本發(fā)明涉及流體機械實驗測試領域，具體地說，涉及一種基于圓柱坐標系的流場測量裝置。

背景技術：

在流體機械領域，實驗技術一直是評估流體機械性能的重要手段。為了充分評估流體機械的性能，需要對流過流體機械的氣流流場中的多個點進行測量，獲得氣流的總壓、氣流速度方向等參數。

在發(fā)明專利201410727214.9中公開了一種流場氣流測試方式，該專利采用在測試空間內設置多個測試點，檢測每個測試點處的氣流沿多個測試方向的一維速度的方法，獲得了流場中多個點的氣流信息。這種流場氣流測試方法的不足是在測試過程中需要布置大量的探針，測試成本高，而且探針太多對氣流的干擾也比較大。

在專利201521043853.x中公開了一種流場氣流測試方法，該流場氣流測試方法只采用一個探針，在驅動機構的帶動下可實現沿直線移動，測量流場多個點的氣流參數。該方法的缺點是:流體機械中更為常用的坐標系是圓柱坐標系，但是該方法的驅動機構無法沿圓柱坐標系移動，尤其是無法實現沿徑向、周向的移動。

技術實現要素：

為了避免現有技術存在的不足，本發(fā)明提出一種基于圓柱坐標系的流場測量裝置。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括絲杠直線導軌、探針夾具、三孔探針、大齒輪、小齒輪、手搖蝸輪蝸桿減速器、圓弧導軌、導軌底座，所述絲杠直線導軌位于大齒輪上部并與大齒輪通過螺栓固連，絲杠直線導軌沿大齒輪徑向安裝；

所述大齒輪為圓環(huán)形，外側圓周有齒，大齒輪固定在圓弧導軌的滑塊上，且與圓弧導軌同軸心，圓弧導軌安裝在圓環(huán)形導軌底座上，手搖蝸輪蝸桿減速器固定在支架上位于大齒輪側邊,所述小齒輪安裝在手搖蝸輪蝸桿減速器輸出軸上，小齒輪與大齒輪嚙合；

所述探針夾具為l形平板，一端加工有螺孔，探針夾具與絲杠直線導軌上的滑塊通過螺絲連接，另一端連接有夾頭用于裝夾三孔探針；大齒輪在小齒輪的驅動下轉動，帶動絲杠直線導軌和三孔探針，使三孔探針實現周向移動。

所述圓弧導軌由兩條圓弧軌道拼接成圓環(huán)軌道，軌道上均布四個滑塊，每個滑塊上有四個螺孔。

所述探針采用三孔探針或五孔探針、或總壓探針。

所述大齒輪為環(huán)形齒輪或扇環(huán)形齒輪。

有益效果

本發(fā)明提出的一種基于圓柱坐標系的流場測量裝置,用于測量氣流參數的探針通過探針夾具固定在可鎖死直線導軌的滑塊上，可鎖死直線導軌沿大齒輪徑向固定安裝，大齒輪固定在圓弧導軌的滑塊上，且與圓弧導軌同軸心，圓弧導軌固定在導軌底座上，底座和其它支撐結構固定，手搖蝸輪蝸桿減速器安裝在支架上位于大齒輪側邊,小齒輪安裝在手搖蝸輪蝸桿減速器輸出軸上，小齒輪與大齒輪嚙合，帶動大齒輪轉動。通過圓弧導軌與直線導軌的配合，實現探針沿徑向和周向的移動。通過一根探針完成整個流場的測量，有效地減少測量所需探針數量，降低了測量成本，減少對氣流的干擾。

本發(fā)明基于圓柱坐標系的流場測量裝置,具有結構簡單,使用操作方便的特點。

附圖說明

下面結合附圖和和實施方式對本發(fā)明一種基于圓柱坐標系的流場測量裝置作進一步詳細說明。

圖1為本發(fā)明基于圓柱坐標系的流場測量裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明基于圓柱坐標系的流場測量裝置左視圖。

圖3為圖1a-a向剖視圖。

圖中:

1.絲杠直線導軌2.探針夾具3.三孔探針4.大齒輪5.小齒輪6.手搖蝸輪蝸桿減速器7.圓弧導軌8.導軌底座

具體實施方式

本實施實例是一種基于圓柱坐標系的流場測量裝置。

參閱圖1、圖2和圖3，本實施實例基于圓柱坐標系的流場測量裝置，由絲杠直線導軌1、探針夾具2、三孔探針3、大齒輪4、小齒輪5、手搖蝸輪蝸桿減速器6、圓弧導軌7、導軌底座8組成；其中，絲杠直線導軌1位于大齒輪4上部并與大齒輪4通過螺栓固定連接，絲杠直線導軌1沿大齒輪4徑向安裝，三孔探針3通過探針夾具2固定在絲杠直線導軌1的滑塊上。

