CN108871773B - 一种直升机电动尾部减速器试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机电动尾部减速器试验台，电动尾部减速器包括一体式的电机和减速器，试验台包括径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置、升降机构及控制装置，通过升降机构驱动升降架升降；径向加载装置包括径向加载轴承、径向加载板、径向加载杆、压力传感器；轴向加载装置包括轴向加载轴承以及左右设置的固定板、活动板；转矩加载装置包括磁粉制动器，磁粉制动器的输入端与第二测量轴相连接，通过磁粉制动器对第二测量轴施加负载转矩；转速测量装置包括转速测量仪，通过转速测量仪来测量电动尾部减速器的电机转速。本发明的优点：能模拟直升机电动尾部减速器真实的工作条件，测试出电机的各项性能参数。

Description

一种直升机电动尾部减速器试验台

技术领域

本发明涉及电机试验技术领域，尤其涉及的是一种直升机电动尾部减速器试验台。

背景技术

电动直升机作为取代传统的直升机的新型产品，具有质量轻，飞行行程远，运动平稳等特点。直升机在军事领域应用比较广泛。根据军事报道无人机的质量如果可以减少1g，无人机的飞行行程就可以增加1km，因此降低无人机整体的质量是一个急需解决的难题，对巩固我国的国防实力具有重要的意义。直升机电动尾部减速器作为直升机的关键零部件，具有效率高，体积小，结构紧凑等特性。直升机电动尾部减速器所占有的质量较大，一般减少直升机的质量通过设计新形直升机电动尾部减速器。对于不同的直升机电动尾部减速器一般通过实验台架测试性能。

直升机电动尾部减速器试验研究方向主要是电机的效率，控制器的精度等几个方面。试验系统根据试验项目的不同改变不同的形式，并采集相关的输入、输出信号。直升机电动尾部减速器是将电机和减速器集成在一起的一体化结构。

现在，国内外针对不同减速器、变速器设计了的试验台，然而缺少针对一体化的电机减速器的试验台。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种直升机电动尾部减速器试验台。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种直升机电动尾部减速器试验台，所述电动尾部减速器包括一体式的电机和减速器，所述试验台包括径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置、升降机构及控制装置，所述控制装置分别与径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置和升降机构电性连接，所述电动尾部减速器安装在升降架上，通过所述升降机构驱动所述升降架升降，所述电动尾部减速器的输出轴沿水平方向向右伸出并通过第一联轴器连接有第一测量轴，所述第一测量轴右端通过第二联轴器连接有第二测量轴，

所述径向加载装置包括径向加载轴承、径向加载板、径向加载杆、压力传感器，所述径向加载轴承固定套装在所述第一测量轴上，所述径向加载杆设置在径向加载支架上且竖直向下延伸，所述径向加载板固定在径向加载杆下端，所述径向加载板为弧形板且位于径向加载轴承上方，所述压力传感器设置在径向加载板底端，所述径向加载板与径向加载轴承同心设置，通过第一驱动机构驱动径向加载杆沿竖直方向移动，从而带动径向加载板沿竖向移动，进而对径向加载轴承径向压力，并通过压力传感器检测施加的径向压力大小；

所述轴向加载装置包括轴向加载轴承以及左右设置的固定板、活动板，所述固定板、活动板均竖向设置且通过多个弹簧相连接，所述轴向加载轴承固定套装在第一测量轴上且位于述径向加载轴承右侧，所述固定板上设有容纳轴向加载轴承的容纳槽，所述固定板上设有用于对轴向加载轴承左端面进行限位的限位台阶，所述活动板上设有检测活动板移动位移的位移传感器，所述活动板滑动设置在下方的滑台上，通过第二驱动机构驱动活动板沿左右方向来回滑动，从而通过弹簧拉动固定板压向轴向加载轴承的左端面，从而对轴向加载轴承施加轴向拉力；

所述转矩加载装置包括磁粉制动器，所述磁粉制动器的输入端与第二测量轴相连接，通过所述磁粉制动器对第二测量轴施加负载转矩；

所述转速测量装置包括转速测量仪，通过转速测量仪来测量电动尾部减速器的电机转速。

进一步的，所述升降机构包括驱动电机、驱动减速器、主动锥齿轮、从动锥齿轮、丝杠，所述驱动电机与驱动减速器为一体式结构，所述驱动减速器的输出轴沿水平方向延伸且固定有所述主动锥齿轮，所述丝杠竖向延伸，所述从动锥齿轮固定在丝杠下端，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合，所述丝杠上设置有螺母，所述螺母与升降架固定连接。

