CN101872918A - 用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头 - Google Patents

Abstract

一种用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头，它涉及一种机电连接快换接头。本发明的目的是针对目前空间环境下的航天器和空间设备构件连接拆卸困难、出现故障将导致安装维护的成本大大增加使功能部件寿命降低的问题。销轴的凸起装在连接销座的第一凹槽内，第一安装板固定在连接法兰盘上；第二安装板固定在连接法兰盘上，每个连接导引块固定在快换下接头连接法兰盘上；快换下接头连接法兰盘与快换上接头连接法兰盘连接，每个连接导引块装在快换上接头连接法兰盘的第二凹槽中，每个电气接口连接板组件与电气接口连接板组件相匹配连接在一起。本发明用于连接空间环境下的航天器或空间设备。

Description

用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头

技术领域

本发明涉及一种机电连接快换接头。

背景技术

根据我国空间技术发展的现状，建设自己的空间站已经成为趋势。而空间站许多功能部件需要长期或者永久在轨服务，在空间环境下，在设计上对部件的寿命要求显得格外苛刻。当空间站中多功能部件出现故障后，拆卸困难导致维护成本增加使功能部件寿命降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前空间环境下的航天器和空间设备的多功能部件连接拆卸困难、出现故障将导致安装维护的成本大大增加使功能部件寿命降低的问题，提出了一种用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述接头由快换上接头和快换下接头构成，所述快换上接头由快换上接头电气接口连接板组件、快换上接头连接法兰盘、六个快换接头连接销组件和六个连接销座构成；每个连接销组件包括预紧螺栓、一组楔块组件、销轴、销胀套、销定位板和销盖板，连接销座上设有第一凹槽，销轴的一端设有与连接销座上的第一凹槽相匹配的凸台，销盖板的端面上设有凸起座，销盖板的凸起座装在销定位板的内孔中，销胀套的一端装在销定位板的内孔中且套在销盖板的凸起座上，销胀套的另一端与销轴的凸台的上端面接触，销轴的轴端装在销胀套内，且二者之间设有一组楔块组件，每个楔块组件由端楔块、凸楔块和凹楔块构成，凸楔块设置在端楔块和凹楔块之间，预紧螺栓穿过销盖板的中心孔与销轴旋接；每个电气接口连接板组件由第一安装板、弹性锁紧件、两个上接头电气插头安装座和两个电气公接头构成，每个上接头电气插头安装座固定在安装板上，每个电气公接头通过弹性锁紧件固装在上接头电气插头安装座内；

每个快换下接头由快换下接头电气接口连接板组件、快换下接头连接法兰盘和三个连接导引块构成，所述电气接口连接板组件由第二安装板、两个下接头电气插头安装座和两个电气母接头构成，每个下接头电气插头安装座固定在安装板上，每个电气母接头固装在下接头电气插头安装座内；

每个连接销组件固定在快换上接头连接法兰盘的侧壁上，每个连接销座固定在快换上接头连接法兰盘上，销轴的凸起装在连接销座的第一凹槽内，第一安装板固定在连接法兰盘上；第二安装板固定在连接法兰盘上，每个连接导引块固定在快换下接头连接法兰盘上；

快换上接头连接法兰盘上设有与连接导引块形状相匹配的第二凹槽，快换下接头连接法兰盘与快换上接头连接法兰盘连接，每个连接导引块装在快换上接头连接法兰盘的第二凹槽中，每个电气接口连接板组件与电气接口连接板组件相匹配连接在一起。

本发明具有以下有益效果：本发明用于给空间在轨可更换部件提供机械及电气联接。所有需要在轨更换的部件只要安装有本发明就可以轻易的在轨拆卸，在保证机械联接强度的同时提供电源及数据信号；同时由于可预见机器人将成为空间装配维护的主体，而且为了最大程度减少宇航员出舱时间，此接头必须最大程度上方便在轨拆卸；本发明采用模块化设计思想，将在轨设备的连接部件设计为套件，便于安装与对接、集成度高、功能全面；本发明的三个连接导引块不仅方便安装，而且提高了连接部件的可靠性；连接销组件能快速的实现两个接头之间的紧固，且连接销组件安装拆卸容易，在轨使用方便，无需担心其飘离接头本体。本发明具有在轨可更换功能，便于在轨安装维护，提高机器人在轨服务寿命。 

