一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，屬于測(cè)力【技術(shù)領(lǐng)域】，包括電機(jī)、螺旋槳以及傳感器天平，傳感器天平包括豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)以及水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)。電機(jī)的輸出軸穿過(guò)推拉力軸承座與螺旋槳連接。豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于電機(jī)的下方，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的下方。豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的豎直拉壓力傳感器，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的水平拉壓力傳感器。本發(fā)明提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，車載試驗(yàn)過(guò)程中即使出現(xiàn)意外沖擊和劇烈振動(dòng)導(dǎo)致的拉壓力傳感器部件損壞，也可以隨時(shí)更換，繼續(xù)使用。
【專利說(shuō)明】
一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)力【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣螺旋槳是把航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為飛行器推進(jìn)力的工具，在飛行器研究和設(shè)計(jì)過(guò)程中，螺旋槳的推力和扭矩?cái)?shù)據(jù)是其氣動(dòng)參數(shù)辨識(shí)的重要輸入條件，一般通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)或車載試驗(yàn)?zāi)M飛行工況，測(cè)量螺旋槳的氣動(dòng)性能數(shù)據(jù)，為研究和設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。
[0003]在進(jìn)行螺旋槳?jiǎng)討B(tài)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)有的測(cè)量裝置一般采用天平機(jī)構(gòu)。但是車載試驗(yàn)或者真實(shí)飛行試驗(yàn)時(shí)，推進(jìn)系統(tǒng)的螺旋槳、電機(jī)等部件會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)或者受到意外瞬時(shí)沖擊，導(dǎo)致天平機(jī)構(gòu)的測(cè)量精度較低，并且現(xiàn)有的天平機(jī)構(gòu)造價(jià)高、制造周期長(zhǎng)，在車載試驗(yàn)或者真實(shí)飛行試驗(yàn)中出現(xiàn)意外沖擊和劇烈振動(dòng)時(shí)，容易導(dǎo)致拉壓力傳感器部件損壞，損壞后難以更換，致使天平機(jī)構(gòu)無(wú)法再使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，旨在改善現(xiàn)有的螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置在車載試驗(yàn)或者真實(shí)飛行試驗(yàn)中，由于推進(jìn)系統(tǒng)的部件容易產(chǎn)生較大的振動(dòng)或者受到意外瞬時(shí)沖擊而導(dǎo)致測(cè)量精度較低，以及拉壓力傳感器部件容易損壞，損壞后難以更換，致使天平機(jī)構(gòu)無(wú)法再使用的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，包括電機(jī)、螺旋槳以及傳感器天平，所述傳感器天平包括豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)以及水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)；
[0007]所述電機(jī)的輸出軸穿過(guò)推拉力軸承座與所述螺旋槳連接；
[0008]所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述電機(jī)的下方，所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的下方；
[0009]所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的豎直拉壓力傳感器，所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的水平拉壓力傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括底板、連接下板以及水平拉壓力傳感器；
[0011]所述水平拉壓力傳感器與所述連接下板的一端可拆卸連接，所述底板設(shè)置于所述連接下板的下方，所述底板與所述連接下板滑動(dòng)連接，所述底板上設(shè)置有支撐座，所述水平拉壓力傳感器與所述支撐座可拆卸連接。
[0012]通過(guò)在所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)上設(shè)置所述底板、所述連接下板以及水平拉壓力傳感器，并將所述水平拉壓力傳感器通過(guò)所述支撐座與所述底板連接，使所述螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力能夠傳遞至所述連接下板，再經(jīng)所述連接下板傳遞至所述水平拉壓力傳感器，使所述水平拉壓力傳感器的內(nèi)部應(yīng)變片產(chǎn)生形變，從而測(cè)量推力。并且所述水平拉壓力傳感器能夠方便地分別與所述支撐座以及所述連接下板拆卸，便于拆裝。
