CN105137908A - 一种气流模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气流模拟装置，能够在一套设备上实现振动、吹气和加热三种功能。本发明的技术方案包括机架及设于机架内的振动机构、吹气机构、加热机构及电气控制机构，所述振动机构包括曲柄、连杆及滑轨支架，所述加热机构包括回转驱动机构、连接杆及加热器，所述吹气机构包括调节转盘、气嘴、输气管路及设于输气管路上的空压泵，所述电气控制机构包括PLC控制器。

Description

一种气流模拟装置

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种气流模拟装置。

背景技术

随着国内机电产业、激光产业以及各种新型产业的快速发展，各种设备的使用工况以及试验环境的要求也越来越严格，振动、气流、加热等一些基本的工作环境或试验环境更是必不可少，而通过对国内外模拟振动、吹气、加热等各种工作环境或试验环境的调研，了解到，目前国内外对于振动、吹气、加热等工作或试验环境的实现方式还停留在单一设备实现单一功能这一步，而且设备整体的外形尺寸过大，设备操控较为繁琐，不便于设备整体的运输以及操作。

发明内容

本发明提供了一种气流模拟装置，能够在一套设备上实现振动、吹气和加热三种功能。

本发明的技术方案在于：包括机架及设于机架内的振动机构、吹气机构、加热机构及电气控制机构，

所述振动机构包括曲柄、连杆及滑轨支架，所述滑轨支架上设有第一滑轨，所述连杆一端铰接有第一滑块，与第一滑轨配合连接，另一端与曲柄铰接,所述电气控制机构内设有驱动电机，所述曲柄与驱动电机主轴连接；所述滑轨支架上设有工件夹持部；

所述加热机构包括回转驱动机构、连接杆及加热器，所述回转驱动机构固定在机架上，连接杆一端连接加热器，另一端连接回转驱动机构，连接杆在回转驱动机构的驱动下带动加热器沿水平面回转；

所述吹气机构包括调节转盘、气嘴、输气管路及设于输气管路上的空压泵，所述调节转盘水平设置在机架上，其上设有一个通孔，所述输气管路从调节转盘下方穿过通孔与气嘴连接，转动调节转盘可调节气嘴的喷气方向。

所述电气控制机构包括PLC控制器，所述驱动电机、空压泵和加热器分别与PLC控制器连接，所述PLC控制器上通过接口电路连接有起振开关、吹气开关、加热开关、停机开关和急停开关。

作为上述方案的优选，所述滑轨支架下方设有与之不相连接且固定在机架上的第二滑轨，所述连杆上设有与第二滑轨配合连接的第二滑块。

作为上述方案的优选，所述滑轨支架上设有两条相互垂直的第一滑轨，每根连杆一端通过一个第一滑块连接一条第一滑轨，另一端连接分别一个曲柄，每个曲柄与一个驱动电机的主轴连接。

作为上述方案的优选，所述曲柄为T形结构，其纵向部与驱动电机主轴连接，水平部上端面设有沿水平部长度方向的凹槽，凹槽上方设有盖板，盖板中央设有沿凹槽长度方向贯通的长孔，所述盖板下端面为沿长孔长度方向均匀分布的锯齿形结构；所述曲柄与连杆之间设有连接机构，所述连接机构包括T形杆、上胀紧套、下胀紧套及螺母连接，所述T形杆水平部设于曲柄的凹槽内，其与盖板相对的端面也设有锯齿形结构，与盖板下端面锯齿形结构相契合；纵向部向上依次穿过长孔、下胀紧套、上胀紧套和螺母，所述T形杆纵向部上端外侧壁设有与螺母配合的外螺纹，所述连杆一端套设在上胀紧套外，可绕上胀紧套转动。

