CN112945548A - 一种共轴双桨无人直升机的磨合测试及扭矩测试装置、方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共轴双桨无人直升机的磨合测试及扭矩测试装置,包括:扭矩工装台架,其包括基座、装在基座上的固定组件和无极调速电机、与无极调速电机相连的电机驱动器、装在无极调速电机和被测旋翼传动系统之间的离合器装置、及装在基座上且位于被测旋翼传动系统动力轴轴线位置上的锁定装置;扭矩载荷桁架,其包括型材桁架以及装在型材桁架上的砝码;被测传动系统,其包括装在固定组件上的被测旋翼传动系统以及与被测旋翼传动系统旋翼桨毂固定的两个扭力臂,一个扭力臂与砝码固连,另一个扭力臂在与型材桁架的相反方向上固定。本发明还提供了一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试方法。本发明便于及时发现旋翼传动系统的可靠性等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器制造业技术领域,具体而言,涉及一种共轴双桨无人直升机系统的磨合测试及扭矩测试装置、方法。
背景技术
随着直升机在现代战争中和国民经济建设中的作用及地位日益提高,直升机越来越引发起各工业发达国家的重视,特别是对直升机可靠性和安全性问题早就得到重视,可靠性、维修性和保障性是影响直升机作战效能、作战适应性和寿命周期费用的关键特性。
可靠性是在早期设计阶段生成的,然而,这种可靠性只有通过试验分析和修改的过程才能实现,设计手段将提供对可靠性特点有价值的透彻了解,但是仍然存在完全不能预测的或只能通过试验暴露的各种问题,只有通过试验暴露这些缺陷,然后重新设计或修改解决这些问题,设计才能逐步成熟完善。
直升机传动系统的扭矩特性表现为工作扭矩大、承受交变应力特性明显等特点,在扭矩特性测试过程中存在施加载荷比较困难,且传动系统不同的结构形式也会受到温度、振动等因素的影响。因此设计专门的传动系统扭矩测试工装尤为必要。在试验过程中,如产品出现可靠性缺陷(故障),即时更换故障件,修复后继续进行试验,对故障进行分析,采取有效的针对性措施予以纠正,提高产品的可靠性。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种针对旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置及磨合测试及扭矩测试方法,便于及时发现旋翼传动系统的可靠性等缺陷。
本发明提供了一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置,包括:
扭矩工装台架,其用于为被测传动系统的磨合测试提供输出动力,所述扭矩工装台架包括基座、安装在所述基座上的固定组件、安装在所述基座上的无极调速电机、与所述无极调速电机相连的电机驱动器、安装在所述无极调速电机和被测旋翼传动系统之间的离合器装置、以及安装在所述基座上且位于所述被测旋翼传动系统动力轴轴线位置上的锁定装置;
扭矩载荷桁架,其用于为所述被测传动系统的扭矩测试施加载荷,引导载荷施加方向以及承受载荷的重量,所述扭矩载荷桁架包括型材桁架以及安装在所述型材桁架上的砝码;
被测传动系统,其用于在磨合测试中接收所述扭矩工装台架的输出动力,以及在扭矩测试中承受所述扭矩载荷桁架的施加载荷,所述被测传动系统包括安装在所述固定组件上的被测旋翼传动系统以及与所述被测旋翼传动系统旋翼桨毂固定的两个扭力臂,其中一个扭力臂与所述砝码固连,另一个扭力臂在与所述型材桁架的相反方向上固定。
作为本发明进一步的改进,所述离合器装置一端与所述无极调速电机的电机主轴连接,所述离合器装置另一端与所述被测旋翼传动系统的动力轴连接。
作为本发明进一步的改进,所述固定组件包括:安装在所述基座上的第一固定装置、用于安装所述被测旋翼传动系统的第三固定装置、以及安装在所述第一固定装置和所述第三固定装置之间的第二固定装置。
作为本发明进一步的改进,所述离合器装置一端通过转接件安装在所述无极调速电机的电机主轴上。
作为本发明进一步的改进,所述型材桁架顶部安装有定滑轮,绳索一端与其中一个扭力臂相连,经过所述定滑轮后,所述绳索另一端与所述砝码相连。
作为本发明进一步的改进,所述扭矩工装台架还包括安装在所述被测旋翼传动系统减速器上的温度传感器、以及与所述电机驱动器和所述温度传感器相连的计算机。
本发明还提供了一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置的磨合测试及扭矩测试方法,包括:
