一种旋翼天平及其校准方法与流程

1.本发明涉及旋翼天平技术领域，尤其涉及一种旋翼天平及其校准方法。


背景技术：

2.天平，一种衡器。由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂，每个臂上挂着一个盘，其中一个盘里放着已知质量的物体,另一个盘里放待测物体，固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时的偏转就指示出待测物体的质量。天平是一种等臂杠杆。天平是一种衡器，是衡量物体质量的仪器。它依据杠杆原理制成，在杠杆的两端各有一小盘，一端放砝码，另一端放要称的物体，杠杆中央装有指针，两端平衡时，两端的质量(重量)相等。现代的天平，越来越精密，越来越灵敏，种类也越来越多；
3.现有的天平在加载方向上各分量之间相互干扰耦合，影响使用效果，因此我们提出了一种旋翼天平及其校准方法，用来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在天平在加载方向上各分量之间相互干扰耦合，影响使用效果的缺点，而提出的一种旋翼天平及其校准方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种旋翼天平，包括旋翼轴、套筒、加载体、涨套、定位键，所述旋翼轴和套筒之间通过定位键连接成一整体，套筒与加载体内腔滑动连接，套筒的顶部和加载体内腔之间通过胀套紧密配合。
7.本发明还提出了一种旋翼天平的校准方法，包括以下步骤：
8.s1、将旋翼天平或杆式天平固定在支撑装置上，天平的自由端连接加载体；
9.s2、在加载体上布置有12个施力加载点，通过12个载荷作动装置，在施力点上施加预先编制的载荷；
10.s3、施加的载荷可以通过胀套、套筒传递到旋翼天平上，实现对旋翼天平校准。
11.优选的，所述载荷涵盖天平的六个维度即3个力与3个力矩。
12.优选的，所述加载体上部布置4个加载梁，在加载梁端部垂直方向布置加载点实现法向力、俯仰力矩、滚转力矩加载。
13.优选的，所述加载体中部布置四个加载点实现侧向力和阻力的加载。
14.优选的，所述加载体下部布置两个加载梁，在加载梁端部水平方向布置加载点实现扭矩的加载。
15.优选的，所述加载体由加载筒和加载梁焊接而成。
16.优选的，所述加载筒由高强度钢整体加工而成，加载梁由工字型钢加工而成。
17.本发明中，所述一种旋翼天平及其校准方法的有益效果：
18.旋翼轴和套筒之间用定位键连接成一整体，套筒可以在加载体内腔内滑动配合，套筒头部和主加载体内腔之间用胀套实现无间隙紧密配合，胀套可以实现大扭矩传递，力
源对主加载体施加的载荷可以通过胀套、套筒传递到旋翼天平上；
19.本发明在加载方向上精确加载减小各分量之间相互干扰耦合。
附图说明
20.图1为本发明提出的一种旋翼天平的结构示意图；
21.图2为本发明提出的一种旋翼天平的加载体力系布局图。
22.图中：1、旋翼轴；2、套筒；3、加载体；4、涨套；5、旋翼天平系统。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
24.参照图1-2，一种旋翼天平，包括旋翼轴1、套筒2、加载体3、涨套4、定位键，旋翼轴1和套筒2之间通过定位键连接成一整体，套筒2与加载体3内腔滑动连接，套筒2的顶部和加载体3内腔之间通过胀套4紧密配合。
25.一种旋翼天平的校准方法，包括以下步骤：
26.s1、将旋翼天平或杆式天平固定在支撑装置上，天平的自由端连接加载体；
27.s2、在加载体上布置有12个施力加载点，通过12个载荷作动装置，在施力点上施加预先编制的载荷；
28.s3、施加的载荷可以通过胀套、套筒传递到旋翼天平上，实现对旋翼天平校准。
29.本实施例中，载荷涵盖天平的六个维度即3个力与3个力矩。
30.本实施例中，加载体上部布置4个加载梁，在加载梁端部垂直方向布置加载点实现法向力、俯仰力矩、滚转力矩加载。
31.本实施例中，加载体中部布置四个加载点实现侧向力和阻力的加载。
32.本实施例中，加载体下部布置两个加载梁，在加载梁端部水平方向布置加载点实现扭矩的加载。
33.本实施例中，加载体由加载筒和加载梁焊接而成。
34.本实施例中，加载筒由高强度钢整体加工而成，加载梁由工字型钢加工而成。
35.天平加载装置主要用于对旋翼天平及杆式天平进行加载，得到天平应变信号与载荷对应的关系矩阵。其工作原理为将旋翼天平或杆式天平固定在支撑装置上，天平的自由端连接加载体，在加载体上布置有12个施力加载点；通过12个载荷作动装置，在施力点上施加预先编制的载荷，载荷工况涵盖天平的六个维度即3个力与3个力矩。框架用于固定天平的支撑及固定载荷作动器。
36.天平加载装置主要由框架、加载体、载荷作动器、杆式天平支撑座、传力装置、液压系统、加载变形测量装置等组成，外形长、宽、高分别为12800mm
×
12200mm
×
9033mm。
37.旋翼天平与扭矩天平间的校准状态切换；当上、下两个脹套锁紧外加旋翼天平紧固螺钉锁紧时，进行旋翼天平与扭矩天平的组合加载；当旋翼天平紧固螺钉锁紧，脹套松开及卸掉时进行旋翼天平的单独加载；当旋翼天平螺钉松开，上、下脹套锁紧时进行扭矩天平的单独加载；
38.旋翼天平加载体可以实现旋翼天平(六分量)，扭矩天平两种天平单独加载及组合
加载。加载体由主加载体、套筒、胀套等部件组成。旋翼主轴和套筒之间用定位键连接成一整体，套筒可以在加载体内腔内滑动配合，套筒头部和主加载体内腔之间用胀套实现无间隙紧密配合，胀套可以实现大扭矩传递。力源对主加载体施加的载荷可以通过胀套、套筒传递到旋翼天平上，实现对旋翼天平校准。