[0013]進(jìn)一步地，所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)還包括蓋板和連接上板；
[0014]所述蓋板與所述電機(jī)的下側(cè)連接，所述連接上板的下側(cè)與所述連接下板的上側(cè)連接；
[0015]所述豎直拉壓力傳感器設(shè)置于所述蓋板與所述連接上板之間，所述豎直拉壓力傳感器分別與所述蓋板以及所述連接上板可拆卸。
[0016]通過(guò)在所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置所述蓋板和所述連接上板，并將所述豎直拉壓力傳感器分別與所述蓋板以及所述連接上板可拆卸，使所述螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩經(jīng)傳遞使所述蓋板受到豎直拉壓力，豎直拉壓力經(jīng)所述蓋板傳遞給所述豎直拉壓力傳感器，使所述豎直拉壓力傳感器的內(nèi)部應(yīng)變片產(chǎn)生形變，從而測(cè)量出豎直拉壓力，再經(jīng)過(guò)換算得出扭矩。并且所述豎直拉壓力傳感器能夠方便地分別與所述蓋板以及所述連接上板拆卸，便于拆裝。
[0017]進(jìn)一步地，所述連接下板的下側(cè)設(shè)置有滑塊，所述底板上設(shè)置有直線滑軌，所述滑塊與所述直線滑軌滑動(dòng)連接。
[0018]現(xiàn)有的用于所述螺旋槳的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)的天平機(jī)構(gòu)由于存在多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，各自由度之間具有干擾，嚴(yán)重影響了所述螺旋槳的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的測(cè)量精度。通過(guò)在所述連接下板的下側(cè)設(shè)置有所述滑塊，所述底板上設(shè)置所述直線滑軌，所述滑塊與所述直線滑軌相互配合，使得所述連接下板與所述底板單自由度滑動(dòng)，可排除各自由度之間的干擾，提高測(cè)量精度。
[0019]進(jìn)一步地，所述直線滑軌為兩條，分別設(shè)置于所述底板的相對(duì)的兩側(cè)，所述滑塊為四個(gè)，兩兩對(duì)稱設(shè)置。通過(guò)設(shè)置兩條所述直線滑軌，兩兩對(duì)稱設(shè)置的四個(gè)所述滑塊，使所述滑塊與所述滑軌的滑動(dòng)效果更好，進(jìn)一步保證了所述連接下板沿著推力的方向在所述底板上運(yùn)動(dòng)。
[0020]進(jìn)一步地，所述滑塊上設(shè)置有燕尾滑槽，所述直線滑軌上設(shè)置有與所述滑槽配合的凸起。通過(guò)設(shè)置所述燕尾滑槽，保證了所述連接下板沿著推力的方向在所述底板上運(yùn)動(dòng)。
[0021]進(jìn)一步地，所述滑槽與所述凸起之間設(shè)置有滾珠。通過(guò)設(shè)置所述滾珠，使滑動(dòng)效果更好。
[0022]進(jìn)一步地，所述支撐座為I形，所述支撐座I形的一邊與所述水平拉壓力傳感器可拆卸連接，另一邊與所述底板連接。
[0023]通過(guò)將所述支撐座設(shè)置為I形，能夠更好地將所述水平拉壓力傳感器與所述底板連接。
[0024]進(jìn)一步地，所述電機(jī)下側(cè)設(shè)置有電機(jī)底座，所述電機(jī)底座通過(guò)斜板與所述推拉力軸承座連接，所述電機(jī)底座的下側(cè)與所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)連接。
[0025]通過(guò)設(shè)置所述電機(jī)底座，使所述電機(jī)底座通過(guò)所述斜板對(duì)所述推拉力軸承座起到支撐作用，并且能夠?qū)⒘鬟f給所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)。
[0026]進(jìn)一步地，所述豎直拉壓力傳感器為四塊，分別設(shè)置于所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的四個(gè)角。通過(guò)將所述豎直拉壓力傳感器設(shè)置為四塊，并且分設(shè)至所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的四個(gè)角，使得各個(gè)豎直拉壓力傳感器受到的作用力大小相等。同時(shí)豎直拉壓力傳感器對(duì)稱安裝，各個(gè)傳感器受到的振動(dòng)影響相互抵消，減小了螺旋槳扭矩測(cè)量誤差。
[0027]本發(fā)明提供了一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，在這種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置上設(shè)置了電機(jī)、螺旋槳以及傳感器天平，傳感器天平包括豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)以及水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)。電機(jī)的輸出軸穿過(guò)推拉力軸承座與螺旋槳連接。豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于電機(jī)的下方，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的下方。豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的豎直拉壓力傳感器，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的水平拉壓力傳感器。