大齒輪4為圓環(huán)形，外側圓周有齒，大齒輪4固定在圓弧導軌7的滑塊上，且與圓弧導軌7同軸心，圓弧導軌7固定安裝在圓環(huán)形導軌底座8上，手搖蝸輪蝸桿減速器6固定在支架上位于大齒輪4側邊，小齒輪5安裝在手搖蝸輪蝸桿減速器6輸出軸上，小齒輪5與大齒輪4嚙合并帶動大齒輪轉動。

探針夾具2為l形平板，一端加工有螺孔，探針夾具2與絲杠直線導軌1上的滑塊通過螺絲連接，另一端連接有夾頭用于裝夾三孔探針3。

大齒輪4在小齒輪5的驅動下產生轉動，帶動絲杠直線導軌1進而帶動三孔探針3，使三孔探針3實現周向移動。

工作原理:

三孔探針3通過探針夾具2固定在絲杠直線導軌1的滑塊上，通過轉動絲杠直線導軌1的搖把，使三孔探針3沿著絲杠直線導軌1移動，絲杠直線導軌1底部有螺母，通過螺絲固定在大齒輪4上，固定的時候需要保證絲杠方向沿著徑向，則三孔探針3的移動方向即沿著徑向，實現三孔探針3的徑向移動。本實例所選擇的圓弧導軌7上有四個滑塊，滑塊上有螺孔，導軌自身上有沉孔，先將大齒輪4通過螺絲固定在圓弧導軌7的滑塊上，然后再將螺絲穿過圓弧導軌7的沉孔，將其固定在導軌底座8上，導軌底座8和其它支撐結構固定，限定其位置，實現約束大齒輪4的自由度，使其只剩下轉動自由度；大齒輪4在小齒輪5的驅動下產生轉動，帶動手搖絲杠直線導軌1進而帶動三孔探針3，使三孔探針3實現了周向移動。小齒輪5安裝在手搖蝸輪蝸桿減速器6上，與大齒輪4嚙合，在轉動手搖蝸輪蝸桿減速器6的搖把時，大齒輪4轉動，同時由于蝸輪蝸桿減速器自身具有自鎖功能，在操作人員不轉動的時候能保證大齒輪4的位置固定。

絲杠直線導軌1由絲杠直線導軌、自制的鎖緊裝置和搖把組成，絲杠直線導軌由絲杠、底座和滑塊組成，轉動絲杠，滑塊在底座上產生直線運動。鎖緊裝置內部有一根軸，軸的一端通過聯(lián)軸器連接絲杠，另一端連接搖把，鎖緊裝置上通過設置鎖死螺絲，旋緊鎖死螺絲后螺絲頂住軸，從而使絲杠無法轉動，則絲杠直線導軌的滑塊不會移動。

探針夾具2由夾具支板和夾頭組成，夾具支板為一l形平板，一端通過開孔用螺絲與手搖絲杠直線導軌1上的滑塊連接，另一端與夾頭連接，夾頭用于夾緊三孔探針3；本實例采用的夾頭上的探針開孔平行于夾具支板平面，夾頭夾緊探針后探針桿平行于夾具支板平面，調整探針頭朝向可以使之對準徑向的氣流。

本實施例中探針采用三孔探針，或采用五孔探針或總壓探針。

大齒輪4為圓環(huán)形，外側圓周有齒，垂直面向下方向間隔90度開四組沉孔，每組四個孔，分別與圓弧導軌7的四個滑塊連接；垂直面向上對稱開有兩組沉孔，每組四個孔，其中一組用于與絲杠直線導軌1連接，另一組備用，可再增加一套絲杠直線導軌1。小齒輪5單邊輪轂凸起，凸起部分有緊定螺栓固定孔和鍵槽。

手搖蝸輪蝸桿減速器6由渦輪蝸桿減速器和搖把組成，搖把安裝在蝸輪蝸桿減速器輸入軸，蝸輪蝸桿減速器輸出軸上安裝小齒輪5。蝸輪蝸桿減速器底部有螺紋孔，需要通過其它固定結構安裝在可以使小齒輪5與大齒輪4嚙合的位置。

圓弧導軌7由兩條圓弧軌道拼接而成一個360度的軌道，軌道上有均布的貫通沉孔可用于通過螺絲固定，軌道上設置有四個滑塊，每個滑塊上加工有四個螺孔。

導軌底座8為一圓環(huán)形，導軌底座8外側有三個固定位，用于和其它支架連接，固定在被測對象合適的位置。導軌底座8上有均勻分布的螺孔，通過螺絲與圓弧導軌7固定。