CN114279609A - 一种驱动器扭矩测试系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动器扭矩测试系统与方法，系统包括支撑组件、安装组件、连接架、倾角传感器、扭矩传感器、驱动电机以及控制装置；测试启动时，控制模块控制驱动电机动作，使扭矩传感器转动，带动连接架转动，从而带动驱动器的中心轴转动；倾角传感器和扭矩传感器具有相同的采样周期，每隔一个采样周期倾角传感器和扭矩传感器同步采集倾角值和扭矩值，并将倾角值和扭矩值反馈给控制模块；当倾角值达到最大倾角时，测试停止，控制模块获取一系列倾角值和对应的扭矩值，生成倾角‑扭矩关系曲线，并在显示模块上显示；本发明系统与方法具有测试精度高、操作便利、自动化程度高、测试效率高、方便更换和维护等优势。

Description

一种驱动器扭矩测试系统与方法

技术领域

本发明属于航空驱动器扭矩测试技术领域，尤其涉及一种驱动器扭矩测试系统与方法。

背景技术

航空产品中常用的驱动器一般由套筒、套筒顶部和底部的驱动耳片、置入套筒内部的扭簧以及穿过扭簧的中心轴组成。通常情况下，需要测定驱动器角度值与扭矩值的相关性，绘制角度-扭矩关系曲线图。

现有的方法为：将驱动器安装在带刻度盘的专用工装上，通过力矩扳手向驱动器的驱动耳片施加设定范围内的载荷；驱动耳片绕着中心轴转动，且在刻度盘上显示角度值，力矩扳手可以显示扭矩值；操作者采集多组角度值和相应的扭矩值形成离散点，再将离散点导入分析软件耦合成曲线图。这种手动采集角度值和扭矩值的方法存在以下不足：

①精度低，在刻度盘上目视读取角度值，误差较大；②角度值和对应的扭矩值形成的是离散点不连续；③依靠人力加载操作便利性差，自动化程度不高，效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驱动器扭矩测试系统与方法，以解决现有测试方法误差大、离散点不连续、操作不便、自动化程度低以及效率低的问题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种驱动器扭矩测试系统，包括：

支撑组件；

设于所述支撑组件上的安装组件；所述安装组件的第一端与所述支撑组件固定连接，安装组件的第二端和第三端均与所述驱动器的套筒固定连接；

连接架，包括第一水平支撑杆、第二水平支撑杆、竖直支撑杆和中心轴，所述竖直支撑杆的两端分别与所述第一水平支撑杆、第二水平支撑杆固定连接；所述第一水平支撑杆与驱动器的第一驱动耳片固定连接，所述第二水平支撑杆与驱动器的第二驱动耳片固定连接；所述第一驱动耳片、第二驱动耳片分别与驱动器中心轴的两端固定连接，所述连接架的中心轴与驱动器的中心轴同轴设置；

设于所述竖直支撑杆上的倾角传感器；

通过第一轴套与所述连接架的中心轴连接的扭矩传感器；

通过第二轴套与所述扭矩传感器连接的驱动电机；所述驱动电机固设于所述支撑组件上；

以及分别与所述倾角传感器、扭矩传感器以及驱动电机电性连接的控制装置，所述控制装置包括控制模块和显示模块。

在未开始测试时，驱动器的中心轴无扭转，扭矩传感器采集的扭矩值为0，此时倾角传感器采集的倾角值也为0；根据待测驱动器的最大转动倾角在显示模块中输入最大倾角、驱动电机转动速率和转动方向，启动测试，控制模块控制驱动电机动作，使扭矩传感器转动，带动连接架转动，从而带动驱动器的中心轴转动；倾角传感器和扭矩传感器具有相同的采样周期，每隔一个采样周期倾角传感器和扭矩传感器同步采集倾角值和扭矩值，并将倾角值和扭矩值反馈给控制模块；当倾角值达到最大倾角时，测试停止，控制模块获取一系列倾角值和对应的扭矩值，生成倾角-扭矩关系曲线，并在显示模块上显示。

本发明测试系统，采用倾角传感器和扭矩传感器分别测量倾角值和扭矩值，消除了目视误差，大幅度提高了测试精度；倾角传感器和扭矩传感器根据采样周期同步采集倾角值和扭矩值，采样周期越小，所获取的倾角值和扭矩值越连续，测试系统向驱动器输入连续且稳定，相对于离散点，本发明所生成的倾角-扭矩关系曲线更为精确；在整个测试过程中，无需人工参与，操作便利，自动化程度高，测试效率高。连接架的中心轴与驱动器的中心轴同轴设计，减小了驱动器的偏矩，从而减小了驱动器的转动摩擦，避免了扭矩值失真，进一步提高了测试精度。本发明测试系统采用模块化设计，各组件相对独立，方便更换和维护。

