本发明专利技术公开了一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，该实验台整体采用组合式安装方式，实验平台的下端装有脚轮和橡胶垫，上端承载伺服电机、扭矩传感器、电涡流制动器、减速箱、尾桨。伺服电机与盘式扭矩传感器直连并立式安装，传感器上方安装同步轮，用同步带与减速箱输入轴连接，电涡流制动器输出轴上方安装盘式扭矩传感器，传感器另一侧配置同步轮，通过同步带与减速箱主桨连接，减速箱尾桨输出轴通过联轴器串接微量程动态扭矩传感器，在传感器的轴端配有同步轮，靠同步带带动尾桨转动。该实验台可模拟主桨减速箱及尾桨在不同转速、载荷下旋转机械欠润滑、过润滑、润滑污染及破损等故障，降低真机试验成本，提高故障检测效率。故障检测效率。故障检测效率。
【技术实现步骤摘要】
单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台
[0001]本专利技术涉及机械传动系统故障模拟实验
，具体涉及一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟装置。
技术介绍
[0002]单旋翼带尾桨式无人直升机能够在无人驾驶的条件下执行任务，其高速飞行且能够远程控制的技术被应用于军用、民用技术中。但由于无人直升机本身的复杂性和运行环境的恶劣性，导致无人直升机故障复杂、频发且不可预知，在实际应用中造成巨大的经济损失，因此无人直升机系统的安全性要求非常重要。我国正在加速推进以智能制造为核心的“工业4.0战略”，对无人直升机系统的稳定性、可靠性以及自主性能有了更高的要求。
[0003]单旋翼带尾桨式无人直升机故障主要来自主桨减速箱及尾桨，在检测故障过程中，各种转速、负载，故障点位及故障类型的数据都需用于故障机理的研究，但现有的无人直升机故障模拟装置存在着可变故障种类较为单一且无法真实模拟无人直升机的飞行状况的问题。如果直接对真实单旋翼带尾桨式无人直升机机进行故障模拟，其成本太高，也不太现实，因此需要研制出一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台来模拟无人直升机加载状况以及不同的故障类型以提高故障检测效率，降低试验成本。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于针对单旋翼带尾桨式无人直升机主桨减速箱及尾桨状态监测和故障诊断存在的不足，提供一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，用于模拟单旋翼带尾桨式无人直升机在起飞、悬停、巡航飞行、降落等状态下主桨减速箱及尾桨旋转机械欠润滑、过润滑、润滑污染、微磨破损等故障，进而研究单旋翼带尾桨式无人直升机主桨减速箱及尾桨故障损伤机理和失效准则。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案设计如下：一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，整体采用组合式安装方式，包括实验平台，所述实验平台的下端装有脚轮和橡胶垫，所述脚轮和所述橡胶垫分别有四个，四个所述脚轮通过压紧螺栓固定在实验平台上，所述实验平台的上端承载伺服电机、第一盘式扭矩传感器、电涡流制动器、第二盘式扭矩传感器、减速箱、尾桨、柔性联轴器、微量程动态扭矩传感器。
[0006]作为优选，所述伺服电机为配合减速箱在真实无人直升机中的安装方式，与第一盘式扭矩传感器直连并采用立式安装方式，第一盘式扭矩传感器上定制第一同步轮。通过第一同步带传动到减速箱输入同步轮。为提高系统刚性，所述第一盘式扭矩传感器采用法兰式无接触式的盘式扭矩传感器。所述第一盘式扭矩传感器无需支承，直接通过压紧螺栓紧固在伺服电机输出轴上，所述第一盘式扭矩传感器的上端直接安装第一同步轮。伺服电机、第一盘式扭矩传感器及第一同步轮形成一个整体，再无中间传动，通过压紧螺栓固定在实验平台上。所述第一同步轮与被测的减速箱输入同步轮齿轮模数相同，传动比为1。所述
第一盘式扭矩传感器检测的参数即为被测减速箱输入的转矩、转速、功率。
[0007]作为优选，所述电涡流制动器为方便加载，定制了立式的电涡流制动器，被测减速箱主桨输出轴转速一般在1000r/min左右，所述电涡流制动器转速可在300
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2000r/min间任意加载，并且无摩擦磨损。为提高刚度，所述电涡流制动器输出轴上方直接安装法兰式无接触的第二盘式扭矩传感器，所述第二盘式扭矩传感器直接通过压紧螺栓紧固在电涡流制动器输出轴上，所述第二盘式扭矩传感器的另一侧配置第二同步轮，被测减速箱主桨输出轴通过第二同步带传动到第二盘式扭矩传感器上的第二同步轮。电涡流制动器、第二盘式扭矩传感器和第二同步轮构成一个整体，通过压紧螺栓固定在实验平台上。为保护所述电涡流制动器长时间使用，按电涡流制动器上的进出水方向与水箱相连，所述水箱中装满冷却水，使用冷却水降温，连续使用冷却水水温不得超过60℃。
[0008]作为优选，所述减速箱通过支撑台和限位槽固定，所述限位槽和支撑台开有螺纹孔，通过压紧螺栓固定在实验台上。
[0009]作为优选，所述减速箱的主桨输出轴上通过涨紧套固定减速箱主桨同步轮，所述减速箱主桨同步轮与第二盘式扭矩传感器上的第二同步轮齿轮模数相同，传动比为1。所述第二盘式扭矩传感器检测的参数即为被测减速箱主桨输出的转矩、转速、功率。
