祥农无人机螺旋桨动平衡相关知识普及

2018-10-26| 发布者: admin| 查看: |


1、什么是动平衡?
      作旋转运动的零部件在理想的情况下旋转与不旋转时,对轴承产生的压力是一样的,这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转体,由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差,甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素,使得回转体在旋转时,其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消,离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上,引起振动,产生噪音,加速轴承磨损,影响性能,增加功耗,缩短机械寿命,严重时能造成破坏性事故。为此,必须对转子进行平衡,使其达到允许的平衡精度等级,或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。
 
2、多旋翼飞行器螺旋桨平衡性的重要性
      多旋翼飞行器螺旋桨的工作转速高、转速变化大,其桨平衡除了材质、加工、装配方面的影响外,还存在气动不平衡,在高速旋转时,两侧桨叶升力的微小差异,也同样会产生不平衡量,进而呈指数级放大桨叶本身的不平衡。
 
螺旋桨的不平衡除了有震动、噪音等表象外,还会加速轴承磨损、增加功耗、缩短机械寿命,影响整个飞行器的性能,增加故障概率,严重时甚至会造成飞控死机,造成飞行器失控。
 
机架越大,由浆传到机架中心板上的飞控的震动就会放大,悬停、抗风、大机动时,震动级别就会逐步升级。这种震动对于机架的刚性没太大问题,但是对飞控的CPU或者说是芯片利用率,就有致命的影响了。很多例悬停抗风时飞走,或者是无故翻覆,在排除了电力和机械故障方面的因素外,绝大多数是由于震动未得到有效抑制,导致飞控芯片利用率过高造成的。
 
另外,航拍爱好者经常遇到的拍摄画面果冻现象,也是由桨叶的不平衡震动造成,云台减振球和震动频率(HZ数)保持一致,果冻消除,不匹配就会有果冻。
 
桨叶—电机的许用不平衡量与转子(桨叶+电机X-TEAM)的质量成正比,与工作转速成反比,转速越高,不平衡合格量越小,要求的平衡精度越高。
 
也就是说,随着飞行器桨叶转速的上升,不平衡带来的后果越严重。
 
3、动平衡和静平衡的区别静
    (1)静平衡:在转子一个校正面上进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内,静平衡又称单面平衡。
    (2)动平衡:在转子两个及以上校正面上同时进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子动态时是在许用不平衡量的规定范围内,动平衡又称双面平衡。
传统的静平衡只能实现静止时两边桨叶质量的大致平衡,其精度很低,不平衡量以克计算,并且无法对气动不平衡进行处理,所以当桨叶旋转时,整个旋转面上的不平衡量几乎没有减少。
     只有动平衡可以从根本上解决这些问题。
 
4、多旋翼飞行器螺旋桨动平衡的精度要求
       常用尺寸桨动平衡,均按ISO1940平衡等级中最高的G0.4级计算:
桨叶尺寸(inch)
转子质量M(g)
精度等级G(g.mm/kg)
校正半径r(mm)
工作转速n(rpm)
不平衡合格量m(mg)
12
11
0.4
152.40
15000
1.92
13
16
0.4
165.10
15000
2.58
14
18
0.4
177.80
15000
2.70
15
22
0.4
190.50
15000
3.08
常用桨—电机动力搭配,均按ISO1940平衡等级中最高的G0.4级计算:
桨叶尺寸(inch)
电机型号
转子质量M(g)
精度等级G(g.mm/kg)
校正半径r(mm)
工作转速n(rpm)
不平衡合格量m(mg)
12
3508
46.31
0.4
152.40
15000
8.10
13
4225
44.71
0.4
165.10
15000
7.22
14
4822
50.34
0.4
177.80
15000
7.55
15
4822
54.34
0.4
190.50
15000
7.61

 
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