作为上述方案的优选，所述下胀紧套的外侧壁为圆锥面，上胀紧套内侧壁为与下胀紧套外侧壁贴合的圆锥面；所述T形杆的外螺纹上方设有防脱型R销。

作为上述方案的优选，所述振动机构和驱动电机之间设有一块固定在机架上的立板，所述驱动电机和回转驱动机构均固定在立板上，所述滑轨支架上的工件夹持部与加热器位于立板的同侧，所述调节转盘位于工件夹持部的下方，加热器位于工件夹持部和气嘴之间。

作为上述方案的优选，所述滑轨支架为直角三角形支架，两条第一滑轨分别位于两条直角边上。

作为上述方案的优选，所述气流模拟装置还包括能够与所述电气控制机构进行远程通讯的控制终端。

作为上述方案的优选，所述第一滑轨和第二滑轨均为直线滑轨，所述加热器为陶瓷加热器。

作为上述方案的优选，所述回转驱动机构包括一个电机，所述电机主轴与连接杆连接，带动连接杆转动。

本发明的有益效果在于：

1、该***有效实现振动、气流、气动热等外部环境的真实模拟，通过控制终端对各参数进行调节后，可实现一键启动各工况的模拟试验过程，并通过远程控制实现人机隔离，保证工作过程中对操作人员的有效保护。

2、通过结构简单、使用可靠的曲柄连杆机构实现大振幅、高频率的振动。通过直角三角形滑轨支架实现水平、垂直方向上的单向振动以及两方向的联动，为使执行机构的设计质量轻质化以减小动力源的负荷。

3、通过采用直线滑轨的结构，减小执行机构的运动阻力，实现机构高频率的往复运动，采用双直线滑轨对装的设计，增强了执行机构运动的运动稳定性，并减小导轨支架往复运动时对直线导轨所产生的冲击。

4、通过拔掉R型销，松开螺母至T型杆端面，敲击并移动T型杆，完成对曲柄长度的调节，从而实现振动机构振动轨迹的固定步距调节，从而完成对振幅的调节，调节方式方便易操作、可靠。

5、通过回转驱动机构带动连接杆在水平面内转动以调节加热器与工件之间的角度，调节过程方便易操作。

6、通过转动调节转盘以带动气嘴转动，即可完成吹气角度调节，通过更换气嘴，完成对吹气气压的调节，从而模拟各个方向的气流对工作环境的影响，方便易操作。

7、该***使用便携式控制终端，可对***的振动频率、振动时间、单方向振动或水平和垂直联动等功能实现远程操作和控制，并能实现水平、垂直振动频率的差异性调节，方便易操作。

8、通过安全性分析，将***控制电路模块与***驱动模块整合安装在机架内，节省***空间的同时实现电气与结构相统一。

9、通过控制终端控制加热器完成对目标物的加热与复位，模拟气动热的影响，控制方便易操作。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的立体图，此图中省略部分电气控制机构。

图3为本发明中振动机构的部分结构示意图。

图4为图3中曲柄和连杆之间的连接机构的结构示意图。

图5为本发明中电气控制机构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的实施例。

本实施例所述的气流模拟装置包括机架及设于机架内的振动机构3、吹气机构6、加热机构4及电气控制机构，如图1所示。

如图2和3所示，振动机构3包括曲柄15、连杆16及滑轨支架17，滑轨支架17上设有第一滑轨18，连杆16一端铰接有第一滑块20，与第一滑轨18配合连接，另一端与曲柄15铰接,电气控制机构内设有驱动电机14，曲柄15与驱动电机14主轴连接；滑轨支架17上设有工件夹持部19；

如图1和图2所示，加热机构4包括回转驱动机构、连接杆10及加热器9，回转驱动机构上设有电机11，回转驱动机构固定在机架上，连接杆一端连接加热器9，另一端连接电机11主轴，连接杆在电机11主轴的驱动下带动加热器9沿水平面回转；

如图1和图2所示，吹气机构6包括调节转盘7、气嘴8、输气管路12及设于输气管路上的空压泵(空压泵在附图中省略)，调节转盘7水平设置在机架1上，其上设有一个通孔，输气管路12从调节转盘7下方穿过通孔与气嘴8连接，转动调节转盘7可调节气嘴8的喷气方向。