进一步地，所述支撑组件包括支撑框架、以及设于所述支撑框架中的安装板；所述安装组件的第一端与所述支撑框架的顶部固定连接；所述驱动电机和控制装置均设于所述安装板上；所述显示模块设于所述支撑框架的顶部。

进一步地，在所述支撑框架的底部设有万向滑轮，便于整个测试系统的移动和存放。

进一步地，所述安装组件为“E”字型结构。

进一步地，所述控制模块包括伺服控制器和台式主机；所述倾角传感器、扭矩传感器、伺服控制器和显示模块分别与所述台式主机电性连接；所述伺服控制器与所述驱动电机电性连接。

进一步地，所述扭矩测试系统还包括与所述台式主机连接的打印机，便于倾角-扭矩关系曲线的打印。

本发明还提供一种利用如上所述驱动器扭矩测试系统进行驱动器扭矩测试的方法，包括：

初始时刻，对系统进行调试，使连接架的中心轴与驱动器的中心轴同轴，且倾角传感器和扭矩传感器所采集的值均为0；

通过显示模块设置测试参数后启动测试；

控制模块控制驱动电机启动，使扭矩传感器转动，带动连接架转动，从而带动驱动器的中心轴转动；同时，倾角传感器和扭矩传感器根据采样周期同步采集倾角值和扭矩值，并将所述倾角值和扭矩值反馈给控制模块；

当所述倾角传感器采集的倾角值等于最大倾角时，控制模块控制驱动电机停止，并根据获取的一系列倾角值和对应的扭矩值生成倾角-扭矩关系曲线，在显示模块上显示所述倾角-扭矩关系曲线。

进一步地，所述测试参数包括最大倾角、驱动电机转动速率和转动方向。

进一步地，所述对系统的调试包括硬件调试和软件调试；所述硬件调试包括驱动电机、扭矩传感器、第一轴套、第二轴套、连接架以及驱动器能否正常转动，是否存在卡滞异常现象，以及连接架的中心轴与驱动器的中心轴是否同轴；

所述软件调试包括输入测试参数并启动测试后，驱动电机是否及时响应并正常运转，倾角传感器和扭矩传感器是否能正常反馈采集值。

进一步地，采用激光跟踪仪判断连接架的中心轴与驱动器的中心轴是否同轴。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所提供的一种驱动器扭矩测试系统与方法，采用倾角传感器和扭矩传感器分别测量倾角值和扭矩值，消除了目视误差，大幅度提高了测试精度；倾角传感器和扭矩传感器根据采样周期同步采集倾角值和扭矩值，采样周期越小，所获取的倾角值和扭矩值越连续，测试系统向驱动器输入连续且稳定，相对于离散点，本发明所生成的倾角-扭矩关系曲线更为精确；

在整个测试过程中，无需人工参与，操作便利，自动化程度高，测试效率高；

连接架的中心轴与驱动器的中心轴同轴设计，减小了驱动器的偏矩，从而减小了驱动器的转动摩擦，避免了扭矩值失真，进一步提高了测试精度；

本发明测试系统采用模块化设计，各组件相对独立，方便更换和维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中驱动器扭矩测试系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中安装组件与驱动器的连接示意图。

其中，1-驱动器，11-第一驱动耳片，12-第二驱动耳片，13-套筒，14-驱动器的中心轴，15-安装耳片，2-连接架，21-第一水平支撑杆，22-第二水平支撑杆，23-竖直支撑杆，24-连接架的中心轴，3-支撑组件，31-支撑框架，32-安装板，33-万向滑轮，34-手推部，4-倾角传感器，5-扭矩传感器，6-第一轴套，7-第二轴套，8-驱动电机，9-控制装置，91-显示模块，92-台式主机，93-伺服控制器，10-安装组件，101-第二端，102-第三端，103-圆柱销，104-圆柱头螺钉，105-紧固件。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

航空产品的驱动器一般包括套筒、设于套筒内的扭簧、穿过扭簧的中心轴、设于中心轴两端的第一驱动耳片和第二驱动耳片，设于套筒上的安装耳片；驱动器通过安装耳片安装于起落架上，当第一驱动耳片和第二驱动耳片转动时，带动中心轴和扭簧转动，从而测定角度值与扭矩值的相关性，并绘制角度-扭矩关系曲线图。