39.加载体上部布置4个加载梁，在加载梁端部垂直方向布置加载点实现法向力、俯仰力矩、滚转力矩加载；中部布置四个加载点实现侧向力和阻力的加载；下部布置两个加载梁，在加载梁端部水平方向布置加载点实现扭矩的加载；
40.主加载体由加载筒和加载梁焊接而成，加载筒由高强度钢整体加工而成，加载梁由工字型钢加工而成。为实现旋翼天平在加载方向上精确加载减小各分量之间相互干扰耦合，加载体在加载时需要具有足够的刚度，减小变形，旋翼天平重量约为4.6吨。
41.旋翼天平加载体力系布局
42.为提高测力系统校准精度，减小测力工作传感器各元之间的干扰，校准装置采用集中加载的方式进行天平校准。
43.旋翼天平加载体力系布局如图2所示：
44.各加载点的作用：
45.g1、g2、g3、g4实现法向力y的加载；
46.g1、g2实现俯仰力矩mz的加载；
47.g3、g4实现滚转力矩mx的加载；
48.g5、g6实现阻力x的加载；
49.g7、g8实现侧向力z的加载；
50.g9、g11、(或g10、g12)实现偏航力矩my的加载。
51.力臂lmz＝3000mm；lmx＝3000mm；lmy＝2000mm；
52.由测力系统载荷设计指标及加载点布局可以解算出每个加载点设计载荷。
53.(1)1、2、3、4加载点载荷计算
54.1、2、3、4加载点用于施加法向力、俯仰力矩、滚转力矩；
55.在升力y作用下，f1+f2+f3+f4＝300kn f1＝f2＝f3＝f4＝75kn；
56.在俯仰力矩mz的作用下，f1
×
1.5＝200knm f1＝f2＝134kn；
57.在滚转力矩mx的作用下,f3
×
1.5＝200knm f3＝f4＝134kn；
58.可以得出：f1＝f2＝f3＝f4＝209kn；
59.(2)5、6、7、8加载点载荷计算
60.5、6加载点用于施加阻力，7、8加载点用于施加侧力；
61.f5＝f6＝f7＝f8＝100kn；
62.(3)9、10、11、12加载点载荷计算
63.9、10、11、12加载点用于施加偏航力矩；
64.lmy＝1000mm；
65.在偏航力矩my的作用下，f9
×
1+f11
×
1＝75knm f9＝f11＝37.5kn；
66.f10＝f12＝37.5kn；
67.旋翼天平加载体各加载点载荷
[0068][0069][0070]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种旋翼天平，包括旋翼轴（1）、套筒（2）、加载体（3）、涨套（4）、定位键，其特征在于，所述旋翼轴（1）和套筒（2）之间通过定位键连接成一整体，套筒（2）与加载体（3）内腔滑动连接，套筒（2）的顶部和加载体（3）内腔之间通过胀套（4）紧密配合。2.一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将旋翼天平或杆式天平固定在支撑装置上，天平的自由端连接加载体；s2、在加载体上布置有12个施力加载点，通过12个载荷作动装置，在施力点上施加预先编制的载荷；s3、施加的载荷可以通过胀套、套筒传递到旋翼天平上，实现对旋翼天平校准。3.根据权利要求2所述的一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，所述载荷涵盖天平的六个维度即3个力与3个力矩。4.根据权利要求3所述的一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，所述加载体上部布置4个加载梁，在加载梁端部垂直方向布置加载点实现法向力、俯仰力矩、滚转力矩加载。5.根据权利要求4所述的一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，所述加载体中部布置四个加载点实现侧向力和阻力的加载。6.根据权利要求5所述的一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，所述加载体下部布置两个加载梁，在加载梁端部水平方向布置加载点实现扭矩的加载。7.根据权利要求6所述的一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，所述加载体由加载筒和加载梁焊接而成。8.根据权利要求7所述的一种旋翼天平的校准方法，其特征在于，所述加载筒由高强度钢整体加工而成，加载梁由工字型钢加工而成。

技术总结
本发明属于旋翼天平领域，尤其是一种旋翼天平及其校准方法，针对现有的天平在加载方向上各分量之间相互干扰耦合，影响使用效果的问题，现提出如下方案，其旋翼天平包括旋翼轴、套筒、加载体、涨套、定位键，所述旋翼轴和套筒之间通过定位键连接成一整体，套筒与加载体内腔滑动连接，套筒的顶部和加载体内腔之间通过胀套紧密配合，其校准方法包括以下步骤：S1、将旋翼天平或杆式天平固定在支撑装置上，天平的自由端连接加载体；S2、在加载体上布置有12个施力加载点，通过12个载荷作动装置，在施力点上施加预先编制的载荷，本发明在加载方向上精确加载减小各分量之间相互干扰耦合。加载减小各分量之间相互干扰耦合。加载减小各分量之间相互干扰耦合。


技术研发人员：孙银生 贺艳娜 房凯文 鲍建桥
受保护的技术使用者：郑州机械研究所有限公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/8/4