将被测旋翼传动系统固定在固定组件上,并与基座上的无极调速电机通过离合器装置相连;
电机驱动器调节设定转速和运转时间,驱动无极调速电机转动,开始磨合测试;
所述无极调速电机的输出动力经所述离合器装置后传递给所述被测旋翼传动系统,所述被测旋翼传动系统进行磨合运转;
设定的运转时间结束后,磨合测试结束,将所述离合器装置与所述被测旋翼传动系统脱开连接,观察或通过仪器确定所述被测旋翼传动系统空载运转的稳定性和可靠性;
锁定装置将所述被测旋翼传动系统的动力轴锁住,使所述被测旋翼传动系统不能自由转动,并在所述被测旋翼传动系统的适当位置处划定位置标记;
将绳索一端与其中一个扭力臂固连,另一端通过型材桁架上安装的定滑轮后与砝码固连,将另一个扭力臂在与所述型材桁架的相反方向通过绳索固定,此时,在所述被测旋翼传动系统旋翼桨毂处施加了一对方向相反的水平作用力;
施加扭矩后,设定时间,开始静态扭矩载荷测试;
静态扭矩载荷测试结束后,观察位置标记是否发生错位,通过仪器测量旋翼桨毂主轴并确定旋翼桨毂主轴是否发生变形;
再将所述离合器装置与所述被测旋翼传动系统连接上,所述电机驱动器调节设定转速和运转时间,驱动所述无极调速电机转动;
观察所述被测旋翼传动系统动力轴的弯曲摆动情况,并确定所述被测旋翼传动系统动力轴是否发生变形。
作为本发明进一步的改进,所述电机驱动器工作时,计算机对所述电机驱动器进行数据监测和控制。
作为本发明进一步的改进,磨合测试时,安装在所述被测旋翼传动系统减速器上的温度传感器实时测量所述被测旋翼传动系统减速器的温度数据,计算机对所述温度传感器进行数据监测和控制。
作为本发明进一步的改进,所述无极调速电机的电机主轴的输出动力先经过转接件传递至所述离合器装置,再传递至所述被测旋翼传动系统的动力轴。
本发明的有益效果为:
结构紧凑,单次测试项目多,通用性强,拓展性强,后期可以通过增加相关结构件拓展为传动系统疲劳测试工装。
能够分析评估旋翼传动系统的任务效能、适应性和寿命周期,提供较准确的参考依据,通过试验测试,可发现直升机传动系统设计、制造中的缺陷,以便尽早采取改进措施,使全机可靠性水平得到提高,实现可靠性增长,为评估成熟直升机的可靠性水平及所需的保障资源提供依据。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置进行磨合测试时的连接示意图;
图2为本发明实施例所述的一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置进行扭矩测试时的连接示意图;
图3为本发明实施例所述的扭矩工装台架的结构示意图。
图中,
101、基座;102、第一固定装置;103、第二固定装置;104、第三固定装置;105、离合器装置;106、转接件;107、锁定装置;108、无极调速电机;109、电机驱动器;110、计算机;111、温度传感器;200、扭矩载荷桁架;201、型材桁架;202、定滑轮;203、绳索;204、砝码;300、被测传动系统;301、被测旋翼传动系统;302、扭力臂。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1,如图1-3所示,本发明实施例的一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置,包括:扭矩工装台架、扭矩载荷桁架200和被测传动系统300,扭矩工装台架用于为被测传动系统300的磨合测试提供输出动力,扭矩载荷桁架200用于为被测传动系统300的扭矩测试施加载荷,并引导载荷施加方向以及承受载荷的重量,被测传动系统300用于在磨合测试中接收扭矩工装台架的输出动力,以及在扭矩测试中承受扭矩载荷桁架200的施加载荷。
扭矩工装台架包括基座101、安装在基座101上的固定组件、安装在基座101上的无极调速电机108、与无极调速电机108相连的电机驱动器109、安装在无极调速电机108和被测旋翼传动系统301之间的离合器装置105、以及安装在基座101上且位于被测旋翼传动系统301动力轴轴线位置上的锁定装置107。基座101通过地脚螺栓固定在水平面上,基座101整体采用钢板焊接拼接而成。为稳固固定被测传动系统300,进一步的,固定组件包括:安装在基座101上的第一固定装置102、用于安装被测旋翼传动系统301的第三固定装置104、以及安装在第一固定装置102和第三固定装置104之间的第二固定装置103。