如图1和2所示，本实施例所提供的一种驱动器1扭矩测试系统包括支撑组件3、安装组件10、连接架2、倾角传感器4、扭矩传感器5、驱动电机8以及控制装置9。

支撑组件3包括支撑框架31、以及设于支撑框架31中的安装板32；安装组件10具有第一端、第二端101和第三端102，其第一端与支撑框架31的顶部固定连接，第二端101、第三端102分别通过安装耳片15与驱动器1的套筒13固定连接；连接架2呈“U”字型结构，具体包括第一水平支撑杆21、第二水平支撑杆22、竖直支撑杆23和中心轴24，竖直支撑杆23的两端分别与第一水平支撑杆21、第二水平支撑杆22固定连接；第一水平支撑杆21与驱动器1的第一驱动耳片11固定连接，第二水平支撑杆22与驱动器1的第二驱动耳片12固定连接；连接架的中心轴24设于第二水平支撑杆22的底部，且连接架的中心轴24与驱动器的中心轴14同轴设置；倾角传感器4设于连接架2的竖直支撑杆23上；扭矩传感器5的一端通过第一轴套6与连接架的中心轴24连接，另一端通过第二轴套7与驱动电机8的输出轴连接；驱动电机8固设于安装板32上。

控制装置9包括控制模块和显示模块91，控制模块包括伺服控制器93和台式主机92；倾角传感器4、扭矩传感器5、伺服控制器93和显示模块91分别通过数据传导线与台式主机92电性连接；伺服控制器93通过数据传导线与驱动电机8电性连接。伺服控制器93和台式主机92均设于安装板32上，显示模块91为显示器且设于支撑框架31的顶部。支撑框架31和安装板32由不锈钢制成。

本实施例测试系统的工作过程为：

在未开始测试时，驱动器的中心轴14无扭转，扭矩传感器5采集的扭矩值为0，此时倾角传感器4采集的倾角值也为0；根据待测驱动器1的最大转动倾角在显示模块91中输入最大倾角、驱动电机8转动速率和转动方向，启动测试，控制模块控制驱动电机8动作，使扭矩传感器5转动，带动连接架2转动，从而带动驱动器的中心轴14和扭簧转动；倾角传感器4和扭矩传感器5具有相同的采样周期，每隔一个采样周期倾角传感器4和扭矩传感器5同步采集倾角值和扭矩值，并将倾角值和扭矩值反馈给控制模块；当倾角值达到最大倾角时，测试停止，控制模块获取一系列倾角值和对应的扭矩值，生成倾角-扭矩关系曲线，并在显示模块91上显示。

在本发明的一种实施例中，驱动电机8为伺服电机，可以根据待测驱动器1的最大转动倾角和扭矩值选择合适的伺服电机、倾角传感器4和扭矩传感器5。

在本发明的一种实施例中，在支撑框架31的底部设有万向滑轮33，在支撑框架31的侧部设有手推部34，便于整个测试系统灵活转移。

在本发明的一种实施例中，扭矩测试系统还包括与台式主机92连接的打印机，便于倾角-扭矩关系曲线的打印。

如图2所示，安装组件10为“E”字型结构，安装组件10的第一端通过圆柱销103、内六角圆柱头螺钉104与支撑框架31顶部固定连接；安装组件10的第二端101、第三端102分别通过紧固件105与套筒13上的安装耳片15固定连接。

本实施例还提供一种利用如上所述驱动器1扭矩测试系统进行驱动器1扭矩测试的方法，包括：

步骤1：测试前调试

初始时刻(即测试前)，对系统进行调试，使连接架的中心轴24与驱动器的中心轴14同轴，且倾角传感器4和扭矩传感器5所采集的值均为0。

在本发明的一种实施例中，调试包括硬件调试和软件调试；硬件调试包括驱动电机8、扭矩传感器5、第一轴套6、第二轴套7、连接架2以及驱动器1能否正常转动，是否存在卡滞异常现象，以及连接架的中心轴24与驱动器的中心轴14是否同轴。软件调试包括输入测试参数并启动测试后，驱动电机8是否及时响应并正常运转，倾角传感器4和扭矩传感器5是否能正常反馈采集值，以及倾角传感器4和扭矩传感器5反馈的值是否满足精度要求。

系统的调试关键点为连接架的中心轴24与驱动器的中心轴14的同轴调试，当两者不同轴时，会对驱动器1产生较大的偏矩，使驱动器1的转动摩擦力增大，扭矩值失真，因此，测量两者同轴的目的是减小对驱动器1的偏矩，从而减小其转动摩擦力，两者的同轴度可以使用激光跟踪仪等计量手段进行计量。当连接架的中心轴24与驱动器的中心轴14不同轴时，可以通过修配第一轴套6和第二轴套7来调整两者的同轴度。

步骤2：设置测试参数并启动测试

在台式主机92安装有测试软件，测试软件包括参数设置模块、数据显示模块91以及启停操作模块，参数设置模块用于设置测试参数，数据显示模块91用于显示倾角值、扭矩值以及倾角-扭矩关系曲线，启停操作模块用于控制测试的启动和停止。