附图说明

图1是快换上接头的立体图，图2是快换下接头的立体图，图3是快换上接头的主视图，图4是图3的A-A剖视图，图5是快换下接头的主视图，图6是图5的B-B剖视图，图7是快换接头连接销组件的立体图，图8是快换接头连接销组件的主剖视图，图9是快换上接头电气接口连接板组件的主视图、图10是图9的C-C剖视图，图11是快换下接头电气接口连接板组件的俯视图，图12是图11的D-D剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图12说明本实施方式，本实施方式的接头由快换上接头1和快换下接头2构成，所述快换上接头1由快换上接头电气接口连接板组件1-5、快换上接头连接法兰盘1-7、六个快换接头连接销组件1-1和六个连接销座1-2构成；每个连接销组件1-1包括预紧螺栓1-1-1、一组楔块组件、销轴1-1-5、销胀套1-1-6、销定位板1-1-7和销盖板1-1-8，连接销座1-2上设有第一凹槽，销轴1-1-5的一端设有与连接销座1-2上的第一凹槽相匹配的凸台，销盖板1-1-8的端面上设有凸起座，销盖板1-1-8的凸起座装在销定位板1-1-7的内孔中，销胀套1-1-6的一端装在销定位板1-1-7的内孔中且套在销盖板1-1-8的凸起座上，销胀套1-1-6的另一端与销轴1-1-5的凸台的上端面接触，销轴1-1-5的轴端装在销胀套1-1-6内，且二者之间设有一组楔块组件，每个楔块组件由端楔块1-1-2、凸楔块1-1-3和凹楔块1-1-4构成，凸楔块1-1-3设置在端楔块1-1-2和凹楔块1-1-4之间，预紧螺栓1-1-1穿过销盖板1-1-8的中心孔与销轴1-1-5旋接；每个电气接口连接板组件1-5由第一安装板1-5-1、弹性锁紧件1-5-8、两个上接头电气插头安装座1-5-2和两个电气公接头1-5-4构成，每个上接头电气插头安装座1-5-2（通过第一紧固螺钉1-5-3）固定在安装板1-5-1上，每个电气公接头1-5-4通过弹性锁紧件1-5-8固装在上接头电气插头安装座1-5-2内；

每个快换下接头2由快换下接头电气接口连接板组件2-1、快换下接头连接法兰盘2-5和三个连接导引块2-2构成，所述电气接口连接板组件2-1由第二安装板2-1-1、两个下接头电气插头安装座2-1-2和两个电气母接头2-1-3构成，每个下接头电气插头安装座2-1-2（通过第二紧固螺钉2-1-5）固定在安装板2-1-1上，每个电气母接头2-1-3（通过第三紧固螺钉2-1-4）固装在下接头电气插头安装座2-1-2内；

每个连接销组件1-1（通过第四紧固螺钉1-3和沉头螺钉1-4）固定在快换上接头连接法兰盘1-7的侧壁上，每个连接销座1-2固定在快换上接头连接法兰盘1-7上，销轴1-1-5的凸起装在连接销座1-2的第一凹槽内，第一安装板1-5-1（通过第五紧固螺钉1-6）固定在连接法兰盘1-7上；第二安装板2-1-1（通过第六紧固螺钉2-4）固定在连接法兰盘2-5上，每个连接导引块2-2（通过第七紧固螺钉2-3）固定在快换下接头连接法兰盘2-5上；

快换上接头连接法兰盘1-7上设有与连接导引块2-2形状相匹配的第二凹槽，快换下接头连接法兰盘2-5与快换上接头连接法兰盘1-7连接，每个连接导引块2-2装在快换上接头连接法兰盘1-7的第二凹槽中，每个电气接口连接板组件1-5与电气接口连接板组件2-1相匹配连接在一起。

