[实用新型]高精度旋转模型分量载荷及扭矩测量装置

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种旋转模型受力测量装置，具体为高精度旋转模型分量载荷及扭矩测量装置。

二、背景技术

在某些场合，需要对旋转模型受力与力矩情况进行精确测量。比如，直升机旋翼/机身组合模型试验台，是模拟直升机在各种飞行状态时，测量传动扭矩和旋翼模型的六个力和力矩分量载荷，以便考验和评估直升机不同旋翼的气动性能。为此，这些力与力矩测量的准确性至关重要，除了有高精度的扭矩测量天平(以下简称扭矩天平)和旋翼各分量载荷测量天平(以下简称旋翼天平)外，还需要克服驱动旋翼旋转的传动系统对测量的影响。所以对扭矩天平和旋翼天平试验装置中的联轴节有以下两点特殊要求：

1.驱动模型旋翼转轴时，联轴节只传递扭矩，不传递(或少传递)其它方向的载荷分量。也就是说，对其它方向的载荷分量不产生干扰，或使之小到可以允许的范围(如：0.25％)。反之，也要求其他方向的载荷分量不影响扭矩的测量。

2.测量旋翼载荷时，在不影响转动的前提下，旋翼轴及旋转模型要求联轴节有足够的扭转变形(包括轴向线位移和扭转角位移)，从而不影响载荷测量。

一般机械工程常用的弹性联轴节有：轮胎联轴节、NZ挠性爪型联轴节、铰链联轴节和小尺寸万向联接轴等。这些联轴节，除了重量/扭矩比值较大外；传递扭矩时，有的传递运动不够准确，有的存在较大的摩擦和干扰，从而严重的影响了测量数据。

三、发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，设计一种高精度旋转模型分量载荷及扭矩测量装置。特别是针对一般机械常用联轴节的不足，设计单节或双节多点拉压式弹性联轴节，以保证相关力与力矩等参数测量的准确性。

本实用新型的基本思路是：在主动轴(18)与从动轴(10)之间设有弹性联轴节相连，该弹性联轴节主要由连接法兰(12)、压环(13)、多层弹性片(14)、定位衬套(15)、花键套(16)、连接螺栓(17)等组成。为使局部弹性片不受偏心载荷，将局部弹性片的内、外园半径取相同的值，即R₁＝R₂，并对称于两接点的连线。

本实用新型的具体技术解决方案是：

一种高精度旋转模型分量载荷及扭矩测量装置，包括主动轴(18)、从动轴(10)，装于从动轴(10)轴承座上的旋翼天平(9)，在主动轴(18)与从动轴(10)上均固定有连接主动轴(18)与从动轴(10)的连接法兰(12)，在两个连接法兰(12)之间连接有扭矩天平(11)，其特征是：在主动轴(18)与从动轴(10)之间还装有弹性联轴节，且弹性联轴节包括固定于主动轴(18)或从动轴(10)上的花键套(16)，套于主动轴(18)或从动轴(10)上的一个或多个弹性片(14)，弹性片(14)位于连接法兰(12)与花键套(16)之间，花键套(16)与连接法兰(12)之间由连接螺栓(17)连接。

进一步的方案是：在弹性片(14)与花键套(16)之间还装有定位衬套(15)，在弹性片(14)与连接法兰(12)之间还装有与定位衬套(15)配合的压环(13)。

更进一步的方案是：在扭矩天平(11)靠主动轴(18)和从动轴(10)的两侧均装有弹性联轴节，弹性片(14)的等圆周上对称开有偶数个孔(1、2、3、4、5、6)，其中主动轴(18)一侧的弹性片(14)上的孔(1、3、5)被主动轴(18)一侧的连接螺栓(17)穿过连接，从动轴(10)一侧的弹性片(14)上的孔(2、4、6)被从动轴(10)一侧的连接螺栓(17)穿过连接。

再进一步的方案是：弹性片(14)上两个相邻的孔之间的外侧面和内侧面与两个相邻的孔之间的连线对称，即R₁＝R₂。

这种设计相当于将主动轴(18)与从动轴(10)用一组弹性片相连，而且其中接点1，3，5与主动轴相连，接点2，4，6与从动轴相连。设计时，将局部弹性片的内、外园半径取相同的值，即R₁＝R₂并对称于两接点的连线是为了使局部弹性片不受偏心载荷。传递扭矩时，整个弹性片分隔成接点1到6之间、5到4之间、3到2之间共3个受拉的局部弹性片，和接点1到2之间、3到4之间、5到6之间3个受压的局部弹性片。当传扭方向改变时，两者互换。以形成效果更好的双节多点(孔)拉压式弹性联轴节。

本实用新型不仅适用于将两个该弹性联轴节与中间扭矩天平组成的组件安装于旋翼天平9下端，还适用于将该组件安装在旋翼天平中间处。