CN206787744U - 一种多旋翼无人机旋翼测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多旋翼无人机旋翼测试系统，包括测试台框架和安装于测试台框架上的动力组件、传动组件、扭矩采集组件、转速采集组件和拉力采集组件；动力组件通过传动组件连接桨头连接轴，桨头连接轴连接桨头；传动组件上设有扭矩采集组件，桨头连接轴连接拉力采集组件；转速采集组件用于采集桨头的旋转速度。本实用新型一种多旋翼无人机旋翼测试系统，通过设置传动组件、扭矩采集组件、转速采集组件和拉力采集组件并合理布局，驱动桨头运动的同时，能够同步采集扭矩、转速和拉力数据，进而获得螺旋桨的功率曲线，为无人机发动机的选型以及相关算法的优化提供依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及螺旋桨测试领域，特别是涉及一种多旋翼螺旋桨测试系统。
背景技术
随着目前民用无人机在行业内的兴起，多旋翼无人机也受到了许多人的关注。在多旋翼无人机的设计中，旋翼的设计与选择起着举足轻重的作用，如何根据螺旋桨的功率曲线选择合适的螺旋桨，如何准确测定螺旋桨的功率曲线为控制算法提供准确数据是目前各个无人机厂家都在关注的问题。因此需要一种旋翼测试平台，完成螺旋桨输入扭矩，转速，以及拉力的采集等试验，从而验证实验数据与理论数据之间的差别，然后通过调整控制系统中的相应参数或者对螺旋桨进行进一步的优化改进，以实现对无人机更准确的控制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多旋翼无人机旋翼测试系统，以解决在旋翼无人机设计过程中无人机螺旋桨功效的测算，提供螺旋桨的功率曲线，为无人机发动机的选型以及相关算法的优化提供依据。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种多旋翼无人机旋翼测试系统，包括测试台框架和安装于测试台框架上的动力组件、传动组件、扭矩采集组件、转速采集组件和拉力采集组件；动力组件通过传动组件连接桨头连接轴，桨头连接轴连接桨头；传动组件上设有扭矩采集组件，桨头连接轴连接拉力采集组件；转速采集组件用于采集桨头的旋转速度。
进一步的，动力组件采用汽油发动机；传动组件包括链条、链轮和中间轴；汽油发动机通过链条连接固定在链轮上的中间轴；扭矩采集组件包括扭矩传感器以及中心输出轴；中间轴与扭矩传感器的输入轴连接，扭矩传感器的输出轴与中心输出轴连接，中心输出轴连接中心输出轴同步带轮；中心输出轴同步带轮通过同步带连接桨头连接轴上固定的同步轮。
进一步的，拉力采集组件包括测力计；测力计与测试台框架固定连接；测力计的测量柱与测力计连接法兰连接为一体；桨头连接轴一端安装在测力计连接法兰上，另一端连接桨头；桨头连接轴能够带动测力计连接法兰沿桨头连接轴轴向移动。
进一步的，测试台框架上固定有多个导柱，导柱上安装有移动板；测力计连接法兰与移动板固定连接；移动板能够在导柱上滑动。
进一步的，导柱末端上固定有防止移动板滑脱的限位轴套。
进一步的，移动板通过直线轴承套在导柱。
进一步的，导柱上间隔设有多个移动板。
进一步的，桨头上设有若干桨夹；桨夹上安装有旋翼；桨夹连接变桨距组件；变桨距组件用于调节桨夹转动角度进而调节旋翼的攻角。
进一步的，转速采集组件为激光测速装置。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型一种多旋翼无人机旋翼测试系统，通过设置传动组件、扭矩采集组件、转速采集组件和拉力采集组件并合理布局，驱动桨头运动的同时，能够同步采集扭矩、转速和拉力数据，进而获得螺旋桨的功率曲线，为无人机发动机的选型以及相关算法的优化提供依据。
进一步的，动力组件采用汽油发动机以保证实验螺旋桨的功率需求。