具体实施方式二：结合图10说明本实施方式，本实施方式的弹性锁紧件1-5-8由导杆螺钉1-5-5、螺母1-5-6和弹簧1-5-7构成，导杆螺钉1-5-5穿过上接头电气插头安装座1-5-2的上端面和电气公接头1-5-4通过螺母1-5-6锁紧，弹簧1-5-7套在导杆螺钉1-5-5上，弹簧1-5-7位于电气公接头1-5-4和上接头电气插头安装座1-5-2的下端面之间，此结构实现了位置误差补偿功能还能起到压紧电气公接头1-5-4的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式的三个连接导引块2-2沿圆周均布设置或三个连接导引块2-2中的两个相对三个连接导引块2-2中剩余的一个对称设置，此结构起导引的作用，同时还能起到定向的作用，防止安装错误。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图8说明本实施方式，本实施方式的每个连接销组件1-1还包括防脱落钢丝1-1-9组成，脱落钢丝1-1-9设置在销定位板1-1-7和销盖板1-1-8之间，且防脱落钢丝1-1-9将销定位板1-1-7和销盖板1-1-8连接在一起，此结构使连接销组件1-1在空间环境中不会因无重力而飘走。防脱落钢丝1-1-9将连接销组件1-1整体形成一个机械闭环。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理：本发明用于连接空间环境下的航天器，空间设备等，其快换特性同样适用于地面各类设备的连接。本发明中的快换上接头连接法兰盘1-7和快换下接头连接法兰盘2-5可以和相应的设备连接。在需要连接的两设备的连接处，分别安装快换上接头连接法兰盘1-7和快换下接头连接法兰盘2-5，通过这两个接头来实现机械和电气的快速连接。连接时由连接导引块2-2进行对正，便于将机械接头快速插入。在将机械连接对正插入后，电气公接头1-5-4由于弹簧1-5-7的作用即可实现位置误差的自我补偿。弹簧1-5-7不仅实现了位置误差补偿功能，同时还能起到压紧电气公接头1-5-4的作用。弹簧1-5-7处于压缩状态。在电气公接头1-5-4和电气母接头2-1-3完全对正压紧后，需要通过每个连接销组件1-1中的销轴1-1-5进行定位。销轴1-1-5的一端为凸台便于插入。当销轴1-1-5的凸台进入连接销座1-2中的第一凹槽时，即可使用扳手拧动预紧螺栓1-1-1，预紧螺栓1-1-1通过销盖板1-1-8将楔块组件不断压缩，由于销轴1-1-5卡在连接销座1-2中，因此在预紧螺栓1-1-1旋转时，销轴1-1-5是不会旋转的，此时随着预紧螺栓1-1-1不断向里运动，预紧螺栓1-1-1对销盖板1-1-8产生一个向下的力，这个力通过楔块组件的端楔块1-1-2，传递到楔块组件的凸楔块1-1-3和凹楔块1-1-4上。楔块组件由于受到力的作用，会发生周向尺寸上的变化，即楔块组件的外径会发生改变。此时凸楔块1-1-3的外径将减小，而凹楔块1-1-4的外径将增大。外径增大的凹楔块1-1-4将迫使销胀套1-1-6的直径发生变化。销胀套1-1-6的内壁受到力的作用时其外径会变大，通过控制变形量与力的关系，就可通过控制预紧螺栓1-1-1的预紧力来实现销轴1-1-5的张紧，从而实现销轴1-1-5在机械连接中起的紧固作用。当需要把销轴1-1-5卸下（即需要将上下接头分离）时，反方向旋转预紧螺栓1-1-1，当销胀套1-1-6内部无力的作用时，其将还原会原直径大小，此时即可将销轴1-1-5拔出。

Claims (4)