电气控制机构包括PLC控制器，驱动电机、空压泵和加热器分别与PLC控制器连接，PLC控制器上通过接口电路连接有起振开关、吹气开关、加热开关、停机开关和急停开关，如图5所示。

在本实施例中，滑轨支架17下方设有与之不相连接且固定在机架上的第二滑轨22，连杆16上设有与第二滑轨22配合连接的第二滑块21。

在本实施例中，滑轨支架17上设有两条相互垂直的第一滑轨18，每根连杆16一端通过一个第一滑块20连接一条第一滑轨18，另一端连接分别一个曲柄15，每个曲柄15与一个驱动电机14的主轴连接。

在本实施例中，曲柄15为T形结构，其纵向部23与驱动电机14主轴连接，水平部24上端面设有沿水平部24长度方向的凹槽31，凹槽31上方设有盖板25，盖板25中央设有沿凹槽长度方向贯通的长孔，盖板25下端面为沿长孔长度方向均匀分布的锯齿形结构26；曲柄15与连杆16之间设有连接机构，连接机构包括T形杆27、上胀紧套29、下胀紧套30及螺母28连接，T形杆27的水平部24设于曲柄15的凹槽31内，其与盖板25相对的端面也设有锯齿形结构，与盖板25下端面锯齿形结构26相契合；纵向部向上依次穿过长孔、下胀紧套30、上胀紧套29和螺母28，T形杆27纵向部上端外侧壁设有与螺母28配合的外螺纹，连杆16一端套设在上胀紧套29外，可绕上胀紧套29转动。

在本实施例中，下胀紧套30的外侧壁为圆锥面，上胀紧套29内侧壁为与下胀紧套30外侧壁贴合的圆锥面；T形杆的外螺纹上方设有防脱型R销。

在本实施例中，振动机构3和驱动电机14之间设有一块固定在机架上的立板13，驱动电机14和回转驱动机构均固定在立板13上，滑轨支架17上的工件夹持部19与加热器9位于立板13的同侧，调节转盘7位于工件夹持部19的下方，加热器9位于工件夹持部19和气嘴8之间。

在本实施例中，滑轨支架17为直角三角形支架，两条第一滑轨18分别位于两条直角边上。

在本实施例中，气流模拟装置还包括能够与电气控制机构进行远程通讯的控制终端。

在本实施例中，第一滑轨18和第二滑轨22均为直线滑轨，加热器9为陶瓷加热器。

上述实施例的工作原理是：

本发明是在同一台设备上加装振动机构、吹气机构、加热机构及电气控制机构，从而为目标工件提供振动、吹气和加热的试验环境。

先将目标工件5装在滑轨支架的工件夹持部上，进行振动模拟时，打开起振开关，PLC控制器控制驱动电机启动，两台驱动电机分别通过曲柄、连杆带动第一滑块和第二滑块在第一滑轨和第二滑轨上滑动，以此带动滑轨支架的振动，从而使滑轨支架带动目标工件进行模拟振动。

通过控制终端设置驱动电机的转速，能够实现对振动频率的调节，设置驱动电机的转动时间，能够实现对振动时间的调节。

上述装置还能够实现对振幅的调节，即在振动机构复位后，卸下T形杆上的R销和螺母，使T形杆向下移动一段距离后，敲击T形杆，使T形杆在曲柄凹槽内平移指定距离，然后按照逆流程将T形杆锁紧，即可完成对振动振幅的调节。

进行吹气模拟时，打开吹气开关，启动空压泵对目标工件进行吹气模拟，通过更换不同型号的气嘴，可实现对吹气气压的调节。根据目标工件的位置，松开调节转盘中央的螺母，转动调节转盘，使调节转盘带动气嘴转动至气嘴的吹气方向与目标工件成指定角度后，完成对吹气角度的调节。