本实用新型中，汽油发动机启动通过链传动将动力传递至中间轴，中间轴通过联轴器连接扭矩传感器，将动力传递至扭矩传感器，扭矩传感器测定扭矩的同时，也将动力通过联轴器传递至中心输出轴。中心输出轴通过中心输出轴同步带轮利用同步带将动力传递至桨头连接轴，桨头连接轴带动桨头转动，桨头固定板处有激光测速传感器，测定桨头的转速，另外在桨头输出轴末端连接测力计用于测试螺旋桨产生的升力。整个测试实验可以采用控制变量法，通过利用舵机控制变桨机构来调整不同的攻角来测定不同情况下的拉力，扭矩以及转速等参数。
附图说明
图1为本实用新型一种多旋翼无人机旋翼测试系统的整体结构示意图；
图2为变桨距内部结构示意图；
图3为拉力采集组件的结构示意图；
其中：1，链轮；2，传动链条；3，汽油发动机；4，测试台框架；5，中心输出轴同步带轮；6，同步带；7，移动板；8，激光测速装置；9，桨头连接轴；10，桨头；11，限位轴套；12，直线轴承；13，舵机；14，测力计连接法兰；15，测力计支架；16，测力计；17，中心输出轴；18，扭矩传感器；19，联轴器；20，中间轴；21，桨夹；22，深沟球轴承；23，连接杆；25，连接盘；24，中心盘；26，底板；27，导柱。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示，本实用新型一种多旋翼无人机旋翼测试系统，包括测试台框架4、动力组件，传动组件，扭矩采集组件，转速采集组件和拉力采集组件。
测试台框架4采用4040铝型材搭建，可以保证测试平台整体的刚度和强度。
动力组件采用汽油发动机3以保证实验螺旋桨的功率需求。
传动组件主要是在汽油发动机3启动后，通过传动链条2将动力传递至中间轴端20的链轮1，链轮1通过键与中间轴20连接。
扭矩采集组件是由中间轴20，扭矩传感器18以及中心输出轴17构成。中间轴20另一端通过联轴器19与扭矩传感器18的输入轴连接，扭矩传感器18的输出轴通过联轴器与中心输出轴17连接，中心输出轴17另一端连接中心输出轴同步带轮5。
拉力采集组件包括测力计16；测力计16通过螺栓固定在测力计支架15上，测力计支架15固定在底板26上，底板26通过螺栓连接固定在4040铝型材搭建的测试台框架4上。测力计6的测量柱则通过螺栓与测力计连接法兰14连接为一体。测力计连接法兰14与移动板7通过螺栓连接为一体，移动板7通过直线轴承套在导柱27上，实现移动板7沿导柱27方向移动，导柱27末端加入限位轴套11，防止移动板7移动至末端导致滑脱。
桨头连接轴9一端与测力计连接法兰14连接，桨头连接轴9能够带动测力计连接法兰14沿其轴向移动；桨头连接轴9另一端连接桨头10；桨头10上带有变桨距组件。
变桨距组件采用内变距曲柄滑块机构，类似于固定翼航模中的机翼控制机构，驱动方式为舵机驱动，通过控制舵机13的转动调整螺旋桨的攻角。
转速采集组件位于移动板7上，移动板7上开有与激光测速传感器8直径相同的孔，在另一端用螺栓固定连接。
本实用新型的关键点是拉力的测量装置，桨头部分不仅需要固定，保证变桨距组件稳定性，还需要满足拉力的测量需求，因此增加了直线轴承来保证沿轴向方向可以发生小距离的位移以满足拉力计的测量要求。
从图1可以看到，汽油发动机3通过传动链条2连接链轮1，其中汽油发动机3通过螺栓连接到4040铝型材所构成的框架底部，链轮1通过键连接将汽油发动机动力传递至中间轴20，中间轴20通过联轴器19连接扭矩传感器18，扭矩传感器18输出轴通过联轴器连接中心输出轴17，中心输出轴17输出端连接中心输出轴同步带轮5，中心输出轴同步带轮5通过同步带6将动力传递至桨头连接轴9处的同步带轮，通过带动同步带轮转动使得桨头连接轴9上安装的桨头10转动。
变桨控制舵机13通过螺钉安装在在固定板上，桨头连接轴9末端连接测力计连接法兰14，测力计连接法兰14与测力计16连接固定。
从图2可以看到变桨距组件的内部结构，桨夹21与连接盘25连接为一体，连接盘24与连接杆23通过螺栓连接为一体，连接杆23夹持于两个中心盘24之间；当中心盘24上下移动的时候，带动连接杆23也上下移动，连接杆23上下移动则会带动连接盘25与桨夹21绕桨夹21的中心轴进行转动，从而完成了螺旋桨攻角的调整，中心盘24的上下移动由变桨控制舵机13以类似曲柄滑块的机械机构来控制完成。