1.一种用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头，其特征在于所述接头由快换上接头（1）和快换下接头（2）构成，所述快换上接头（1）由快换上接头电气接口连接板组件（1-5）、快换上接头连接法兰盘（1-7）、六个快换接头连接销组件（1-1）和六个连接销座（1-2）构成；每个连接销组件（1-1）包括预紧螺栓（1-1-1）、一组楔块组件、销轴（1-1-5）、销胀套（1-1-6）、销定位板（1-1-7）和销盖板（1-1-8），连接销座（1-2）上设有第一凹槽，销轴（1-1-5）的一端设有与连接销座（1-2）上的第一凹槽相匹配的凸台，销盖板（1-1-8）的端面上设有凸起座，销盖板（1-1-8）的凸起座装在销定位板（1-1-7）的内孔中，销胀套（1-1-6）的一端装在销定位板（1-1-7）的内孔中且套在销盖板（1-1-8）的凸起座上，销胀套（1-1-6）的另一端与销轴（1-1-5）的凸台的上端面接触，销轴（1-1-5）的轴端装在销胀套（1-1-6）内，且二者之间设有一组楔块组件，每个楔块组件由端楔块（1-1-2）、凸楔块（1-1-3）和凹楔块（1-1-4）构成，凸楔块（1-1-3）设置在端楔块（1-1-2）和凹楔块（1-1-4）之间，预紧螺栓（1-1-1）穿过销盖板（1-1-8）的中心孔与销轴（1-1-5）旋接；每个电气接口连接板组件（1-5）由第一安装板（1-5-1）、弹性锁紧件（1-5-8）、两个上接头电气插头安装座（1-5-2）和两个电气公接头（1-5-4）构成，每个上接头电气插头安装座（1-5-2）固定在安装板（1-5-1）上，每个电气公接头（1-5-4）通过弹性锁紧件（1-5-8）固装在上接头电气插头安装座（1-5-2）内；

每个快换下接头（2）由快换下接头电气接口连接板组件（2-1）、快换下接头连接法兰盘（2-5）和三个连接导引块（2-2）构成，所述电气接口连接板组件（2-1）由第二安装板（2-1-1）、两个下接头电气插头安装座（2-1-2）和两个电气母接头（2-1-3）构成，每个下接头电气插头安装座（2-1-2）固定在安装板（2-1-1）上，每个电气母接头（2-1-3）固装在下接头电气插头安装座（2-1-2）内；

每个连接销组件（1-1）固定在快换上接头连接法兰盘（1-7）的侧壁上，每个连接销座（1-2）固定在快换上接头连接法兰盘（1-7）上，销轴（1-1-5）的凸起装在连接销座（1-2）的第一凹槽内，第一安装板（1-5-1）固定在连接法兰盘（1-7）上；第二安装板（2-1-1）固定在连接法兰盘（2-5）上，每个连接导引块（2-2）固定在快换下接头连接法兰盘（2-5）上；

快换上接头连接法兰盘（1-7）上设有与连接导引块（2-2）形状相匹配的第二凹槽，快换下接头连接法兰盘（2-5）与快换上接头连接法兰盘（1-7）连接，每个连接导引块（2-2）装在快换上接头连接法兰盘（1-7）的第二凹槽中，每个电气接口连接板组件（1-5）与电气接口连接板组件（2-1）相匹配连接在一起。

2.根据权利要求1所述用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头，其特征在于所述弹性锁紧件由导杆螺钉（1-5-5）、螺母（1-5-6）和弹簧（1-5-7）构成，导杆螺钉（1-5-5）穿过上接头电气插头安装座（1-5-2）的上端面和电气公接头（1-5-4）通过螺母（1-5-6）锁紧，弹簧（1-5-7）套在导杆螺钉（1-5-5）上，弹簧（1-5-7）位于电气公接头（1-5-4）和上接头电气插头安装座（1-5-2）的下端面之间。

3.根据权利要求1或2所述用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头，其特征在于三个连接导引块（2-2）沿圆周均布设置或三个连接导引块（2-2）中的两个相对三个连接导引块（2-2）中剩余的一个对称设置。

4.根据权利要求3所述用于空间在轨可更换部件的机电连接快换接头，其特征在于每个连接销组件（1-1）还包括防脱落钢丝（1-1-9），脱落钢丝（1-1-9）设置在销定位板（1-1-7）和销盖板（1-1-8）之间，且防脱落钢丝（1-1-9）将销定位板（1-1-7）和销盖板（1-1-8）连接在一起。

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