螺旋桨测试台架的制作方法

本实用新型涉及空气螺旋桨测试技术领域，具体而言，涉及一种螺旋桨测试台架。

背景技术：

螺旋桨是一种靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置。它由多个桨叶和中央的桨毂组成，螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气向后(或向下)推去，利用空气对其的反作用力，在桨叶上产生一向前(或向上)的力，即推进力。螺旋桨广泛应用于亚音速飞机的活塞式和涡轮螺旋桨发动机、以及直升机的旋翼和尾桨。为了提高螺旋桨的启动效率和收折能力，以及在实践中发现新的设计方式，往往需要对螺旋桨的缩比模型进行测试与研究，因此需要对螺旋桨进行固定并采集参数。

现有的测试方法主要是将螺旋桨的桨毂通过主轴与电机固定连接，通过电机驱动螺旋桨转动，并将螺旋桨安装在支架上，支架上设置有传感器，通过传感器对螺旋桨运行中主轴的各项参数进行测量。

然而，本申请发明人发现，使用现有的测试方法，往往只能对某个单一的变量进行测量(例如：螺旋桨的升力、或螺旋桨对主轴的扭矩等)，无法做到同时对螺旋桨主轴上的多个力与力矩进行测量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种螺旋桨测试台架，以缓解现有的测量方法在使用过程中，无法做到同时对螺旋桨主轴上的多个力与力矩进行测量的技术问题。

一种螺旋桨测试台架，包括：测试台架本体，设置在所述测试台架本体内的电机，与所述电机连接的螺旋桨主轴，与所述电机连接、用于测量所述螺旋桨主轴扭矩的扭矩传感器，设置在所述测试台架本体下方、且与所述测试台架本体通过六维力传感器连接的底座；使用时，所述螺旋桨主轴由所述测试台架本体的顶端伸出。

实际使用时，所述电机为双轴电机，所述双轴电机包括第一输出端和第二输出端，且所述第一输出端位于所述电机的顶端、所述第二输出端位于所述电机的底端；所述螺旋桨主轴设置在所述第一输出端上，所述扭矩传感器设置在所述第二输出端上。

其中，所述测试台架本体的顶端设置有轴承座，所述螺旋桨主轴由所述轴承座中伸出。

具体地，所述轴承座内设置有调心球轴承。

实际应用时，本实用新型提供的螺旋桨测试台架还包括：制动装置；所述制动装置包括：与所述螺旋桨主轴固定连接的制动盘，以及与所述测试台架本体固定连接的电磁制动器。

其中，本实用新型提供的螺旋桨测试台架还包括：测速装置；所述测速装置包括：设置在所述制动盘上的测速孔，以及与所述测速孔匹配设置的、固定在所述测试台架本体上的计数传感器。

实际应用时，本实用新型提供的螺旋桨测试台架还包括：减速装置，所述减速装置设置在所述电机的所述第一输出端与所述螺旋桨主轴之间。

其中，所述减速装置包括：与所述测试台架本体固定设置的齿轮底盘，所述齿轮底盘上设置有底盘外圈，与所述底盘外圈内侧匹配设置的外齿圈，与所述外齿圈匹配设置的多个行星轮，与多个所述行星轮匹配设置的太阳轮，与多个所述行星轮轴心活动连接的行星架；所述太阳轮与所述电机的所述第一输出端固定连接，所述行星架与所述螺旋桨主轴固定连接。

具体地，所述减速装置还包括：固定架；所述底盘外圈内侧与所述外齿圈外侧对应设置有多个凹槽，所述固定架底端设置有与多个所述凹槽匹配、且用于固定所述外齿圈的凸起。

实际应用时，所述测试台架本体包括：顶板、底板、支架；所述顶板与所述底板均为三角形，且所述顶板的面积小于所述底板设置，所述支架分别与所述顶板和所述底板的三个顶点连接；所述轴承座设置在所述顶板上，所述扭矩传感器设置在所述底板上。