从图3可以看出拉力采集组件固定在4040铝型材上，测力计16通过测力计支架15固定在底板26上，测力计16的输出轴连接在测力计连接法兰14上，测力计连接法兰14另一端连接在移动板7上，测力计连接法兰14可以随着移动板7的移动而发生位移，导柱27固定在底板26上，导柱27上套有直线轴承12，直线轴承12固定在导柱27上，在导柱的末端固定有限位轴套11，可以防止移动板7滑脱。
本实用新型中，扭矩传感器18测定传递的扭矩，激光测速装置8测定桨头的转速，测力计15测定桨的升力。
本文中所描述的具体实施例，仅仅是对本实用新型做举例说明，本实用新型所属领域的技术人员可以对所描述的具体事例，做各种各样的修改或补充或采用类似的方式代替，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，包括测试台框架(4)和安装于测试台框架上的动力组件、传动组件、扭矩采集组件、转速采集组件和拉力采集组件；
动力组件通过传动组件连接桨头连接轴(9)，桨头连接轴连接桨头(10)；
传动组件上设有扭矩采集组件，桨头连接轴连接拉力采集组件；转速采集组件用于采集桨头的旋转速度。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，动力组件采用汽油发动机(3)；传动组件包括链条(2)、链轮(1)和中间轴(20)；汽油发动机(3)通过链条(2)连接固定在链轮(1)上的中间轴(20)；扭矩采集组件包括扭矩传感器(18)以及中心输出轴(17)；中间轴(20)与扭矩传感器(18)的输入轴连接，扭矩传感器的输出轴与中心输出轴(17)连接，中心输出轴连接中心输出轴同步带轮(5)；中心输出轴同步带轮(5)通过同步带(6)连接桨头连接轴上固定的同步轮。
3.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，拉力采集组件包括测力计(16)；测力计(16)与测试台框架(4)固定连接；测力计(16)的测量柱与测力计连接法兰(14)连接为一体；桨头连接轴(9)一端安装在测力计连接法兰(14)上，另一端连接桨头(10)；桨头连接轴(9)能够带动测力计连接法兰(14)沿桨头连接轴(9)轴向移动。
4.根据权利要求2所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，测试台框架(4)上固定有多个导柱(27)，导柱上安装有移动板(7)；测力计连接法兰(14)与移动板固定连接；移动板能够在导柱(27)上滑动。
5.根据权利要求4所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，导柱末端上固定有防止移动板(7)滑脱的限位轴套(11)。
6.根据权利要求4所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，移动板(7)通过直线轴承套在导柱(27)。
7.根据权利要求4所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，导柱(27)上间隔设有多个移动板(7)。
8.根据权利要求4所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，桨头(10)上设有若干桨夹(21)；桨夹(21)上安装有旋翼；桨夹(21)连接变桨距组件；变桨距组件用于调节桨夹(21)转动角度进而调节旋翼的攻角。
9.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机旋翼测试系统，其特征在于，转速采集组件为激光测速装置(8)。
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