[0028]在使用這種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置時(shí)，首先將這種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置安裝于汽車上，然后啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)推拉力軸承座帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力通過(guò)傳遞使水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的水平拉壓力傳感器產(chǎn)生形變，水平拉壓力傳感器能夠測(cè)量螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力。螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩使豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的豎直拉壓力傳感器產(chǎn)生形變，豎直拉壓力傳感器能夠測(cè)量豎直拉壓力，再通過(guò)換算得到螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩。
[0029]因此本發(fā)明提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置通過(guò)將豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)和水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)組合形成傳感器天平，能夠同時(shí)測(cè)量螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力和扭矩，并且豎直拉壓力傳感器和水平拉壓力傳感器均是可拆卸的，即使在車載試驗(yàn)中受到意外沖擊和劇烈振動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞，也能夠輕易進(jìn)行更換，不會(huì)影響傳感器天平的正常使用。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0030]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的傳感器天平的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的受力示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的受力示意圖。
[0036]附圖標(biāo)記匯總:
[0037]101-電機(jī)；102-螺旋槳；103-推拉力軸承座；104-電機(jī)底座；105-斜板；
[0038]201-豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)；202-豎直拉壓力傳感器；203-蓋板；204-連接上板；
[0039]301-水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)；302-水平拉壓力傳感器；303-底板；304-連接下板；305-支撐座；306-滑塊；307-直線滑軌。
【具體實(shí)施方式】
[0040]空氣螺旋槳是把航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為飛行器推進(jìn)力的工具，在飛行器研究和設(shè)計(jì)過(guò)程中，螺旋槳的推力和扭矩?cái)?shù)據(jù)是其氣動(dòng)參數(shù)辨識(shí)的重要輸入條件，一般通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)或車載試驗(yàn)?zāi)M飛行工況，測(cè)量螺旋槳的氣動(dòng)性能數(shù)據(jù)，為研究和設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。
[0041]本發(fā)明的發(fā)明人在進(jìn)行螺旋槳?jiǎng)討B(tài)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的測(cè)量裝置一般采用天平機(jī)構(gòu)，在車載試驗(yàn)或者真實(shí)飛行試驗(yàn)中，推進(jìn)系統(tǒng)的螺旋槳、電機(jī)等部件會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)或者受到意外瞬時(shí)沖擊，導(dǎo)致天平機(jī)構(gòu)的測(cè)量精度較低，并且現(xiàn)有的天平機(jī)構(gòu)造價(jià)高、制造周期長(zhǎng)，在車載試驗(yàn)或者真實(shí)飛行試驗(yàn)中出現(xiàn)意外沖擊和劇烈振動(dòng)時(shí)，容易導(dǎo)致拉壓力傳感器部件損壞，損壞后難以更換，致使天平機(jī)構(gòu)無(wú)法再使用。
