一種用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置的製作方法

2023-10-04 17:37:44 2

本發明涉及一種試驗件的夾持裝置，具體地說，涉及一種用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置。

背景技術：

現有技術領域中，研究人員為了研究超疏水材料的防冰效果，通常需要對超疏水材料進行一系列的冰風洞測試。其中，主要採用的試驗冰風洞為GS-3000F型冰風洞環境試驗箱，該冰風洞環境試驗箱由低速回流風洞、轉角裝置、製冷系統、噴霧系統、風洞保溫層、控制儀表組成，適用於模擬飛機、傳感器等結冰環境，考察溫度、風速等環境參數對試驗件結冰和防除冰效果的影響。GS-3000F型冰風洞環境試驗箱作為多功能結冰風洞的低配和代替產品，因其佔地面積小，造價低廉，在環境試驗設備領域得到了廣泛的應用，然而該設備試驗段內壁上所設置的試件安裝座設計過於簡單，實際試驗過程中超疏水材料試件無法直接與試件安裝座連接，需要藉助特殊的夾持裝置將超疏水材料試樣固定在試驗段內壁的試件安裝座上。

現有公開的技術文獻《幾種超疏水塗層的製備及其防覆性能研究》(南昌航空大學,碩士學位論文,2015年)中，利用GS-3000F型冰風洞環境試驗箱進行的超疏水塗層試驗中採用了試驗件輔助夾持裝置，該試驗件輔助夾持裝置可將試驗件固定於冰風洞環境試驗箱試驗段內壁的試件安裝座上，但是該試驗件輔助夾持裝置所預留的試樣安裝位置較少，一次試驗僅能進行一個試驗件的測試，無法在一次試驗中進行對比試驗，試驗效率較低，且無法根據冰風洞環境試驗箱的實際風帶寬度調整試樣的安裝位置。

技術實現要素：

為了克服現有技術中試驗件輔助夾持裝置預留試樣安裝位置較少、無法在一次試驗中進行對比試驗，以及無法根據冰風洞環境試驗箱的實際風帶寬度調節試樣安裝位置問題；本發明提出一種用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置。該裝置滿足5～18m/s風速和低溫環境下的牢固夾持、安裝的要求，而且能按照試驗要求精確調節試樣位置和迎風角度，為超疏水材料的冰風洞結冰試驗提供良好的手段。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:包括固定耳片、活動耳片、弧形膠墊、安裝板、試件安裝臂板、螺杆，其特徵在於所述固定耳片與所述活動耳片為兩個結構相同的部件，固定耳片焊接在安裝板上面，且固定耳片的半圓弧中心線與安裝板中心重合，活動耳片與固定耳片的兩側邊開有對稱螺孔，活動耳片與固定耳片扣合安裝，固定耳片與活動耳片之間裝嵌半圓弧形膠墊；

所述安裝板為矩形結構，沿安裝板軸線以中心位置對稱開有多個圓孔，試件安裝臂板位於安裝板下面，兩試件安裝臂板以安裝板中心對稱安裝，安裝角度可調節；

所述試件安裝臂板為T字形變截面平板結構，一端有凸出的螺杆段，螺杆的軸線與試件安裝臂板軸線重合，試件安裝臂板另一端有螺孔，兩螺孔以試件安裝臂板軸線對稱；試件安裝臂板通過螺杆與螺母的配合固定在安裝板上，螺杆與螺母之間設有自鎖墊圈，試件安裝臂板與試驗件通過自鎖螺栓連接。

所述試件安裝臂板的安裝角度取值範圍為0～180度,兩試件安裝臂板同步轉動。

有益效果

本發明提出的一種用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置，試驗件夾持裝置固定在冰風洞試驗段的試件安裝座上，在冰風洞環境試驗箱的所有試驗工況下，對試驗件穩定夾持；並根據冰風洞實際風帶寬度及試驗要求精確調節試驗件安裝位置和迎風角度。試驗件夾持裝置一次試驗中可同時進行兩個試件的對比試驗，提高試驗效率；試件安裝臂板設有較長的變截面平板，可減小試驗件夾持裝置對試驗區域的影響；試件安裝臂板的安裝角度可根據不同試驗需求調節，角度變化範圍為0～180度；試件安裝臂板與安裝板、試件安裝臂板與試件之間的連接均採用自鎖螺栓，精確定位，同時可防止實驗過程中各部件之間的鬆動。試驗件夾持裝置採用鈦合金材料，溫度影響小、剛度大、結構阻尼大、隔振效果好，同時具有較強的耐腐蝕能力。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明一種用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置作進一步詳細說明。

圖1為本發明用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置與試驗件裝配圖。

圖2為本發明用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置示意圖。

圖3為本發明試驗件夾持裝置的固定耳片與活動耳片組件示意圖。

圖4為本發明試驗件夾持裝置的試件安裝臂板示意圖。

圖5為超疏水材料試件樣示意圖。

圖6為試驗件在0度迎風角安裝示意圖。

圖7為試驗件在45度迎風角安裝示意圖。

圖8為試驗件在90度迎風角安裝示意圖。

圖9為試驗件在135度迎風角安裝示意圖。

圖10為本發明試驗件夾持裝置與安裝座示意圖。

圖中:

1.固定耳片 2.活動耳片 3.弧形膠墊 4.安裝板 5.試件安裝臂板 6.螺杆 7.安裝座

具體實施方式

本實施例是一種用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置。

首先將試驗件夾持裝置能方便、且牢固的安裝在冰風洞試驗段的試件安裝座上；並要滿足在冰風洞環境試驗箱的所有試驗工況下，對試驗件穩定夾持的要求；能根據冰風洞實際風帶寬度及試驗要求的不同調節試驗件的安裝位置及安裝角度，且試驗件夾持裝置不能影響試驗區域；最後需要結合冰風洞環境試驗箱的工況選擇合適的材料。

參閱圖1～圖2，本實施例用於冰風洞環境試驗箱的試驗件夾持裝置，由固定耳片1、活動耳片2、弧形膠墊3、安裝板4、試件安裝臂板5、螺杆6、安裝座7組成；其中，固定耳片1與活動耳片2為兩個結構相同的部件，固定耳片焊接在安裝板4上面，固定耳片1的半圓弧中心線與安裝板4中心重合，活動耳片2與固定耳片1扣合安裝；固定耳片1與活動耳片2內徑為12mm，長度為52mm、寬度為40mm、厚度為3mm；在耳片平直邊距圓弧中心21mm，距半耳片頂端、底端10mm和15mm位置分別加工直徑為4mm的安裝孔用以裝配螺栓，活動耳片2通過四個相同的緊固螺栓裝配在固定耳片1上，使該試驗件夾持裝置可方便的安裝於試件安裝支座上；固定耳片1與活動耳片2之間裝有半圓弧形膠墊3，在防滑的同時可以起到精確定位和隔振的效果。

安裝板4為矩形結構，矩形安裝板4長為180mm、寬40mm、厚為3mm；根據冰風洞實際風帶寬度分別沿安裝板4軸線以中心位置對稱開有多個直徑為10mm圓孔；試件安裝臂板5位於安裝板4下面，兩試件安裝臂板5對稱安裝，安裝角度可調節；試驗過程中，根據冰風洞的實際風帶寬度選擇其中任意對稱的兩個安裝孔用以安裝試件安裝臂板5。

試件安裝臂板5為T字形變截面平板結構，一端有凸出的螺杆6段，螺杆6段長為17mm、為直徑7mm，螺杆6的軸線與試件安裝臂板5變截面平板軸線重合，試件安裝臂板5另一端有螺孔，兩螺孔以試件安裝臂板5軸線對稱加工；試件安裝臂板5通過螺杆6與螺母的配合固定在安裝板4上，螺杆6與螺母之間設有自鎖墊圈；試件安裝臂板5與試驗件通過自鎖螺栓連接。試件安裝臂板5的安裝角度取值範圍為0～180度,兩試件安裝臂板5同步轉動。

試驗過程中通過調節試件安裝臂板5在安裝板4的安裝位置，使試件始終處在冰風洞的風帶寬中；試件安裝臂板5的安裝角度可根據試驗需求進行調節，通過調節試件安裝臂板5的安裝角度進而調節試件的迎風角。

試驗件夾持裝置均選用鈦合金材料，溫度影響小、剛度大、結構阻尼大、隔振效果好，同時具有很強的耐腐蝕能力；其中，試件安裝臂板5與安裝板4、試件與試件安裝臂板5之間的連接均採用自鎖螺栓，精確定位的同時可防止實驗過程中各部件之間的鬆動。

由於飛機蒙皮多為鋁合金材料，所以本實施例中試樣選為鋁合金基底的超疏水材料，試樣的具體尺寸，長度為80mm、寬度為50mm、厚度為3mm；在距試件上端10mm、長軸左右兩側各10mm的位置加工直徑為6mm的安裝孔。

安裝步驟:

1)將內部設有弧形膠墊3的固定耳片1緊貼在安裝座7上，然後將活動耳片2通過四個相同的緊固螺栓裝配在固定耳片1上，使安裝板4的長度方向垂直於氣流方向，擰緊螺栓，驗件夾持裝置固定安裝在冰風洞試驗段的安裝座7上；

2)在試件安裝臂板5變截面平板與試件對接段上設有兩個試件安裝孔，試件安裝孔相對於試件安裝臂板5變截面平板的長軸對稱，試件通過兩個相同的自鎖螺栓固定在試件安裝臂板變截面平板的試件對接段上，試件的長軸與試件安裝臂板5的長軸重合，試件安裝臂板5根據不同試驗需求和風帶位置精確調整試件的安裝位置和迎風角度。根據實際風帶寬度，將兩個試件安裝臂板5通過自鎖螺栓固定於安裝板4的相應位置，按照試驗要求調整安裝角度，使試樣與氣流方向成一定的迎風角，擰緊螺栓；

3)將試件通過兩個相同的自鎖螺栓固定在試件安裝臂板5上，由於採用雙螺栓安裝，故試件與試件安裝臂板5的軸線在同一直線，確保了試驗過程中試樣不會出現偏移。