力 矩。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，其特 征在于:所述的機(jī)械軸承支撐裝置(2)與再入體模型連接位置處于模型的中后部;所述的深 溝球軸承（10)選用洛陽(yáng)軸研科技有限公司的ZYS精密深溝球軸承61808。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，其特 征在于:所述的內(nèi)天平(7)采用常規(guī)的桿式六分量天平結(jié)構(gòu)，直徑為Φ30πιπι，軸向力元件采 用Τ形梁結(jié)構(gòu)，置于天平力矩中心位置，并相對(duì)于天平力矩中心在Τ形梁結(jié)構(gòu)兩側(cè)布置支撐 粱；內(nèi)天平(7)的Η、_、2、My和Μχ分量采用三柱矩形梁典型結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)布置于軸向力元件 兩端，盡量增大天平橫側(cè)向2、My和_分量以及賺*分量的應(yīng)變信號(hào)輸出；內(nèi)天平(7)的前后 錐裝配面與測(cè)量梁中間設(shè)置過(guò)渡段，減小裝配應(yīng)力影響。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械軸承支撐的小不對(duì)稱(chēng)再入體氣動(dòng)力測(cè)量裝置，其特 征在于:所述的外天平（13)采用中空的輪輻式結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)環(huán)(21)、外環(huán)(22)、T型結(jié)構(gòu)(23) 和矩形柱(24);內(nèi)環(huán)(21)為固定端，通過(guò)1:5配合錐面、第二平鍵(17)與內(nèi)天平(7)、內(nèi)軸(8) 固定連接;外環(huán)(22)為直徑Φ70πιπι的法蘭盤(pán)，與4個(gè)Μ5帶銷(xiāo)螺釘（19)小間隙配合，Μ5帶銷(xiāo)螺 釘（19)與外套（11)固定連接;Τ型結(jié)構(gòu)（23)為滾轉(zhuǎn)力矩測(cè)量的敏感元件，內(nèi)環(huán)(21)與外環(huán) (22)之間通過(guò)4個(gè)均布的Τ型結(jié)構(gòu)(23)連接;與內(nèi)環(huán)(21)固定連接的4個(gè)均布的矩形柱(24)、 外環(huán)（22)內(nèi)側(cè)的4個(gè)均布的矩形凹槽之間進(jìn)行小間隙配合，構(gòu)成外天平（13)的防過(guò)載保護(hù) 結(jié)構(gòu)； 所述的內(nèi)軸（8 )與外套（11)之間產(chǎn)生較小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)Μ5帶銷(xiāo)螺釘（19 )驅(qū)動(dòng)外 天平（13)的外環(huán)(22)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使得內(nèi)環(huán)(21)和外環(huán)(22)之間的Τ型結(jié)構(gòu)(23)產(chǎn)生變形，通 過(guò)測(cè)量變形輸出，即可得到較小的滾轉(zhuǎn)力矩；當(dāng)受到較大的滾轉(zhuǎn)力矩時(shí)，內(nèi)軸（8)與外套 (11)之間產(chǎn)生較大的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形柱(24)與外環(huán)(22)內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的矩形凹槽產(chǎn)生碰觸，對(duì) 外天平（13)進(jìn)行防過(guò)載保護(hù)。
【文檔編號(hào)】G01M9/06GK105823615SQ201610307573
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】王雄, 許曉斌, 孫鵬, 舒海峰, 謝飛, 朱濤, 郭雷濤, 劉正春, 邱懷
【申請(qǐng)人】中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所