相对于现有技术，本实用新型所述的螺旋桨测试台架具有以下优势：

本实用新型提供的螺旋桨测试台架中，包括：测试台架本体，设置在测试台架本体内的电机，与电机连接的螺旋桨主轴，与电机连接、用于测量螺旋桨主轴扭矩的扭矩传感器，设置在测试台架本体下方、且与测试台架本体通过六维力传感器连接的底座；使用时，螺旋桨主轴由测试台架本体的顶端伸出。由此分析可知，使用本实用新型提供的螺旋桨测试台架，螺旋桨主轴由测试台架本体的顶端伸出，待测试的螺旋桨与螺旋桨主轴伸出部分连接，当电机带动螺旋桨主轴转动时，待测试的螺旋桨作用于螺旋桨主轴上的、平行于螺旋桨主轴的扭矩(即扭矩的外法线与螺旋桨主轴中心线重合)能够通过螺旋桨主轴传递到扭矩传感器上，并且待测试的螺旋桨产生的三个轴的力以及三个轴的力矩能够通过测试台架本体传递到六维力传感器上，并且六维力传感器连接有底座，能够保证在螺旋桨旋转的过程中六维力传感器位置始终固定，从而确保测试的顺利进行，因此使用本实用新型提供的螺旋桨测试台架，能够缓解现有的测量方法在使用过程中，无法做到同时对螺旋桨主轴上的多个力与力矩进行测量的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架的轴侧视图；

图2为本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架的主视示意图；

图3为图1中A部分局部放大图；

图4为本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架中减速装置的爆炸示意图。

附图标记：

10－测试台架本体，11－轴承座，12－电磁制动器，13－计数传感器，101－顶板，102－底板，103－支架；

20－电机，21－第一输出端；

30－螺旋桨主轴，31－制动盘，311－测速孔；

40－扭矩传感器，41－六维力传感器；

50－减速装置，51－齿轮底盘，511－底盘外圈，52－外齿圈，53－行星轮，54－太阳轮，55－行星架，56－固定架，561－凸起，57－凹槽；

60－底座。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架的轴侧视图；图2为本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架的主视示意图；图3为图1中A部分局部放大图；图4为本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架中减速装置的爆炸示意图。

如图1－图2所示，本实用新型实施例提供一种螺旋桨测试台架，包括：测试台架本体10，设置在测试台架本体10内的电机20，与电机20连接的螺旋桨主轴30，与电机20连接、用于测量螺旋桨主轴30扭矩的扭矩传感器40，设置在测试台架本体10下方、且与测试台架本体10通过六维力传感器41连接的底座60；使用时，螺旋桨主轴30由测试台架本体10的顶端伸出。

相对于现有技术，本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架具有以下优势：

本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架中，如图1－图2所示，包括：测试台架本体10，设置在测试台架本体10内的电机20，与电机20连接的螺旋桨主轴30，与电机20连接、用于测量螺旋桨主轴30扭矩的扭矩传感器40，设置在测试台架本体10下方、且与测试台架本体10通过六维力传感器41连接的底座60；使用时，螺旋桨主轴30由测试台架本体10的顶端伸出。由此分析可知，使用本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架，螺旋桨主轴30由测试台架本体10的顶端伸出，待测试的螺旋桨与螺旋桨主轴30伸出部分连接，当电机20带动螺旋桨主轴30转动时，待测试的螺旋桨作用于螺旋桨主轴30上的、平行于螺旋桨主轴30的扭矩(即扭矩的外法线与螺旋桨主轴30中心线重合)能够通过螺旋桨主轴30传递到扭矩传感器40上，并且待测试的螺旋桨产生的三个轴的力以及三个轴的力矩能够通过测试台架本体10传递到六维力传感器41上，并且六维力传感器41连接有底座60，能够保证在螺旋桨旋转的过程中六维力传感器41位置始终固定，从而确保测试的顺利进行，因此使用本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架，能够缓解现有的测量方法在使用过程中，无法做到同时对螺旋桨主轴30上的多个力与力矩进行测量的技术问题。

此处需要补充说明的是，采用扭矩传感器40和六维力传感器41同时对螺旋桨主轴30进行监测，能够有效地实现对螺旋桨主轴30三方向力与三方向扭矩的测量，能降低各通道测量干扰。

实际使用时，为了使扭矩传感器的测量结果更精确，如图1－图2所示，电机20为双轴电机，双轴电机包括第一输出端21和第二输出端，且第一输出端21位于电机20的顶端、第二输出端位于电机20的底端；螺旋桨主轴30设置在第一输出端21上，扭矩传感器40设置在第二输出端上，采用此种设置，扭矩传感器40更稳定，在电机20运转的过程中，扭矩传感器40不容易晃动，从而降低因扭矩传感器40在电机20运转的过程中晃动而干扰测量结果的几率。

其中，为了使螺旋桨主轴30运转更流畅，如图1－图3所示，测试台架本体10的顶端设置有轴承座11，螺旋桨主轴30由轴承座11中伸出，在螺旋桨主轴30运转过程中，轴承座11能够支撑螺旋桨主轴30，并且能够降低螺旋桨主轴30与测试台架本体10之间的摩擦力，使螺旋桨主轴30运转更流畅。