在本发明的一种实施例中，测试参数包括最大倾角、驱动电机8转动速率、转动方向以及测试次数等。

步骤3：测试时实时采集倾角值和扭矩值

控制模块控制驱动电机8启动，使扭矩传感器5转动，带动连接架2转动，从而带动驱动器的中心轴14转动；同时，倾角传感器4和扭矩传感器5根据采样周期同步采集倾角值和扭矩值，并将倾角值和扭矩值反馈给控制模块，从而在测试过程中，控制模块可以获取一系列倾角值和对应的扭矩值。

步骤4：测试停止，曲线绘制

当倾角传感器4采集的倾角值等于最大倾角时，控制模块控制驱动电机8停止，并根据获取的一系列倾角值和对应的扭矩值生成倾角-扭矩关系曲线，在显示模块91上显示倾角-扭矩关系曲线。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动器扭矩测试系统，其特征在于，包括：

支撑组件；

设于所述支撑组件上的安装组件；所述安装组件的第一端与所述支撑组件固定连接，安装组件的第二端和第三端均与所述驱动器的套筒固定连接；

连接架，包括第一水平支撑杆、第二水平支撑杆、竖直支撑杆和中心轴，所述竖直支撑杆的两端分别与所述第一水平支撑杆、第二水平支撑杆固定连接；所述第一水平支撑杆与驱动器的第一驱动耳片固定连接，所述第二水平支撑杆与驱动器的第二驱动耳片固定连接；所述第一驱动耳片、第二驱动耳片分别与驱动器中心轴的两端固定连接，所述连接架的中心轴与驱动器的中心轴同轴设置；

设于所述竖直支撑杆上的倾角传感器；

通过第一轴套与所述连接架的中心轴连接的扭矩传感器；

通过第二轴套与所述扭矩传感器连接的驱动电机；所述驱动电机固设于所述支撑组件上；

以及分别与所述倾角传感器、扭矩传感器以及驱动电机电性连接的控制装置，所述控制装置包括控制模块和显示模块。

2.如权利要求1所述的驱动器扭矩测试系统，其特征在于，所述支撑组件包括支撑框架、以及设于所述支撑框架中的安装板；所述安装组件的第一端与所述支撑框架的顶部固定连接；所述驱动电机和控制装置均设于所述安装板上；所述显示模块设于所述支撑框架的顶部。

3.如权利要求2所述的驱动器扭矩测试系统，其特征在于，在所述支撑框架的底部设有万向滑轮。

4.如权利要求1所述的驱动器扭矩测试系统，其特征在于，所述安装组件为“E”字型结构。

5.如权利要求1～4中任一项所述的驱动器扭矩测试系统，其特征在于，所述控制模块包括伺服控制器和台式主机；所述倾角传感器、扭矩传感器、伺服控制器和显示模块分别与所述台式主机电性连接；所述伺服控制器与所述驱动电机电性连接。

6.如权利要求5所述的驱动器扭矩测试系统，其特征在于，所述扭矩测试系统还包括与所述台式主机连接的打印机。

7.一种利用如权利要求1～6中任一项所述驱动器扭矩测试系统进行驱动器扭矩测试的方法，其特征在于，包括：

初始时刻，对系统进行调试，使连接架的中心轴与驱动器的中心轴同轴，且倾角传感器和扭矩传感器所采集的值均为0；

通过显示模块设置测试参数后启动测试；

控制模块控制驱动电机启动，使扭矩传感器转动，带动连接架转动，从而带动驱动器的中心轴转动；同时，倾角传感器和扭矩传感器根据采样周期同步采集倾角值和扭矩值，并将所述倾角值和扭矩值反馈给控制模块；

当所述倾角传感器采集的倾角值等于最大倾角时，控制模块控制驱动电机停止，并根据获取的一系列倾角值和对应的扭矩值生成倾角-扭矩关系曲线，在显示模块上显示所述倾角-扭矩关系曲线。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述测试参数包括最大倾角、驱动电机转动速率和转动方向。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述对系统的调试包括硬件调试和软件调试；所述硬件调试包括驱动电机、扭矩传感器、第一轴套、第二轴套、连接架以及驱动器能否正常转动，是否存在卡滞异常现象，以及连接架的中心轴与驱动器的中心轴是否同轴；

所述软件调试包括输入测试参数并启动测试后，驱动电机是否及时响应并正常运转，倾角传感器和扭矩传感器是否能正常反馈采集值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：采用激光跟踪仪判断连接架的中心轴与驱动器的中心轴是否同轴。

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