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      一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥的制作方法

      文檔序號(hào):5858731閱讀:320來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型屬于飛行器進(jìn)氣道風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備,具體涉及一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥。
      背景技術(shù)
      目前,在進(jìn)行飛行器進(jìn)氣道試驗(yàn)時(shí),進(jìn)氣流流量的控制是通過(guò)流量計(jì)中的流量控 制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于氣流流量控制裝置與氣流流量測(cè)量裝置在結(jié)構(gòu)上是融合為一體的, 氣流流量控制裝置的調(diào)節(jié)閥恰好是利用了氣流流量測(cè)量裝置的擴(kuò)散段,閥體為錐形閥體, 雖然調(diào)節(jié)范圍較寬,但由于氣流直接作用在調(diào)節(jié)部件上,使其操縱慣性大。因此,要求驅(qū)動(dòng) 的電機(jī)功率較大,而大功率的交流電機(jī)對(duì)測(cè)量裝置的傳感器的干擾較大,影響了氣流流量 測(cè)量的準(zhǔn)精度;另外錐形調(diào)節(jié)閥在較大氣動(dòng)載荷的作用下,導(dǎo)致其在移動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行不夠 穩(wěn)定,經(jīng)常被"卡住",降低了試驗(yàn)效率。

      發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有氣流流量調(diào)節(jié)閥氣流直接作用在調(diào)節(jié)部件上,使其操縱 慣性大,要求驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率大,而大功率的交流電機(jī)對(duì)測(cè)量裝置的干擾較大,影響了氣流 流量測(cè)量的準(zhǔn)確度;另外錐形調(diào)節(jié)閥在較大氣動(dòng)載荷的作用下,導(dǎo)致其在移動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行 不夠穩(wěn)定,經(jīng)常被卡住,降低了試驗(yàn)效率的問(wèn)題,提供了一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,解決 該問(wèn)題的具體技術(shù)方案如下 本實(shí)用新型是一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,由輔助固定環(huán)、調(diào)節(jié)閥左段殼體、收縮 段型面、活動(dòng)套筒、調(diào)節(jié)閥中段殼體、滾珠絲桿、導(dǎo)向桿、調(diào)節(jié)閥右段殼體和減速器組成,輔 助固定環(huán)設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體的左端,收縮段型面設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體的內(nèi)環(huán)壁上,收縮 段型面的內(nèi)壁呈曲線形,調(diào)節(jié)閥中段殼體設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體與調(diào)節(jié)閥右段殼體之間,活 動(dòng)套筒設(shè)在滾珠絲桿上,導(dǎo)向桿的左端設(shè)在活動(dòng)套筒的環(huán)腔壁內(nèi)、右端設(shè)在調(diào)節(jié)閥中段殼 體上,滾珠絲桿與減速器連接,調(diào)節(jié)閥中段殼體的左端與調(diào)節(jié)閥左段殼體的右端連接,調(diào)節(jié) 閥中段殼體的右端與調(diào)節(jié)閥右段殼體的左端連接,減速器與電機(jī)連接。 本實(shí)用新型是一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,與氣流流量測(cè)量裝置在結(jié)構(gòu)上相分 離,減小了對(duì)氣流流量測(cè)量裝置的電信號(hào)干擾;采用套筒閥代替錐形閥,在工作狀態(tài)下能獲 得線性或接近線性的調(diào)節(jié)特性,氣流均勻性好,調(diào)節(jié)范圍寬;套筒移動(dòng)過(guò)程中阻力變化均 勻,全開(kāi)位置時(shí)阻力較??;氣流不直接作用在套筒上,使其控制構(gòu)件運(yùn)動(dòng)靈活,采用小功率 的直流電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門,將氣流流量調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)離氣流流量測(cè)量裝置,能消除它對(duì)氣流流量 測(cè)量裝置的干擾,有利于氣流流量測(cè)量精度的提高;調(diào)節(jié)閥收縮段型面曲線是經(jīng)過(guò)數(shù)值模 擬和風(fēng)洞試驗(yàn)優(yōu)化得到的,不僅閥門前后氣流總壓損失小,而且在有效的流量控制行程范 圍內(nèi)線性特性好。它還具有控制精度高、調(diào)節(jié)性能好、載荷小和體積小的優(yōu)點(diǎn)。

      圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為圖1的D向視圖;圖3為圖1的E向視圖;圖4為圖1A-A的剖面視圖;圖5為為圖1B-B的剖面視圖;圖6為圖1C-C的剖面視圖; 圖7為本實(shí)用新型的氣流量控制曲線;圖8是現(xiàn)有錐形氣流流量調(diào)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式
      一 結(jié)合圖1描述本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由輔助固定環(huán)1 、調(diào)節(jié)閥 左段殼體2、收縮段型面3、活動(dòng)套筒4、調(diào)節(jié)閥中段殼體5、滾珠絲桿6、導(dǎo)向桿7、調(diào)節(jié)閥右 段殼體8和減速器9組成,輔助固定環(huán)1設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體2的左端,收縮段型面3設(shè)在 調(diào)節(jié)閥左段殼體2的內(nèi)環(huán)壁上,收縮段型面3的內(nèi)壁呈曲線形,調(diào)節(jié)閥中段殼體5設(shè)在調(diào)節(jié) 閥左段殼體2與調(diào)節(jié)閥右段殼體8之間,活動(dòng)套筒4設(shè)在滾珠絲桿6上,兩根導(dǎo)向桿7的左 端設(shè)在活動(dòng)套筒4的環(huán)腔壁內(nèi)、右端固定于調(diào)節(jié)閥中段殼體5的內(nèi)環(huán)上,滾珠絲桿6與減速 器9連接,調(diào)節(jié)閥中段殼體5的左端與調(diào)節(jié)閥左段殼體2的右端連接,調(diào)節(jié)閥中段殼體5的 右端與調(diào)節(jié)閥右段殼體8的左端連接,減速器9與電機(jī)連接。
      具體實(shí)施方式
      二 本實(shí)施方式的控制電機(jī)由交流改為直流,型號(hào)為ElmoAPM
      SAR3ACN直流伺服電機(jī),并將其放在了風(fēng)洞外的原消音器的位置,取代了消音器。
      具體實(shí)施方式
      三結(jié)合圖1描述本實(shí)施方式。本實(shí)施方式活動(dòng)套筒4采用金屬銅制成。 流量調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。 本實(shí)用新型選用了活動(dòng)套筒4的結(jié)構(gòu),通過(guò)活動(dòng)套筒4和收縮段型面3的配合,實(shí)
      現(xiàn)對(duì)氣流流量的控制;其優(yōu)點(diǎn)是在主要工作狀態(tài)下可以獲得線性或接近線性調(diào)節(jié)特性,氣
      流均勻、對(duì)稱性好,調(diào)節(jié)范圍寬;活動(dòng)套筒4移動(dòng)過(guò)程中阻力較小且變化均勻,全開(kāi)位置時(shí)
      阻力較??;由于氣流沒(méi)有直接作用在活動(dòng)套筒4上,使其控制構(gòu)件運(yùn)動(dòng)靈活。這樣可以考慮
      選用小功率的直流電機(jī)9來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門,以減小對(duì)流量測(cè)量裝置傳感器信號(hào)的干擾。活動(dòng)套
      筒4為金屬銅制成,靠滾珠絲杠6驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng),利用兩根直徑圓桿作為導(dǎo)向桿7。 套筒閥的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)在于其收縮段型面3曲線的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需
      要對(duì)套筒閥的收縮段型面3曲線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)CFD計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)最終確定出壓力
      損失相對(duì)小、調(diào)節(jié)特性曲線m L最接近線性的收縮段型面3曲線。 傳動(dòng)部分 所選主要標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為 滾珠絲杠 型號(hào)FSI32-5T3, 導(dǎo)程5毫米, 絲杠直徑32毫米。 電機(jī) 型號(hào)Elmo APM SAR3ACN直流伺服電機(jī) 功率0. 1KW 轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量4Kgm2 額定扭矩0. 32NM 最大扭矩0. 95NM[0026] 減速器 型號(hào)德國(guó)NEUGART行星減速器PLE40 額定扭矩 20NM 最大扭矩 40NM 減速比 32 套筒運(yùn)動(dòng)速度v = 3000x5/32
