CN103217289A - 模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法 - Google Patents

Abstract

模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，检测装置中的四组试验单元组件以及磁流体密封传动组件实现检测过程，在四组试验单元组件中分别配装配对角接触球轴承即第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，检测装置中的分子泵和机械泵可以提供10^-5Pa的高真空度，环境温度控制在常温～50℃，伺服电机为四组试验单元组件提供连续旋转和往复摆动，检测过程由计算机监控程序对伺服电机的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的检测内容对四组试验单元组件内的四组配对角接触球轴承进行实时检测，为评价气象卫星中角接触球轴承的动态模拟性能或工作寿命提供科学、真实可靠的监测依据。

Description

模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法

 

技术领域

本发明属于轴承试验技术领域，尤其涉及到一种模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法。

 

背景技术

扫描机构作为气象卫星遥感系统的重要组成部件，主要用于气象图像信息的获取，扫描机构中使用的角接触球轴承质量及可靠性将直接影响整个遥感系统的所获取的图片质量以及运行寿命，角接触球轴承通常采用超精密角接触球轴承并采用配对安装的方式，由于配对角接触球轴承在太空中不停的往复摇摆约10亿次且承受着高低温交替、真空、失重、辐射等恶劣工况，因此配对角接触球轴承必须高精度、低摩擦、长寿命且具有高可靠性。

为提高气象卫星扫描机构角接触球轴承的设计水平和产品质量，需要对角接触球轴承进行模拟动态检测，模拟动态检测为角接触球轴承的产品设计和理论分析提供真实有效的参考数据，而模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态试验方法至今未见相关报道。

 

发明内容

为考核气象卫星扫描机构支承轴承的动态性能以及工作寿命，本发明提供了一种模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，该动态检测方法通过检测装置中的四组试验单元组件以及磁流体密封传动组件来实现检测过程，在四组试验单元组件中分别配装配对角接触球轴承即第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，检测装置中的分子泵和机械泵可以提供10^-5Pa的高真空度，环境温度控制在常温～50℃，伺服电机为四组试验单元组件提供连续旋转和往复摆动，可以真实模拟气象卫星扫描机构支承轴承在高真空环境下的实际安装条件以及运转特点，考核气象卫星扫描机构支承轴承的动态性能以及工作寿命，试验过程由计算机监控程序对伺服电机的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出所述参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的检测内容对四组试验单元组件内的四组配对角接触球轴承进行实时检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，气象卫星使用的角接触球轴承为超精密级轴承且配对使用，配对角接触球轴承由同型号的第一角接触球轴承和第二角接触球轴承构成，配对角接触球轴承的内圈内径一般在30～80mm，气象卫星对配对角接触球轴承的参数要求是：所处真空度要求10^-5Pa，所处环境温度要求在常温～50℃范围内可控，所处摆动速度要求在0.1°/s～20°/s范围内可控，所处摆动角度要求在-20°～20°范围内可控，所处转动速度要求在10～300r/min范围内可控。

本发明的动态检测方法包含检测装置和检测过程，通过检测装置和检测过程对配对角接触球轴承的检测内容包括：真空度、环境温度、摆动速度、摆动角度、摆动次数、转动速度、转动圈数、外圈温度、摩擦力矩、检测时间。

上述所述参数要求和所述检测内容均已在计算机监控程序在设定，计算机由电控柜供电，计算机监控程序根据所述使用条件和所述检测内容能对上述检测装置发出相关指令并对上述检测过程检测实时检测。

本发明的检测装置包含机架、工作台、底座、大密封圈、真空罩、支承柱、试验单元组件、锁紧螺母、固定座、十字平板、大齿轮、键、磁流体密封传动组件、观察窗、小密封圈、联轴器、组合引线电极、法兰、伺服电机、抽气管、分子泵、减震地脚、机械泵、电磁隔断阀、真空波纹管、电磁放气阀、电阻规以及电离规。

上述试验单元组件包含支座套、主轴、小齿轮、螺栓、螺母、加热丝、外衬套、第一温度传感器、第二温度传感器、上端盖、压盖、扭矩传感器、第三温度传感器、内隔环、外隔、迷宫片、密封环、拆卸环、滑动套、同心环、陶瓷球、弹簧以及止推片。