进一步的，所述磁粉制动器的输出轴通过第三联轴器连接有第三测量轴，所述第三测量轴的右端设有传感器，所述第三测量轴上套装有支撑轴承，所述支撑轴承安装在轴承支座上。

进一步的，所述传感器为扭矩传感器、角度传感器和转速传感器中的一种。

进一步的，所述第一驱动机构为气缸，所述气缸的活塞杆与径向加载杆上端连接。

进一步的，所述第二驱动机构为液压缸。

进一步的，所述转速测量装置还包括旋转电机、转台、电机支架，所述旋转电机安装在电机支架上，所述转速测量仪安装在转台上，所述转台一侧设有转轴，所述旋转电机的输出轴沿左右方向延伸且与转轴固定连接，通过旋转电机驱动所述转轴旋转，从而带动转速测量仪旋转。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述电动尾部减速器包括一体式的电机和减速器，解决了目前电机与减速器一体化测量电机缺少测量装置的问题。

2、本发明所述电动尾部减速器，包括径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置、升降机构及控制装置，通过上述几个装置能模拟直升机电动尾部减速器真实的工作条件，测试出电机的工作效率，空载效率，电机的控制精度等等，增加了实验的实际价值。

3、本发明的控制装置分别与径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置、升降机构电性连接，使整个试验台都可以通过控制系统进行，自动化程度高，有利于试验台的全自动控制，减少了人工操作，使实验过程更容易进行，获得数据更加准确。

4、本发明通过升降机构可以实现上下调节，带动升降架上下运动，以适应不同大小的电机进行测试，适用范围广，大大降低了实验成本。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的径向加载装置二维剖视图。

图3是本发明的轴向加载装置三维半剖视图。

图4是本发明的转矩加载装置示意图。

图5是本发明的转速测量装置示意图。

图6是本发明的升降机构示意图。

图中标号：1径向加载装置，11径向加载轴承，12压力传感器，13径向加载板，14径向加载杆，15第一驱动机构，16加载支架，2轴向加载装置，21固定板，22弹簧，23活动板，24轴向加载轴承，25第一测量轴，26滑台，27位移传感器，3转矩加载装置,31第二联轴器，32磁粉制动器，33第二测量轴，34第三联轴器，35轴承支座，36第三测量轴，37传感器，4转速测量装置，41电机支架、42旋转电机、43转速测量仪、44转台、5升降机构,51主动锥齿轮，52从动锥齿轮，53丝杠，54安装支架，55升降架，56驱动电机，57驱动减速器，6电动尾部减速器，7控制装置。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图6，本实施例公开了一种直升机电动尾部减速器6试验台，电动尾部减速器6包括一体式的电机和减速器，该试验台包括径向加载装置1、轴向加载装置2、转矩加载装置3、转速测量装置4、升降机构5及控制装置7，控制装置7分别与径向加载装置1、轴向加载装置2、转矩加载装置3、转速测量装置4和升降机构5电性连接，电动尾部减速器6安装在升降架55上，通过升降机构5驱动升降架55沿着安装支架54升降，升降机构5包括驱动电机56、驱动减速器57、主动锥齿轮51、从动锥齿轮52、丝杠53，驱动电机56与驱动减速器57为一体式结构，驱动减速器57的输出轴上沿水平方向延伸且固定有主动锥齿轮51，丝杠53竖向延伸，从动锥齿轮52固定在丝杠53下端，主动锥齿轮51与从动锥齿轮52相啮合，丝杠53上设置有螺母，螺母与升降架55固定连接。该升降机构5的工作原理为：启动升降机构5中的驱动电机56，经过升降机构5控制减速器带动主动锥齿轮51转动，由主动锥齿轮51带动从动锥齿轮52转动，从动锥齿轮522便会带动丝杠53转动，由于丝杠53位置不变，因此带动升降架55上下移动，从而调整升降架55上测试样件在坚直方向上的位置，使得被测电动尾部减速器6的减速器的输出轴端与第一测量轴25的输入端位于同一条轴线上，以适应不同型号不同规格的电机与减速器一体化样件进行测试，适用范围广，大大降低了成本。