具体地，为了能够承受螺旋桨主轴30对轴承座11的轴向力与径向力，轴承座11内设置有调心球轴承，调心球轴承外圈滚道横截面呈球面形，具有自动调心性。

实际应用时，为了实现对螺旋桨主轴30的制动，如图1－图3所示，本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架还包括：制动装置；制动装置包括：与螺旋桨主轴30固定连接的制动盘31，以及与测试台架本体10固定连接的电磁制动器12，电磁制动器12内设置有夹具和电磁铁，当电磁制动器12通电后，夹具在电磁铁的作用下开启，制动盘31随螺旋桨主轴30转动；当电磁制动器12断电后，电磁铁失去磁性，夹具闭合，夹住制动盘31，制动盘31在摩擦力的作用下停止转动，进而带动螺旋桨主轴30停止转动。

其中，为了实时监测螺旋桨主轴30的转速，如图2－图3所示，本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架还包括：测速装置；测速装置包括：设置在制动盘31上的测速孔311，以及与测速孔311匹配设置的、固定在测试台架本体10上的计数传感器13，计数传感器13包括红外线发射器以及红外线接收器，且红外线发射器和红外线接收器分别设置在制动盘31两侧，并保证红外线能够穿过测速孔311，制动盘31转动时，制动盘31阻挡红外线，使红外线无法被红外线接收器接收，当测速孔311转至红外线发射器以及红外线接收器之间时，红外线穿过测速孔311并被红外线接收器接收，红外线接收器接收到红外线信号后计数一次，根据两次计数之间的间隔时间，能够算出测速孔311转动一周所需的时间，进而得出螺旋桨主轴30的转速，从而能够观察各个变量(即扭矩以及力在空间三个方向上的分量)随转速变化的变化情况。

实际应用时，为了降低螺旋桨主轴30的转速，增大电机20输出扭矩，如图1－图2所示，本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架还包括：减速装置50，减速装置50设置在电机20的第一输出端21与螺旋桨主轴30之间。

其中，为了便于调节减速装置50的传动比，如图4所示，减速装置50包括：与测试台架本体10固定设置的齿轮底盘51，齿轮底盘51上设置有底盘外圈511，与底盘外圈511内侧匹配设置的外齿圈52，与外齿圈52匹配设置的多个行星轮53，与多个行星轮53匹配设置的太阳轮54，与多个行星轮53轴心活动连接的行星架55；太阳轮54与电机20的第一输出端21固定连接，行星架55与螺旋桨主轴30固定连接，实际使用时，外齿圈52与底盘外圈511相对固定，太阳轮54为动力输入部分，行星架55为动力输出部分，减速比为：外齿圈齿数/太阳轮齿数+1(例如：外齿圈齿数为144，太阳轮齿数为18，则减速比为9)，因此通过调整外齿圈齿数以及太阳轮齿数，能够按照需要选择合适的减速比。

此外，本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架，装置小而简单，且减速装置50自主设计而不采用成品减速器，减少冗余部件，结构紧凑，能够在空间有限的测试环境下工作。

具体地，为了降低减速装置50和电机20在制动过程中损坏的几率，如图4所示，减速装置50还包括：固定架56；底盘外圈511内侧与外齿圈52外侧对应设置有多个凹槽57，固定架56底端设置有与多个凹槽57匹配、且用于固定外齿圈52的凸起561，在测试过程中，将固定架56上的凸起561插入凹槽57中，使外齿圈52与底盘外圈511的相对固定，从而实现电机20驱动减速装置50运转，当需要制动时，应当先将固定架56向上拨动，使凸起561从凹槽57中脱出，进而使外齿圈52能够相对底盘外圈511运动，再使用电磁制动器12制动，从而避免因直接使用电磁制动器12制动，造成齿面过载，进而损坏减速装置50以及电机。

实际应用时，为了进一步降低测试台架本体10的体积，如图1－图3所示，测试台架本体10包括：顶板101、底板102、支架103；顶板101与底板102均为三角形，且顶板101的面积小于底板102设置，支架103分别与顶板101和底板102的三个顶点连接；轴承座11设置在顶板101上，扭矩传感器40设置在底板102上，采用此种设置，通过对各零件的合理布局，能够有效降低本实用新型实施例提供的螺旋桨测试台架的体积，并且使用者能够直观地观察各零件的运转状态，对发现的问题及时处理。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。