扭矩载荷桁架200包括型材桁架201以及安装在型材桁架201上的砝码204。型材桁架201主体结构可采用型材拼接的方式搭建,用于引导载荷施加方向以及承受载荷的重量。扭矩载荷桁架200通过砝码204给被测传动系统300施加载荷时,需要定滑轮202和绳索203的辅助固连。定滑轮202竖直向上固定在型材桁架201顶部,绳索203一端与其中一个扭力臂302相连,经过定滑轮202后,绳索203另一端与砝码204相连,从而实现对被测旋翼传动系统301的载荷施加。
被测传动系统300包括安装在固定组件上的被测旋翼传动系统301以及与被测旋翼传动系统301旋翼桨毂固定的两个扭力臂302,扭力臂302根据被测传动系统300的结构特点定制,两个扭力臂302的一端均与旋翼桨毂固定连接,具备特定的长度(即力臂),其中一个扭力臂302的另一端与绳索203固连后实现与砝码204的连接,另一个扭力臂302的另一端通过绳索在与型材桁架201的相反方向进行固定。被测旋翼传动系统301可采用现有技术中典型的传动系统,即主减速器、中间减速器、尾减速器、动力轴和尾传动轴,当然也可以根据需求进行设计,只需保证被测旋翼传动系统301的动力轴与无极调速电机108的电机主轴相连,接收无极调速电机108传递的输出动力。
第一固定装置102安装在基座101上,第二固定装置103安装在第一固定装置102上,第三固定装置104安装在第二固定装置103上,被测传动系统300安装在第三固定装置104上,无极调速电机108安装在基座101上,离合器装置105一端通过转接件106与无极调速电机108的电机主轴连接,离合器装置105另一端与被测旋翼传动系统301的动力轴连接,无极调速电机108的电机主轴与被测旋翼传动系统301的动力轴重合。离合器装置105联接无极调速电机108的电机主轴和被测旋翼传动系统301的动力轴,在机械工作过程中能方便地使二者分离或接合,并在二者之间传递转矩。离合器装置105可以根据需求进行设计选取,任何能在无极调速电机108的电机主轴和被测旋翼传动系统301的动力轴之间传递转矩的结构都可以实现,例如圆盘摩擦式离合器。转接件106根据离合器装置105和无极调速电机108的电机主轴的结构进行设计,转接件106的设置是便于离合器装置105安装在无极调速电机108的电机主轴上。锁定装置107位于被测旋翼传动系统301动力轴轴线位置上,在被测旋翼传动系统301动态磨合运转测试时不起作用,在被测旋翼传动系统301静态扭矩测试时负责将被测旋翼传动系统301动力轴进行锁定,进而可以在旋翼桨毂位置处施加静态扭矩,锁定装置107可根据需求进行设计,实现对被测旋翼传动系统301动力轴的锁定即可。无极调速电机108在被测旋翼传动系统301进行运转测试时负责为其提供动力。电机驱动器109则实现无极调速电机108的开关与转速实时控制。被测旋翼传动系统301减速器上的温度传感器111实时检测减速器的温度数据。计算机110负责实时记录温度传感器111、电机驱动器109等设备的参数,对整个测试过程进行实时监测。
本发明的旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置的磨合测试原理为:由无极调速电机108经转接件106、离合器装置105后输出动力给被测旋翼传动系统301,电机驱动器109调节设定转速,被测旋翼传动系统301进行磨合运转,此时布置于被测减速器箱体上的温度传感器111通过计算机110等设备可实时监测减速箱的温度等参数,同时计算机110也可以对电机驱动器109进行监测和控制。设定的运转时间结束后,对被测旋翼传动系统301主要部件进行拆卸,可通过仪器测量、肉眼观察等手段确定传动系统的空载运转的稳定性和可靠性。
本发明的旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置的静态扭矩测试原理为:此时无极调速电机108等动力系统不工作,离合器装置105与被测旋翼传动系统301脱开连接。锁定装置107将被测旋翼传动系统301的动力轴锁住,使被测旋翼传动系统301不能自由转动,在被测旋翼传动系统301的适当位置处划定位置标记,通过扭矩载荷桁架200和扭力臂302在旋翼桨毂位置处施加一对方向相反的水平作用力,作用力大小根据所需扭矩以及力臂长度确定,施加扭矩后进行设定时间的静态扭矩载荷测试,测试结束后,通过观察标记是否发生错位、测量桨毂主轴的变形以及对传动系统再运转后观察主轴的弯曲摆动等手段确定传动系统是否发生变形。
实施例2,一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试方法,基于实施例1所述的旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置,该方法包括:
将被测旋翼传动系统301固定在固定组件上,并与基座101上的无极调速电机108通过离合器装置105相连;
电机驱动器109调节设定转速和运转时间,驱动无极调速电机108转动,开始磨合测试;
无极调速电机108的输出动力经离合器装置105后传递给被测旋翼传动系统301,被测旋翼传动系统301进行磨合运转;
设定的运转时间结束后,磨合测试结束,将离合器装置105与被测旋翼传动系统301脱开连接,观察或通过仪器确定被测旋翼传动系统301空载运转的稳定性和可靠性;
锁定装置107将被测旋翼传动系统301的动力轴锁住,使被测旋翼传动系统301不能自由转动,并在被测旋翼传动系统301的适当位置处划定位置标记;
将绳索203一端与其中一个扭力臂302固连,另一端通过型材桁架201上安装的定滑轮202后与砝码204固连,将另一个扭力臂302在与型材桁架201的相反方向通过绳索固定,此时,在被测旋翼传动系统301旋翼桨毂处施加了一对方向相反的水平作用力;
施加扭矩后,设定时间,开始静态扭矩载荷测试;
静态扭矩载荷测试结束后,观察位置标记是否发生错位,通过仪器测量旋翼桨毂主轴并确定旋翼桨毂主轴是否发生变形;
再将离合器装置105与被测旋翼传动系统301连接上,电机驱动器109调节设定转速和运转时间,驱动无极调速电机108转动;
观察被测旋翼传动系统301动力轴的弯曲摆动情况,并确定被测旋翼传动系统301动力轴是否发生变形。
进一步的,电机驱动器109工作时,计算机110对电机驱动器109进行数据监测和控制,实时监测无极调速电机108的电机参数。
进一步的,磨合测试时,安装在被测旋翼传动系统301减速器上的温度传感器111实时测量被测旋翼传动系统301减速器的温度数据,计算机110对温度传感器111进行数据监测和控制,实时监测被测旋翼传动系统301减速器的温度参数。
进一步的,无极调速电机108的电机主轴的输出动力先经过转接件106传递至离合器装置105,再传递至被测旋翼传动系统301的动力轴。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种共轴双桨无人直升机系统的磨合测试及扭矩测试装置,其特征在于,包括:
扭矩工装台架,其用于为被测传动系统(300)的磨合测试提供输出动力,所述扭矩工装台架包括基座(101)、安装在所述基座(101)上的固定组件、安装在所述基座(101)上的无极调速电机(108)、与所述无极调速电机(108)相连的电机驱动器(109)、安装在所述无极调速电机(108)和被测旋翼传动系统(301)之间的离合器装置(105)、以及安装在所述基座(101)上且位于所述被测旋翼传动系统(301)动力轴轴线位置上的锁定装置(107);
扭矩载荷桁架(200),其用于为所述被测传动系统(300)的扭矩测试施加载荷,引导载荷施加方向以及承受载荷的重量,所述扭矩载荷桁架(200)包括型材桁架(201)以及安装在所述型材桁架(201)上的砝码(204);
被测传动系统(300),其用于在磨合测试中接收所述扭矩工装台架的输出动力,以及在扭矩测试中承受所述扭矩载荷桁架(200)的施加载荷,所述被测传动系统(300)包括安装在所述固定组件上的被测旋翼传动系统(301)以及与所述被测旋翼传动系统(301)旋翼桨毂固定的两个扭力臂(302),其中一个扭力臂(302)与所述砝码(204)固连,另一个扭力臂(302)在与所述型材桁架(201)的相反方向上固定。
2.根据权利要求1所述的磨合测试及扭矩测试装置,其特征在于,所述离合器装置(105)一端与所述无极调速电机(108)的电机主轴连接,所述离合器装置(105)另一端与所述被测旋翼传动系统(301)的动力轴连接。
3.根据权利要求1所述的磨合测试及扭矩测试装置,其特征在于,所述固定组件包括:安装在所述基座(101)上的第一固定装置(102)、用于安装所述被测旋翼传动系统(301)的第三固定装置(104)、以及安装在所述第一固定装置(102)和所述第三固定装置(104)之间的第二固定装置(103)。
4.根据权利要求2所述的磨合测试及扭矩测试装置,其特征在于,所述离合器装置(105)一端通过转接件(106)安装在所述无极调速电机(108)的电机主轴上。
5.根据权利要求1所述的磨合测试及扭矩测试装置,其特征在于,所述型材桁架(201)顶部安装有定滑轮(202),绳索(203)一端与其中一个扭力臂(302)相连,经过所述定滑轮(202)后,所述绳索(203)另一端与所述砝码(204)相连。