[0010]作为优选，所述减速箱的尾桨输出轴通过柔性联轴器串接有微量程动态扭矩传感器，所述微量程动态扭矩传感器的轴端配有第三同步轮。被测减速箱尾桨输出轴通过第三同步带传动到尾桨。所述第三同步轮模数、齿轮与尾桨同步轮相同，传动比为1。所述微量程动态扭矩传感器在检测时检测的参数就是尾桨的转矩、转速、功率。
[0011]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得技术效果如下：本专利技术由于采取了以上的技术方案和合理的结构设计，使得本专利技术最大程度的模拟主桨减速箱及尾桨在真实无人直升机中的安装方式，并模拟无人直升机起飞、悬停、巡航飞行、降落等状态下减速箱及尾桨实际的运转状态，为单旋翼带尾桨式无人直升机的状态监测和故障检测提供理论依据和技术支持。
[0012]本申请通过研究不同转矩、转速、功率状态下主桨减速箱及尾桨旋转机械故障信号处理与特征提取方法，形成一套系统化的关于单旋翼带尾桨式无人直升机主桨减速箱及尾桨故障信号采集、故障识别、旋转机械故障诊断的方法。
[0013]本申请弥补了单旋翼带尾桨式无人直升机在故障模拟平台中的空缺。该实验台不但可以模拟无人直升机起飞、悬停、巡航飞行、降落的状态，而且可以采集无人直升机主桨减速箱及尾桨在不同转速、负载、故障点位及故障类型的数据，最大限度的还原单旋翼带尾桨式无人直升机的运行特点。通过对多种状态下旋转机械运转状态的研究，可以提高无人直升机故障检测效率，降低真机实验成本，为无人直升机运转状态下的故障机理和状态检测方法等理论研究提供更有效的技术支持。
[0014]实验台为模拟被测减速箱及尾桨在真实无人直升机中的安装方式，整体采用组合式安装，伺服电机、转矩转速传感器、模拟负载均立式安装。
[0015]为提高系统刚性，采用法兰式无接触式的转矩转速传感器，在传感器上直接安装同步轮，同步轮与被测减速箱输入轴、主桨输出轴、尾桨输出轴的同步轮齿轮模数相同，传动比均为1。传感器检测的参数即为被测减速箱、主桨、尾桨的转矩、转速、功率。
附图说明
[0016]图1是单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台的总体结构示意图；图2是图1的侧视图；图3是本专利技术中伺服电机与盘式扭矩传感器的安装结构图；图4是本专利技术中电涡流制动器与盘式扭矩传感器的安装结构图；图5是本专利技术中减速箱与尾桨的安装结构图；其中，1、实验平台，2、脚轮，3、橡胶垫，4、压紧螺栓，5、伺服电机，6、第一盘式扭矩传感器，7、第一同步轮，8、第一同步带，9、电涡流制动器，10、第二盘式扭矩传感器，11、第二同步轮，12、第二同步带，13、减速箱，14、减速箱输入同步轮，15、主桨输出轴，16、涨紧套，17尾桨输出轴，18、减速箱主桨同步轮，19、尾桨，20、柔性联轴器，21、微量程动态扭矩传感器，22、第三同步轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，其特征在于：该实验台整体采用组合式安装方式，包括实验平台(1)，实验平台(1)的上端承载伺服电机(5)、第一盘式扭矩传感器(6)、第一同步轮(7)、电涡流制动器(9)、第二盘式扭矩传感器(10)、第二同步轮（11）、减速箱(13)、尾桨(19)、柔性联轴器(20)、微量程动态扭矩传感器(21)以及第三同步轮（22），电涡流制动器(9)和伺服电机(5)并立安装在实验平台(1)上； 伺服电机(5)、第一盘式扭矩传感器(6)及第一同步轮(7)组成一个整体固定在实验平台(1)上；电涡流制动器(9)、第二盘式扭矩传感器(10)和第二同步轮(11)组成一个整体固定在实验平台(1)上；减速箱（13）的尾桨输出轴(17) 和微量程动态扭矩传感器(21)连接，尾桨（19）可拆卸。2.根据权利要求1所述的一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，其特征在于：伺服电机（5）与第一盘式扭矩传感器（6）直连并采用立式安装方式，第一盘式扭矩传感器（6）的上端直接安装第一同步轮（7）；伺服电机（5）、第一盘式扭矩传感器（6）及第一同步轮（7）形成一个整体，无中间传动，通过压紧螺栓固定在实验平台(1)上；第二盘式扭矩传感器(10)通过压紧螺栓紧固在电涡流制动器(9)输出轴上，第二盘式扭矩传感器(10)的另一侧配置第二同步轮(11)；减速箱（13）的主桨输出轴(15)通过第二同步带(12)传动到第二同步轮(11)；所述减速箱（13）的尾桨输出轴(17)通过柔性联轴器(20)串接有微量程动态扭矩传感器(21)，所述微量程动态扭矩传感器(21)的轴端配有第三同步轮(22)；减速箱（13）的尾桨输出轴(17)通过第三同步带传动到尾桨(19)。3.根据权利要求1所述的一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，其特征在于：第一盘式扭矩传感器(6)直接通过压紧螺栓紧固在伺服电机(5)输出轴上，第一同步轮（7）通过第一同步带（8）与减速箱输入同步轮（14）连接，所述减速箱的主桨输出轴(15)上通过涨紧套(16)固定有减速箱主桨同步轮(18)。4.根据权利要求1所述的一种单旋翼带尾桨式无人直升机旋转机械故障模拟实验台，其特征在于：所述实...
【专利技术属性】
技术研发人员：李英伟，张敬超，李陈，江国乾，赵小川，李小俚，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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