[0042]鑒于此，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，將豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201和水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301組合形成傳感器天平，能夠同時(shí)測(cè)量螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力和扭矩，并且豎直拉壓力傳感器202和水平拉壓力傳感器302均是可拆卸的，即使在車載試驗(yàn)中受到意外沖擊和劇烈振動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞，也能夠輕易進(jìn)行更換，不會(huì)影響傳感器天平的正常使用。
[0043]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0044]實(shí)施例1
[0045]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例1提供了一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，主要運(yùn)用于車載試驗(yàn)中進(jìn)行螺旋槳102動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。
[0046]該組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置包括電機(jī)101、螺旋槳102以及傳感器天平。傳感器天平包括豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201以及水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301。電機(jī)101的輸出軸穿過(guò)推拉力軸承座103與螺旋槳102連接。豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201設(shè)置于電機(jī)101的下方，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301設(shè)置于豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201的下方。豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201包括可拆卸的豎直拉壓力傳感器202，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301包括可拆卸的水平拉壓力傳感器302。
[0047]在使用這種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置時(shí)，首先將這種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置安裝于汽車上，然后啟動(dòng)電機(jī)101，電機(jī)101的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)推拉力軸承座103帶動(dòng)螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力通過(guò)傳遞使水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301的水平拉壓力傳感器302的內(nèi)部應(yīng)變片產(chǎn)生形變，水平拉壓力傳感器302能夠測(cè)量螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力。螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩使豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201的豎直拉壓力傳感器202的內(nèi)部應(yīng)變片產(chǎn)生形變，豎直拉壓力傳感器202能夠測(cè)量豎直拉壓力，再通過(guò)換算得到螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩。
[0048]因此本發(fā)明提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置通過(guò)將豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201和水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301組合形成傳感器天平，能夠同時(shí)測(cè)量螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力和扭矩，并且豎直拉壓力傳感器202和水平拉壓力傳感器302均是可拆卸的，即使在車載試驗(yàn)中受到意外沖擊和劇烈振動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞，也能夠輕易進(jìn)行更換，不會(huì)影響傳感器天平的正常使用。
[0049]實(shí)施例2
[0050]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的傳感器天平的結(jié)構(gòu)示意圖；請(qǐng)參閱圖2和圖3，本發(fā)明實(shí)施例2提供了一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，該組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置包含實(shí)施例1提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的全部技術(shù)特征，并且實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置還包括以下技術(shù)特征:
[0051]請(qǐng)參閱圖2和圖3，水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301包括底板303、連接下板304以及水平拉壓力傳感器302。水平拉壓力傳感器302與連接下板304的一端可拆卸連接，底板303設(shè)置于連接下板304的下方，底板303與連接下板304滑動(dòng)連接，底板303上設(shè)置有支撐座305，水平拉壓力傳感器302與支撐座305可拆卸連接。
[0052]通過(guò)在水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301上設(shè)置底板303、連接下板304以及水平拉壓力傳感器302，并將水平拉壓力傳感器302通過(guò)支撐座305與底板303連接，使螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力能夠傳遞至連接下板304，再經(jīng)連接下板304傳遞至水平拉壓力傳感器302，使水平拉壓力傳感器302的內(nèi)部應(yīng)變片產(chǎn)生形變，從而測(cè)量推力。并且水平拉壓力傳感器302能夠方便地分別與支撐座305以及連接下板304拆卸，便于拆裝。
[0053]請(qǐng)參閱圖2和圖3，豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201還包括蓋板203和連接上板204。蓋板203與電機(jī)101的下側(cè)連接，連接上板204的下側(cè)與連接下板304的上側(cè)連接。豎直拉壓力傳感器202設(shè)置于蓋板203與連接上板204之間，豎直拉壓力傳感器202分別與蓋板203以及連接上板204可拆卸。
[0054]通過(guò)在豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201設(shè)置蓋板203和連接上板204，并將豎直拉壓力傳感器202分別與蓋板203以及連接上板204可拆卸，使螺旋槳102轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩經(jīng)傳遞使蓋板203受到豎直拉壓力，豎直拉壓力經(jīng)蓋板203傳遞給豎直拉壓力傳感器202，使豎直拉壓力傳感器202的內(nèi)部應(yīng)變片產(chǎn)生形變，從而測(cè)量出豎直拉壓力，再經(jīng)過(guò)換算得出扭矩。并且豎直拉壓力傳感器202能夠方便地分別與蓋板203以及連接上板204拆卸，便于拆裝。
[0055]豎直拉壓力傳感器202和水平拉壓力傳感器302結(jié)構(gòu)相同，均為兩端的端面平滑，帶有內(nèi)螺旋紋的連接孔，同時(shí)根據(jù)螺旋槳102的推力和扭矩大小選擇合適的量程。
[0056]請(qǐng)參閱圖2和圖3，連接下板304的下側(cè)設(shè)置有滑塊306，底板303上設(shè)置有直線滑軌307，滑塊306與直線滑軌307滑動(dòng)連接。直線滑軌307和滑塊306根據(jù)螺旋槳102推進(jìn)系統(tǒng)的重量采用合適的預(yù)壓配合，有利于提高直線滑軌307的剛性和消除間隙。
[0057]現(xiàn)有的用于螺旋槳102的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)的天平機(jī)構(gòu)由于存在多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，各自由度之間具有干擾，嚴(yán)重影響了螺旋槳102的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的測(cè)量精度。通過(guò)在連接下板304的下側(cè)設(shè)置有滑塊306，底板303上設(shè)置直線滑軌307，滑塊306與直線滑軌307相互配合，使得豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201與底板303之間的相對(duì)位移自由度被限制在與螺旋槳102的軸線平行的方向，為單自由度滑動(dòng)，可排除各自由度之間的干擾，提高測(cè)量精度。
[0058]請(qǐng)參閱圖3，直線滑軌307為兩條，分別設(shè)置于底板303的相對(duì)的兩側(cè)，滑塊306為四個(gè)，兩兩對(duì)稱設(shè)置。通過(guò)設(shè)置兩條直線滑軌307，兩兩對(duì)稱設(shè)置的四個(gè)滑塊306，使滑塊306與滑軌的滑動(dòng)效果更好，進(jìn)一步保證了連接下板304沿著推力的方向在底板303上運(yùn)動(dòng)。
[0059]滑塊306上設(shè)置有燕尾滑槽，直線滑軌307上設(shè)置有與滑槽配合的凸起。通過(guò)設(shè)置燕尾滑槽，保證了連接下板304沿著推力的方向在底板303上運(yùn)動(dòng)。
[0060]滑槽與凸起之間設(shè)置有滾珠。通過(guò)設(shè)置滾珠，使滑動(dòng)效果更好。
[0061]請(qǐng)參閱圖2，支撐座305為[形，支撐座3051形的一邊與水平拉壓力傳感器302可拆卸連接，另一邊與底板303連接。
[0062]通過(guò)將支撐座305設(shè)置為I形，能夠更好地將水平拉壓力傳感器302與底板303連接。
[0063]請(qǐng)參閱圖2，電機(jī)101下側(cè)設(shè)置有電機(jī)底座104，電機(jī)底座104通過(guò)斜板105與推拉力軸承座103連接，電機(jī)底座104的下側(cè)與豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201連接。
[0064]通過(guò)設(shè)置電機(jī)底座104，使電機(jī)底座104通過(guò)斜板105對(duì)推拉力軸承座103起到支撐作用，并且能夠?qū)⒘鬟f給豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201。