6.根据权利要求1所述的磨合测试及扭矩测试装置,其特征在于,所述扭矩工装台架还包括安装在所述被测旋翼传动系统(301)减速器上的温度传感器(111)、以及与所述电机驱动器(109)和所述温度传感器(111)相连的计算机(110)。
7.一种利用权利要求1-6中任意一项所述的一种旋翼传动系统的磨合测试及扭矩测试装置的磨合测试及扭矩测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
将被测旋翼传动系统(301)固定在固定组件上,并与基座(101)上的无极调速电机(108)通过离合器装置(105)相连;
电机驱动器(109)调节设定转速和运转时间,驱动无极调速电机(108)转动,开始磨合测试;
所述无极调速电机(108)的输出动力经所述离合器装置(105)后传递给所述被测旋翼传动系统(301),所述被测旋翼传动系统(301)进行磨合运转;
设定的运转时间结束后,磨合测试结束,将所述离合器装置(105)与所述被测旋翼传动系统(301)脱开连接,观察或通过仪器确定所述被测旋翼传动系统(301)空载运转的稳定性和可靠性;
锁定装置(107)将所述被测旋翼传动系统(301)的动力轴锁住,使所述被测旋翼传动系统(301)不能自由转动,并在所述被测旋翼传动系统(301)的适当位置处划定位置标记;
将绳索(203)一端与其中一个扭力臂(302)固连,另一端通过型材桁架(201)上安装的定滑轮(202)后与砝码(204)固连,将另一个扭力臂(302)在与所述型材桁架(201)的相反方向通过绳索固定,此时,在所述被测旋翼传动系统(301)旋翼桨毂处施加了一对方向相反的水平作用力;
施加扭矩后,设定时间,开始静态扭矩载荷测试;
静态扭矩载荷测试结束后,观察位置标记是否发生错位,通过仪器测量旋翼桨毂主轴并确定旋翼桨毂主轴是否发生变形;
再将所述离合器装置(105)与所述被测旋翼传动系统(301)连接上,所述电机驱动器(109)调节设定转速和运转时间,驱动所述无极调速电机(108)转动;
观察所述被测旋翼传动系统(301)动力轴的弯曲摆动情况,并确定所述被测旋翼传动系统(301)动力轴是否发生变形。
8.根据权利要求7所述的磨合测试及扭矩测试方法,其特征在于,所述电机驱动器(109)工作时,计算机(110)对所述电机驱动器(109)进行数据监测和控制。
9.根据权利要求7所述的磨合测试及扭矩测试方法,其特征在于,磨合测试时,安装在所述被测旋翼传动系统(301)减速器上的温度传感器(111)实时测量所述被测旋翼传动系统(301)减速器的温度数据,计算机(110)对所述温度传感器(111)进行数据监测和控制。
10.根据权利要求7所述的磨合测试及扭矩测试方法,其特征在于,所述无极调速电机(108)的电机主轴的输出动力先经过转接件(106)传递至所述离合器装置(105),再传递至所述被测旋翼传动系统(301)的动力轴。
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CN202110136781.7A CN112945548A (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 一种共轴双桨无人直升机的磨合测试及扭矩测试装置、方法 |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN114235393A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-25 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种直升机主减速器旋翼扭矩静态标定方法 |
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US20120046141A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Redviking Group, Llc | Transmission test system |
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- 2021-02-01 CN CN202110136781.7A patent/CN112945548A/zh active Pending
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