      試驗(yàn)所需的速度。 絲杠推力的計(jì)算
      n , X X T F =-^-
      i 其中為絲杠效率取0. 85 ; T驅(qū)動(dòng)絲杠的扭矩取0. 32x32 = L絲杠導(dǎo)程取5毫米。 帶入計(jì)算的F = 10932. 224N。 通過(guò)對(duì)套筒進(jìn)行受力分析可知,套筒受到最大的力為 Fl = (1542_1302) X ji = 535. 056N 導(dǎo)桿摩擦力估算 導(dǎo)桿與導(dǎo)向塊之間的摩擦系數(shù)取0. 5 當(dāng)最大驅(qū)動(dòng)力矩全部作用于導(dǎo)桿時(shí),力臂取55毫米摩擦力 f = 0. 32 X 32 X 0. 5 X 1000/55 = 93. 09N 由以上的計(jì)算可知F >> Fl+f,傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)閥門是能夠滿足要求的。
      =7. 8mm/s,滿行程100毫米,共需要12. 8秒,滿足
      10. 24NM ;
      權(quán)利要求一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,它由輔助固定環(huán)(1)、調(diào)節(jié)閥左段殼體(2)、收縮段型面(3)、活動(dòng)套筒(4)、調(diào)節(jié)閥中段殼體(5)、滾珠絲桿(6)、導(dǎo)向桿(7)、調(diào)節(jié)閥右段殼體(8)和減速器(9)組成,其特征在于輔助固定環(huán)(1)設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體(2)的左端,收縮段型面(3)設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體(2)的內(nèi)環(huán)壁上,收縮段型面(3)的內(nèi)壁呈曲線形,調(diào)節(jié)閥中段殼體(5)設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體(2)與調(diào)節(jié)閥右段殼體(8)之間,活動(dòng)套筒(4)設(shè)在滾珠絲桿(6)上,導(dǎo)向桿(7)的左端設(shè)在活動(dòng)套筒(4)的環(huán)腔壁內(nèi)、右端設(shè)在調(diào)節(jié)閥中段殼體(5)的內(nèi)環(huán)上,滾珠絲桿(6)與減速器(9)連接,調(diào)節(jié)閥中段殼體(5)的左端與調(diào)節(jié)閥左段殼體(2)的右端連接,調(diào)節(jié)閥中段殼體(5)的右端與調(diào)節(jié)閥右段殼體(8)的左端連接,減速器(9)與電機(jī)連接。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,其特征在于控制電機(jī)采用直流 伺服電機(jī),型號(hào)為Elmo APM SAR3ACN直流伺服電機(jī)。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,其特征在于活動(dòng)套筒(4)采用 金屬銅制成。
      專利摘要一種高精度氣流流量調(diào)節(jié)閥,它涉及流量調(diào)節(jié)閥。它解決了操縱慣性大,干擾大,影響測(cè)量的準(zhǔn)確度;在較大氣動(dòng)載荷的作用下,導(dǎo)致其在移動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行不夠穩(wěn)定,經(jīng)常被卡住,降低了試驗(yàn)效率的問(wèn)題。本實(shí)用新型的輔助固定環(huán)設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體的左端,收縮段型面設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體的內(nèi)環(huán)壁上,收縮段型面的內(nèi)壁呈曲線形,調(diào)節(jié)閥中段殼體設(shè)在調(diào)節(jié)閥左段殼體與調(diào)節(jié)閥右段殼體之間,活動(dòng)套筒設(shè)在滾珠絲桿上,導(dǎo)向桿左端設(shè)在活動(dòng)套筒的環(huán)腔壁內(nèi)、右端設(shè)在調(diào)節(jié)閥中段殼體上,滾珠絲桿與減速器連接,調(diào)節(jié)閥中段殼體與調(diào)節(jié)閥左段殼體和調(diào)節(jié)閥右段殼體連接,減速器與電機(jī)連接。本實(shí)用新型具有控制精度高、調(diào)節(jié)性能好、載荷小和體積小的優(yōu)點(diǎn)。
      文檔編號(hào)G01M9/04GK201540196SQ200920244130
      公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
      發(fā)明者周志堅(jiān), 宋志安, 李長(zhǎng)坤, 閆永昌, 高靜, 魏立輝 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院
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