[0065]作為優(yōu)選，本實(shí)施例中的豎直拉壓力傳感器202為四塊，分別設(shè)置于豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201的四個(gè)角。通過(guò)將豎直拉壓力傳感器202設(shè)置為四塊，并且分設(shè)至豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201的四個(gè)角，使得各個(gè)豎直拉壓力傳感器202受到的作用力大小相等。同時(shí)豎直拉壓力傳感器202對(duì)稱安裝，各個(gè)傳感器受到的振動(dòng)影響相互抵消，減小了螺旋槳102
扭矩測(cè)量誤差。
[0066]豎直拉壓力傳感器202和水平拉壓力傳感器302均通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與電腦相連，數(shù)據(jù)采集卡將豎直拉壓力傳感器202和水平拉壓力傳感器302的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給電腦進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。
[0067]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置在測(cè)量螺旋槳102推力和扭矩時(shí)進(jìn)行受力分析，并對(duì)推力和扭矩的計(jì)算作詳細(xì)說(shuō)明。為便于說(shuō)明以及便于計(jì)算，本實(shí)施例中豎直拉壓力傳感器202和水平拉壓力傳感器302結(jié)構(gòu)相同，并且豎直拉壓力傳感器202采用四塊，水平拉壓力傳感器302采用一塊。
[0068]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201的受力示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置的水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)301的受力示意圖；請(qǐng)參閱圖4和圖5，待測(cè)螺旋槳102產(chǎn)生的推力？和扭矩1通過(guò)推拉力軸承座103、電機(jī)101間接作用于傳感器天平。其中，水平推力？作用于傳感器天平，轉(zhuǎn)化為傳感器天平整體彎矩，1號(hào)、3號(hào)豎直拉壓力傳感器202受到豎直向上的推力分別為？”？3，2號(hào)、4號(hào)豎直拉壓力傳感器202受到豎直向下的壓力分別為？2、？4 ；扭矩1作用于傳感器天平上，轉(zhuǎn)化為傳感器天平整體扭矩，1號(hào)、4號(hào)豎直拉壓力傳感器202受到豎直向上的推力％、04，2號(hào)、3號(hào)豎直拉壓力傳感器202受到豎直向下的壓力02、03。由于四個(gè)豎直拉壓力傳感器202兩兩軸向?qū)ΨQ，1號(hào)和3號(hào)豎直拉壓力傳感器202由于螺旋槳102推力？受到的拉壓力大小相同，方向相同；由于扭矩1受到的拉壓力大小相等，方向相反。
[0069]因此，根據(jù)上述分析過(guò)程，有如下方程:
[0070]= ^ 1111^11 = ？3 =八口31尺31 ⑴
[0071]=八 1112尺12 = -? =-八 1132尺32 (2)
[0072]厶 1^+厶 1112 =厶 (3)
[0073]厶 1131十厶 1132 =厶 113 (4)
[0074]聯(lián)立公式⑴?⑷求解可得:
[0075]厶 1112 =尺32 (尺。厶 II「尺31 厶 11^) / (^11^32^^31^12) (5)
[0076]厶 II。=厶 II「厶 1112 (6)
[0077]八口32 =尺 12 (^31 厶 4—尺 11 厶口 1) / (尺 11^32+^31^12) (7)
[0078]厶 131 =厶。3-厶 ^32 (8)
[0079]同理可得八121、八141、八隊(duì)2、八142均有類似表達(dá)式。
[0080]傳感器天平上部分推力？和扭矩1的使用公式如下:
[0081]？=(尺^(guò)厶[^+尺於氺厶1131—尺21氺厶1121—尺41氺厶口“)/扭卜 (9)
[0082]1=(尺 12氺厶 1112十尺42?1? 厶 1142—尺22?1? 厶 1122—尺32?1? 厶 1)32)/4 (10)
[0083]式中:八八121、為傳感器天平受拉壓載荷時(shí)四個(gè)豎直拉壓力傳感器202電壓信號(hào)相對(duì)變化量，八。12、八隊(duì)2、八％2、八％2為傳感器天平受扭轉(zhuǎn)載荷時(shí)四個(gè)豎直拉壓力傳感器202電壓信號(hào)相對(duì)變化量，八％、八隊(duì)、八仏、為各個(gè)豎直拉壓力傳感器202受載荷時(shí)總的相對(duì)變化量；1^、尺21、? ^41為豎直拉壓力傳感器202對(duì)應(yīng)的推力系數(shù)，尺12、尺22、1？32、‘為豎直拉壓力傳感器202對(duì)應(yīng)的扭矩系數(shù)。
[0084]其中，。為待測(cè)螺旋槳102推力間接作用于傳感器天平的力臂修正系數(shù)，待測(cè)螺旋槳102推力值轉(zhuǎn)換為傳感器天平整體彎矩大小，與作用力臂距離長(zhǎng)短有關(guān)，由于不同大小的電機(jī)101高度不同，即待測(cè)螺旋槳102軸向力作用于傳感器中心的力臂長(zhǎng)短不同，因此對(duì)于不同的電機(jī)101，傳感器天平測(cè)得的拉力結(jié)果需要乘以。進(jìn)行轉(zhuǎn)換，影響了天平的準(zhǔn)確性和通用性，本發(fā)明不使用豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)201測(cè)量螺旋槳102推力。
[0085]請(qǐng)參閱圖5，所以，待測(cè)螺旋槳102推力由于力的傳遞性最終作用于5號(hào)水平拉壓力傳感器302，并與傳感器受到的作用力？5大小相等方向相反。因此，待測(cè)螺旋槳102的推力大小為:
[0086]？ = ？5 = 1？5^? ^ 115 (11)
[0087]其中，％為水平拉壓力傳感器302對(duì)應(yīng)的推力系數(shù)，為水平拉壓力傳感器302受載荷時(shí)總的相對(duì)變化量；通過(guò)標(biāo)定裝置可以得到傳感器天平的推力系數(shù)和扭矩系數(shù)。
[0088]由此，本實(shí)施例提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置能夠測(cè)量螺旋槳102產(chǎn)生的推力和扭矩。
[0089]經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)證明，本發(fā)明在1米標(biāo)準(zhǔn)螺旋槳102的靜拉力實(shí)驗(yàn)中使用，與風(fēng)洞中應(yīng)變天平測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，平均相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，說(shuō)明本發(fā)明可行。
[0090]本實(shí)施例提供的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，在工程應(yīng)用中攜帶方便，通用性好。外場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中如果出現(xiàn)意外沖擊和劇烈振動(dòng)導(dǎo)致的拉壓力傳感器部件損壞，可以隨時(shí)更換，繼續(xù)使用。并且由于直線滑軌307和滑塊306限定了單方向的自由度和位移，有效減少軸向推力的測(cè)量誤差。
[0091]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，包括電機(jī)、螺旋槳以及傳感器天平，所述傳感器天平包括豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)以及水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)； 所述電機(jī)的輸出軸穿過(guò)推拉力軸承座與所述螺旋槳連接； 所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述電機(jī)的下方，所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的下方； 所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的豎直拉壓力傳感器，所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括可拆卸的水平拉壓力傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述水平拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括底板、連接下板以及水平拉壓力傳感器； 所述水平拉壓力傳感器與所述連接下板的一端可拆卸連接，所述底板設(shè)置于所述連接下板的下方，所述底板與所述連接下板滑動(dòng)連接，所述底板上設(shè)置有支撐座，所述水平拉壓力傳感器與所述支撐座可拆卸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)還包括蓋板和連接上板； 所述蓋板與所述電機(jī)的下側(cè)連接，所述連接上板的下側(cè)與所述連接下板的上側(cè)連接； 所述豎直拉壓力傳感器設(shè)置于所述蓋板與所述連接上板之間，所述豎直拉壓力傳感器分別與所述蓋板以及所述連接上板可拆卸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述連接下板的下側(cè)設(shè)置有滑塊，所述底板上設(shè)置有直線滑軌，所述滑塊與所述直線滑軌滑動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述直線滑軌為兩條，分別設(shè)置于所述底板的相對(duì)的兩側(cè)，所述滑塊為四個(gè)，兩兩對(duì)稱設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述滑塊上設(shè)置有燕尾滑槽，所述直線滑軌上設(shè)置有與所述滑槽配合的凸起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述滑槽與所述凸起之間設(shè)置有滾珠。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述支撐座為L(zhǎng)形，所述支撐座L形的一邊與所述水平拉壓力傳感器可拆卸連接，另一邊與所述底板連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述電機(jī)下側(cè)設(shè)置有電機(jī)底座，所述電機(jī)底座通過(guò)斜板與所述推拉力軸承座連接，所述電機(jī)底座的下側(cè)與所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式螺旋槳推力扭矩測(cè)量裝置，其特征在于，所述豎直拉壓力傳感器為四塊，分別設(shè)置于所述豎直拉壓力測(cè)量機(jī)構(gòu)的四個(gè)角。
【文檔編號(hào)】G01M9/06GK104316290SQ201410652280
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】焦俊, 宋筆鋒, 張玉剛, 李育斌, 朱紅 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)