电动尾部减速器6的输出轴沿水平方向向右伸出并通过第一联轴器连接有第一测量轴25，第一测量轴25右端通过第二联轴器31连接有第二测量轴33。

径向加载装置1包括径向加载轴承11、径向加载板13、径向加载杆14、压力传感器12，径向加载轴承11固定套装在第一测量轴25上，径向加载杆14设置在径向加载支架16上且竖直向下延伸，径向加载板13固定在径向加载杆14下端，径向加载板13为弧形板且位于径向加载轴承11上方，压力传感器12设置在径向加载板13底端，径向加载板13与径向加载轴承11同心设置，通过第一驱动机构15驱动径向加载杆14沿竖直方向移动，从而带动径向加载板13沿竖向移动，进而对径向加载轴承11径向压力，并通过压力传感器12检测施加的径向压力大小。第一驱动机构15为气缸，气缸的活塞杆与径向加载杆14上端连接。

轴向加载装置2包括轴向加载轴承24以及左右设置的固定板21、活动板23，固定板21、活动板23均竖向设置且通过多个弹簧22相连接，轴向加载轴承24固定套装在第一测量轴25上且位于述径向加载轴承11右侧，固定板21上设有容纳轴向加载轴承24的容纳槽，固定板21上设有用于对轴向加载轴承24左端面进行限位的限位台阶，活动板23上设有检测活动板23移动位移的位移传感器27，活动板23滑动设置在下方的滑台26上，通过第二驱动机构驱动活动板23沿左右方向来回滑动，从而通过弹簧22拉动固定板21压向轴向加载轴承24的左端面，从而对轴向加载轴承24施加轴向拉力。第二驱动机构为液压缸。工作方式为位移传感器27测量出位移X，弹簧22的刚度K可以从厂家获得，利用F＝K×X即可以在控制装置7中显示出添加的轴向拉力。

转矩加载装置3包括磁粉制动器32，磁粉制动器32的输入端与第二测量轴33相连接，通过磁粉制动器32对第二测量轴33施加负载转矩；磁粉制动器32的输出轴通过第三联轴器34连接有第三测量轴36，第三测量轴36的右端设有传感器37，第三测量轴36上套装有支撑轴承，支撑轴承安装在轴承支座35上。传感器37为扭矩传感器、角度传感器和转速传感器中的一种。

转速测量装置4包括转速测量仪43，通过转速测量仪43来测量电动尾部减速器6的电机转速。转速测量装置4还包括旋转电机42、转台44、电机支架41，旋转电机42安装在电机支架41上，转速测量仪43安装在转台44上，转台44一侧设有转轴，旋转电机42的输出轴沿左右方向延伸且与转轴固定连接，通过旋转电机42驱动转轴旋转，从而带动转速测量仪43旋转，以适应不同规格的电机测试。通过转速测量仪43来测量电动尾部减速器6的电机转速，测试实现自动化，提高实验效率。

控制装置7分别与径向加载装置1的压力传感器12、轴向加载装置2的位移传感器27、转矩加载装置3的磁粉制动器32，传感器37、转速测量装置4的转速测量仪43、升降机构5的驱动电机56电性连接，对于不同的测试要求，在控制系统中输入不同的试验参数，试验台会自动工作，进行试验。

本实施例提供的一种直升机电动尾部减速器6试验台的工作过程如下：

直升机在飞行的时候与电动尾部减速器6相连的扇叶提供一定的轴向力，径向力以及转矩，主要作用是提供反力矩，保持飞机的平衡，同时，利用尾桨的变矩作用控制直升机的航向。

为了试验条件与上述过程相似，如图1所示，首先给磁粉制动器32通电，在控制装置7中给转矩加载装置3中的磁粉制动器32添加负载转矩T，在控制装置7中对径向加载装置1添加负载径向压力F1，轴向加载装置2添加轴向拉力F，给直升机电动尾部减速器6中的电机通电，电动尾部减速器6中的电机控制器转速设置为n₀，在控制装置7的显示屏中可以读出转速测量装置4中转速测量仪43测试转速n。利用公式计算出电动尾部减速器6中电机控制器的精度。