进行加热模拟时，在陶瓷加热器上设定加热温度和加热时间，通过控制终端控制回转加热机构上的电机带动连接杆在水平面内转动一定角度，然后对目标工件进行加热模拟。

该装置也可以同时进行振动、吹气和加热模拟。待***各参数设置、调节完毕，确定各安全联锁机构工作正常，无安全警示问题，通过控制终端开启***工作按钮，***按照设定参数开始工作，工作过程中可任意关闭某一功能。若第二次工作参数与第一次相同，可通过控制终端一键启动按钮，实现***按照前次设置参数工作。

振动机构，吹起机构、加热机构分别对应有各自的启动按钮，可实现不同的工作环境。

Claims (10)

1.一种气流模拟装置，其特征在于：包括机架及设于机架内的振动机构、吹气机构、加热机构及电气控制机构，

所述振动机构包括曲柄、连杆及滑轨支架，所述滑轨支架上设有第一滑轨，所述连杆一端铰接有第一滑块，与第一滑轨配合连接，另一端与曲柄铰接,所述电气控制机构内设有驱动电机，所述曲柄与驱动电机主轴连接；所述滑轨支架上设有工件夹持部；

所述加热机构包括回转驱动机构、连接杆及加热器，所述回转驱动机构固定在机架上，连接杆一端连接加热器，另一端连接回转驱动机构，连接杆在回转驱动机构的驱动下带动加热器沿水平面回转；

所述吹气机构包括调节转盘、气嘴、输气管路及设于输气管路上的空压泵，所述调节转盘水平设置在机架上，其上设有一个通孔，所述输气管路从调节转盘下方穿过通孔与气嘴连接，转动调节转盘可调节气嘴的喷气方向。

所述电气控制机构包括PLC控制器，所述驱动电机、空压泵和加热器分别与PLC控制器连接，所述PLC控制器上通过接口电路连接有起振开关、吹气开关、加热开关、停机开关和急停开关。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述滑轨支架下方设有与之不相连接且固定在机架上的第二滑轨，所述连杆上设有与第二滑轨配合连接的第二滑块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述滑轨支架上设有两条相互垂直的第一滑轨，每根连杆一端通过一个第一滑块连接一条第一滑轨，另一端连接分别一个曲柄，每个曲柄与一个驱动电机的主轴连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述曲柄为T形结构，其纵向部与驱动电机主轴连接，水平部上端面设有沿水平部长度方向的凹槽，凹槽上方设有盖板，盖板中央设有沿凹槽长度方向贯通的长孔，所述盖板下端面为沿长孔长度方向均匀分布的锯齿形结构；所述曲柄与连杆之间设有连接机构，所述连接机构包括T形杆、上胀紧套、下胀紧套及螺母连接，所述T形杆水平部设于曲柄的凹槽内，其与盖板相对的端面也设有锯齿形结构，与盖板下端面锯齿形结构相契合；纵向部向上依次穿过长孔、下胀紧套、上胀紧套和螺母，所述T形杆纵向部上端外侧壁设有与螺母配合的外螺纹，所述连杆一端套设在上胀紧套外，可绕上胀紧套转动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述下胀紧套的外侧壁为圆锥面，上胀紧套内侧壁为与下胀紧套外侧壁贴合的圆锥面；所述T形杆的外螺纹上方设有防脱型R销。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述振动机构和驱动电机之间设有一块固定在机架上的立板，所述驱动电机和回转驱动机构均固定在立板上，所述滑轨支架上的工件夹持部与加热器位于立板的同侧，所述调节转盘位于工件夹持部的下方，加热器位于工件夹持部和气嘴之间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述滑轨支架为直角三角形支架，两条第一滑轨分别位于两条直角边上。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述气流模拟装置还包括能够与所述电气控制机构进行远程通讯的控制终端。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的装置，其特征在于：所述第一滑轨和第二滑轨均为直线滑轨，所述加热器为陶瓷加热器。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述回转驱动机构包括一个电机，所述电机主轴与连接杆连接，带动连接杆转动。