上述磁流体密封传动组件包含传动轴、下端盖、第一支承轴承、外隔套、第二支承轴承、纳米磁流体、磁极以及外壳。

在检测装置中，螺栓将磁流体密封传动组件安装在底座中心孔上端，底座与磁流体密封传动组件中外壳的结合处通过小密封圈实施密封，磁流体密封传动组件中传动轴的下端通过联轴器与伺服电机联接，伺服电机通过法兰固定在底座下端，传动轴的上端通过键联接大齿轮，将四组试验单元组件对称分布在磁流体密封传动组件周围，四组试验单元组件中配装的支座套通过螺栓被固定在底座上，四组试验单元组件中配装的小齿轮均与大齿轮啮合，根据四组试验单元组件的对称分布位置并在每组试验单元组件旁均设置被固定的支承柱，支承柱的上端通过锁紧螺母配装有十字平板，十字平板上配装四个固定座，每个固定座均套在试验单元组件中配装的扭矩传感器上，然后将真空罩罩在底座上，真空罩上配装观察窗，底座上端配置的所有部件均罩在真空罩内，真空罩与底座的接合处配置大密封圈使真空罩内能够形成真空室，底座还配置有抽气孔以及组合引线电极，底座通过螺栓固定在工作台上，工作台通过螺栓与机架联接，机架底部四脚配装减震地脚，机架内配装分子泵，分子泵上端联接抽气管，抽气管的上端通过螺栓对接在所述抽气孔处，在抽气管上分别配装有电磁放气阀、电阻规以及电离规，分子泵的出气孔联接真空波纹管，真空波纹管通过电磁隔断阀与机械泵联接，底座下端部位自然形成大气端。

检测过程开始前先打开真空罩并拆下四组试验单元组件，将第一角接触球轴承和第二角接触球轴承按配对方式分别装入四组试验单元组件中，之后将四组试验单元组件通过螺栓对称固定在底座上端，注意检查每组试验单元组件中的小齿轮是否与磁流体密封传动组件中传动轴上配装的大齿轮相啮合，按标记线号将加热丝均匀缠绕在每组试验单元组件中外衬套端面并联接在对应的组合引线电极上，四个外衬套上配装的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及试验单元组件配装的扭矩传感器的引线经过标记后也联接在对应的组合引线电极上，组合引线电极、伺服电机、分子泵、机械泵、电磁隔断阀、电磁放气阀、电阻规以及电离规的控制信号线分别与计算机监控程序联接，各项检查无误后盖上真空罩。

检测过程开始，先接通电控柜电源并启动机械泵，开启电磁隔断阀对真空波纹管开始预抽气，通过电阻规检测抽气管内的低真空度，当抽气管内的低真空度达到时再启动分子泵，分子泵抽气数小时后再通过电离规检测抽气管内的高真空度，当抽气管内的高真空度达到10^-5Pa时说明所述真空室内的真空度也达到10^-5Pa，分子泵抽气过程中通过加热丝对第一角接触球轴承和第二角接触球轴承营造所述真空室内的环境温度，环境温度从常温开始逐渐加大到50℃止。

检测过程中计算机监控程序始终处于控制监控状态，计算机监控程序对伺服电机的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出所述参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的所述检测内容对四组试验单元组件内的四组配对角接触球轴承进行实时检测，实时检测实时进行显示，实时检测所述检测内容的所有检测参数均存储在计算机数据库中并能随时打印。

检测过程结束或是停止检测过程时，应迅速关闭电离规和分子泵以及伺服电机，待分子泵转速降到零时再关闭机械泵，此后打开电磁放气阀开始放气，放气完毕才能打开真空罩，然后拆下四组试验单元组件并进行分解，取出四组配对角接触球轴承后检查其外观状况并进行其精度复检，将精度复检参数输入到计算机中，通过计算机监控程序对四组配对角接触球轴承做出动态检测下的分析报告。

在试验单元组件中，试验主轴的上台阶轴内装入拆卸环、迷宫片、密封环并套上外衬套，拆卸环顶在然后在第一角接触球轴承和第二角接触球轴承之间配装内隔环和外隔环后装入所述上台阶轴，所述上台阶轴的外径与第一角接触球轴承和第二角接触球轴承的内径匹配，拆卸环顶在第一角接触球轴承的内圈，迷宫片顶在第一角接触球轴承的外圈，压盖通过螺栓固定在所述上台阶轴的轴端，压盖对第二角接触球轴承的内圈实施压紧，然后通过螺栓将上端盖与外衬套联接，上端盖的凸出端对第二角接触球轴承的外圈实施压紧，在上端盖的上端通过螺栓固定扭矩传感器，相对第二角接触球轴承外圈的外衬套上对称配置第二温度传感器和第三温度传感器，第二温度传感器贯穿外衬套后与第二角接触球轴承外圈接触，第二温度传感器用于检测第二角接触球轴承的温度变化，第三温度传感器不贯穿外衬套且用于检测外衬套的温度变化，相对第一角接触球轴承外圈的外衬套配置第一温度传感器，第一温度传感器用于检测第一角接触球轴承的温度变化，第一温度传感器和第二温度传感器均处于外衬套的同侧，外衬套的外径端面匀布绕有加热丝，加热丝对外衬套内配置的第一角接触球轴承和第二角接触球轴承进行真空环境下的温度加热；试验主轴的下台阶轴内先装入小齿轮，通过螺栓和螺母将小齿轮把合在试验主轴的轴肩上；在支座套底部依次放入带有弹簧的止推片、同心环、陶瓷球以及滑动套后再将支座套套在所述下台阶轴内，此时同心环的中心孔内配置陶瓷球，陶瓷球顶在所述下台阶轴端面设置的定位中心内，陶瓷球与止推片之间的接触形成点接触滑动，支座套通过螺栓固定在底座上。