当径向加载装置1、轴向加载装置2不工作时，首先给磁粉制动器32通电，在控制装置7中给转矩加载装置3中的磁粉制动器32添加负载转矩T，给直升机电动尾部减速器6中的电机通电，在控制装置7的显示屏中可以读出转速测量装置4中转速测量仪43测试转速n，利用公式计算出电机的功率P。电机厂提供的电机的转速功率图计算出电机的理论功率P₀，通过公式/>计算出电机在额定转矩下的工作效率。本试验台在给控制装置7输入不同的参数时，可以进行不同的实验测量，例如测试电机的空载效率，测试减速器的刚度、回差、传动误差寿命。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直升机电动尾部减速器试验台，所述电动尾部减速器包括一体式的电机和减速器，其特征在于：所述试验台包括径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置、升降机构及控制装置，所述控制装置分别与径向加载装置、轴向加载装置、转矩加载装置、转速测量装置和升降机构电性连接，所述电动尾部减速器安装在升降架上，通过所述升降机构驱动所述升降架升降，所述电动尾部减速器的输出轴沿水平方向向右伸出并通过第一联轴器连接有第一测量轴，所述第一测量轴右端通过第二联轴器连接有第二测量轴，

所述径向加载装置包括径向加载轴承、径向加载板、径向加载杆、压力传感器，所述径向加载轴承固定套装在所述第一测量轴上，所述径向加载杆设置在径向加载支架上且竖直向下延伸，所述径向加载板固定在径向加载杆下端，所述径向加载板为弧形板且位于径向加载轴承上方，所述压力传感器设置在径向加载板底端，所述径向加载板与径向加载轴承同心设置，通过第一驱动机构驱动径向加载杆沿竖直方向移动，从而带动径向加载板沿竖向移动，进而对径向加载轴承径向压力，并通过压力传感器检测施加的径向压力大小；

所述轴向加载装置包括轴向加载轴承以及左右设置的固定板、活动板，所述固定板、活动板均竖向设置且通过多个弹簧相连接，所述轴向加载轴承固定套装在第一测量轴上且位于述径向加载轴承右侧，所述固定板上设有容纳轴向加载轴承的容纳槽，所述固定板上设有用于对轴向加载轴承左端面进行限位的限位台阶，所述活动板上设有检测活动板移动位移的位移传感器，所述活动板滑动设置在下方的滑台上，通过第二驱动机构驱动活动板沿左右方向来回滑动，从而通过弹簧拉动固定板压向轴向加载轴承的左端面，从而对轴向加载轴承施加轴向拉力；

所述转矩加载装置包括磁粉制动器，所述磁粉制动器的输入端与第二测量轴相连接，通过所述磁粉制动器对第二测量轴施加负载转矩；

所述转速测量装置包括转速测量仪，通过转速测量仪来测量电动尾部减速器的电机转速。

2.如权利要求1所述的一种直升机电动尾部减速器试验台，其特征在于：所述升降机构包括驱动电机、驱动减速器、主动锥齿轮、从动锥齿轮、丝杠，所述驱动电机与驱动减速器为一体式结构，所述驱动减速器的输出轴沿水平方向延伸且固定有所述主动锥齿轮，所述丝杠竖向延伸，所述从动锥齿轮固定在丝杠下端，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合，所述丝杠上设置有螺母，所述螺母与升降架固定连接。

3.如权利要求1所述的一种直升机电动尾部减速器试验台，其特征在于：所述磁粉制动器的输出轴通过第三联轴器连接有第三测量轴，所述第三测量轴的右端设有传感器，所述第三测量轴上套装有支撑轴承，所述支撑轴承安装在轴承支座上。

4.如权利要求3所述的一种直升机电动尾部减速器试验台，其特征在于：所述传感器为扭矩传感器、角度传感器和转速传感器中的一种。

5.如权利要求1所述的一种直升机电动尾部减速器试验台，其特征在于：所述第一驱动机构为气缸，所述气缸的活塞杆与径向加载杆上端连接。

6.如权利要求1所述的一种直升机电动尾部减速器试验台，其特征在于：所述第二驱动机构为液压缸。

7.如权利要求1所述的一种直升机电动尾部减速器试验台，其特征在于：所述转速测量装置还包括旋转电机、转台、电机支架，所述旋转电机安装在电机支架上，所述转速测量仪安装在转台上，所述转台一侧设有转轴，所述旋转电机的输出轴沿左右方向延伸且与转轴固定连接，通过旋转电机驱动所述转轴旋转，从而带动转速测量仪旋转。