[發明專利]一種小型直流風洞外置雙電機差速輸入的動力段

有效

• 申請號: 202010734636.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111981103B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 苑偉政;周文源;王圣坤;仲明哲;姚杭;何洋;呂湘連
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F16H48/08
• 分類號: F16H48/08;F16H48/38;F16H48/42;H02K7/116;H02K7/10;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 高凌君

本發明提供一種小型直流風洞外置雙電機差速輸入的動力段，屬于空氣動力學風洞設計、制造、裝配領域。該發明主要包括差速動力輸入裝置和差速器固定裝置。所述差速輸入裝置包括輸入軸、差速器、輸出軸和葉輪等；所述差速器固定裝置包括殼體聯接件、整流翼、后部聯接件、固定柱、尾部支撐桿和動力段支架等；其余零部件為風洞外壁、風洞整流罩、電機、聯軸器等。其具有的特點是：(1)該發明方案使電機不再受小型直流風洞動力段內部體積、散熱等限制，可以為風洞選擇更高功率、更大體積的電機，明顯地提高小型風動的功率上限，進而提高風洞最大風速；(2)傳統內置電機方案需要定制長軸電機，造價不菲，同樣動力水平的情況下，外置電機方案可節省80％的經費。

技術領域

本發明屬于空氣動力學風洞設計、制造、裝配技術領域，具體是一種小型直流風洞外置雙電機差速輸入的動力段設計。

背景技術

小型低湍流度長時運行風洞一般用于氣動教學演示、氣動相關的儀器標定、大型風洞的技術驗證、小型科學試驗等方面。現絕大部分小型風洞風道長度不超過10米、試驗段橫截面積在1000平方厘米以下、湍流度在千分之五以下、風洞最佳風速在40m/s以下，少量風洞最佳風速可達80m/s左右、在最高風速情況下，穩定運行時間可超過60分鐘、造價不超過100萬人民幣，其動力段一般采用長軸電機或者外置一個電機通過單根長軸傳動驅動葉輪轉動，受限于小型風洞有限的內部尺寸，很難實現更高的功率輸入。

現階段部分科學研究亟需風速120m/s以上的小型風洞，甚至風速160m/s以上的小型風洞，而風洞的功率需求跟風速的三次方成正比。在同等條件情況下，最高風速160m/s的風洞功率需求約是最高風速80m/s的風洞的8倍，是最高風速40m/s的風洞的64倍。而現有的小型風洞的動力方案已經將尺寸空間基本充分利用，很難在現有基礎上再提高一個數量級的功率輸入。

值得注意的是，現階段還存在一類以儲氣罐為動力的小型高速風洞，這類風洞甚至可以產生超音速的氣流速度，但是對儲氣體量和壓力都提出了較高的要求，為了實現較長時間的工作要求，儲氣系統的占地面積、成本、風險都是較高的。

縱觀上述，目前國內應用的小型風洞存在設計風速低的問題，幾乎都低于80m/s以下；即使有儲氣罐式的小型高速風洞，但工作條件和建造條件并不適合作為普及性的科學研究工具。

發明內容

針對國內應用的小型風洞存在的問題，本發明旨在發明一種低造價、高功率，可以為試驗段提供極限極限可達160m/s風速的小型風洞外置雙電機差速輸入的動力段。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種小型直流風洞外置雙電機差速輸入的動力段，作為小型風洞的動力來源，設置在風洞末端，動力段主要包括風洞內的差速動力輸入裝置、差速器固定裝置和相關零件，差速動力輸入裝置包括輸入軸、差速器、輸出軸、葉輪；所述差速器固定裝置包括殼體聯接件、整流翼、后部聯接件、固定柱、尾部支撐桿和動力段支架等；其余零部件為風洞外壁、風洞整流罩、電機、聯軸器等。差速器上安裝2根輸入軸和1根輸出軸，葉輪安裝在輸出軸末端、差速器兩側安裝殼體聯接件；差速器上下安裝有整流翼，兩側殼體聯接件上也安裝整流翼，整流翼另一端和動力段支架相關零件固定；差速器末尾安裝后部聯接件、固定柱和尾部支撐桿。差速器依靠整流翼和尾部支撐桿固定安裝在風洞中。上述結構外依次安裝整流罩和風洞外壁。2個電機安裝在動力段支架兩側，分別通過聯軸器聯接輸入軸。

優選的，左右整流翼設計出從截面貫穿整流翼的長孔，孔徑大于輸入軸軸徑，輸入軸穿入其中，軸與整流翼之間保持空隙。

優選的，所述整流翼和尾部支撐桿暴露在風洞中的部分截面曲線為翼型曲線，且翼型曲線前緣朝向來流方向。支撐結構的數量越多，單個支撐結構的體積就會越小、對風洞內流場影響越小，但支撐能力會下降。為保證差速器的安裝穩定，同時避免支撐結構體積過大影響流場，所述整流翼和尾部支撐桿的總數量應為7～10個。

優選的，所述整流翼和尾部支撐桿的總數量為7個。