[实用新型]一种微小型螺旋桨拉力和扭矩测量装置

说明书

本实用新型公开了一种微小型螺旋桨拉力和扭矩测量装置，包括依次共轴向中心线布置，通过紧固件连接的螺旋桨、电机、连接架、静态扭矩传感器、连接板、拉压传感器、连接套、支撑杆和支座，电机的输出轴位于其轴向中心；螺旋桨的近根部处贴附一块反光纸；本装置还包括非接触式光电转速表。电机带动螺旋桨旋转，螺旋桨产生的扭矩直接传递给静态扭矩传感器，螺旋桨的拉力通过拉压传感器的测量值减去拉压传感器上方所有部件的重力可得；在螺旋桨的近根部处贴上一块反光纸，非接触式光电转速表通过反光纸来测量螺旋桨的转速，通过控制驱动电机的输入电流改变驱动电机的输入功率和转速，以测量螺旋桨在不同转速下的拉力和扭矩值。

技术领域

本实用新型涉及一种螺旋桨拉力和扭矩测量装置，具体涉及一种微小型螺旋桨拉力和扭矩测量装置。

背景技术

近年来，多旋翼无人飞行器在各行各业受到广泛关注，在工农业生产及人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。这类飞行器通过电机带动螺旋桨旋转来产生垂直于旋转平面的拉力，通过调节不同螺旋桨的拉力大小值来实现飞行器的悬停、前飞、上升等动作。螺旋桨的拉力和扭矩是飞行控制系统的重要输入条件，同时也是桨叶气动外形设计的两个主要技术指标，这是由于拉力和扭矩的大小决定着螺旋桨的气动效率，而螺旋桨的气动效率则是飞行器巡航时间的关键因素。

相对于传统的大型螺旋桨，微小型螺旋桨工作时产生的拉力和扭矩值都较小(拉力范围通常为1N～50N，扭矩范围通常为0.001NM～1NM)，为了对其进行较精确地测量，需要有较高精度的测量装置。而传统的采用拉扭复合传感器的测量方法对于这类小量程的气动数据或精度不够或价格高昂。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种精度较高的拉力和扭矩复合测量装置来测量微小型螺旋桨的拉力和扭矩。

本实用新型提供的这种微小型螺旋桨拉力和扭矩测量装置，包括依次共轴向中心线布置通过紧固件连接的螺旋桨、电机、连接架、静态扭矩传感器、连接板、拉压传感器、连接套、支撑杆和支座，电机的输出轴位于其轴向中心；螺旋桨的近根部处贴附一块反光纸；本装置还包括非接触式光电转速表，非接触式光电转速表通过反光纸来测量螺旋桨的转速。

所述螺旋桨通过紧固件连接于所述电机的输出轴上。

所述电机连接有电机底座，电机底座上设置螺纹孔和朝上布置的沉头螺纹孔，通过沉头螺钉将电机底座与电机底部连接紧固，螺纹孔用于连接所述连接架。

所述连接架为侧壁设置矩形孔的长方体框架，其顶板上设置用于连接所述电机底座的长圆孔、底板上设置用于连接所述静态扭矩传感器的螺纹孔，顶板和电机底座之间通过杆部朝上的螺栓连接紧固。

所述静态扭矩传感器的外形为圆柱形，其两端分别有用于连接所述连接架和连接板的螺纹孔；所述拉压传感器采用方s形拉压传感器，其两端分别有用于连接所述连接板和连接套的螺纹孔。

所述连接板为圆形板，其中心位置处有朝下的沉头螺纹孔，通过沉头螺钉从上往下将连接板和拉压传感器的上端连接紧固；圆形板上中心沉头螺纹孔的外围设置有朝上布置、与所述静态扭矩传感器下端螺纹孔相应的沉头螺纹孔，通过沉头螺钉从下往上将连接板和静态扭矩传感器的下端连接紧固。

所述连接套为上端为盲端的空心圆柱，其上端中心位置处有朝上布置的沉头螺纹孔，下端内壁有螺纹。

所述支座为矩形板，其中心位置处设置有螺纹孔。

所述支撑杆的两端均有外螺纹段，下端的外螺纹段配套有螺母，支撑杆的上端与所述连接套的下端螺纹连接、下端拧入所述支座中心位置处的螺纹孔中并通过螺母锁紧。

本装置将各部件共轴向中心线通过紧固件连接，保证各部件之间的同轴度和各连接端面的平行度，提高测量精度；将反光纸贴附于螺旋桨的近根部，以尽可能减小对外形的干扰，因为螺旋桨根部产生的气动力十分微小，对总体气动力影响微小，提高测量精度。