试验单元组件中配装的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及扭矩传感器的引线均通过组合引线电极引到所述大气端，所述引线均分别包裹聚四氟乙烯材料。

在磁流体密封传动组件中，传动轴的轴肩两端通过外隔套分别配装同型号的第一支承轴承和第二支承轴承，所述轴肩的外径≤第一支承轴承内圈的外径，或是≤第二支承轴承内圈的外径，然后将外壳套在第二支承轴承、外隔套以及第一支承轴承上，外壳的内孔台阶靠在第二支承轴承的外圈端面，通过下端盖旋在外壳下端螺纹孔的压紧力使第一支承轴承和第二支承轴承的外圈在传动轴上得到相对固定，外壳上端内配装磁极，磁极的尖端处涂有纳米磁流体，在磁极的强力磁场作用下纳米磁流体对传动轴形成动密封。

大齿轮由不锈钢制作而成，小齿轮由含有二硫化钼添加物的聚酰亚胺非金属材料制作而成，大齿轮与小齿轮之间的润滑采用固体润滑。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、本发明的动态检测方法填补了国内该技术的空白，将大大提高我国航天空间技术专用轴承的试验能力，满足了行业对此项技术的需求，具有很高的社会价值和很广阔市场经济前景。

2、本发明的动态检测方法通过检测装置中的四组试验单元组件以及磁流体密封传动组件来实现检测过程，在四组试验单元组件中分别配装配对角接触球轴承即第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，检测装置中的分子泵和机械泵可以提供10^-5Pa的高真空度，环境温度控制在常温～50℃，伺服电机为四组试验单元组件提供连续旋转和往复摆动，试验过程由计算机监控程序对伺服电机的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出所述参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的检测内容对四组试验单元组件内的四组配对角接触球轴承进行实时检测。

3、本发明比较真实模拟了气象卫星扫描机构支承轴承在高真空环境下的实际安装条件以及运转特点，检测过程由计算机监控程序实时监测并记录，检测内容包括真空度、环境温度、摆动速度、摆动角度、摆动次数、转动速度、转动圈数、外圈温度、摩擦力矩、检测时间，为评价气象卫星扫描机构支承轴承的动态模拟性能以及工作寿命提供科学、真实可靠的监测依据。

4、采用的分子泵是一种大抽速复合分子泵，分子泵提供动态抽真空且真空度达到10^-5Pa。

5、采用的伺服电机能精确控制四组试验单元组件中第一角接触球轴承和第二角接触球轴承的速度范围，最低摆动速度可达0.1°/s即0.01667r/min。

6、在真空状态下对加热丝采用直流加热方式，其温控精确，安全可靠，使用寿命长。

7、在真空罩上配装观察窗，能清晰观察到试验单元组件的运转情况。

8、磁流体密封传动组件的设置使伺服电机能配装在底座下端，使得真空罩形成的所述真空室内减少了安装部件，安装部件的减少标志着放气物质的减少，提高了所述真空室内抽气效率，以利达到高真空度指标。

9、大齿轮由不锈钢制作而成，小齿轮由含有二硫化钼添加物的聚酰亚胺非金属材料制作而成，大齿轮与小齿轮采用固体润滑方式，固体润滑能避免真空状态下油润滑或脂润滑产生的失效状况，由于固体润滑不产生油雾污染现象，这就减少了所述真空室内的放气现象，能使所述真空室内的清洁度提高，对所述真空室内产生高真空度提供有力条件。

10、检测过程如出现异常情况，由计算机监控程序发出报警提示并随即停止检测过程。

11、本发明的检测装置可根据配对角接触球轴承或是其它轴承的内径范围更换与之相配的试验单元组件，因此试验单元组件具有较大通用性。

 

附图说明

图1是本发明试验装置的结构示意简图；

图2是图1的 A-A剖视图；

图3是试验单元组件的结构示意简图；

图4是磁流体密封传动组件的结构示意简图；

上述图中：1-机架；2-工作台；3-底座；4-大密封圈；5-真空罩；6-支承柱；7-试验单元组件；7.1-支座套；7.2-主轴；7.3-小齿轮；7.4-螺栓；7.5-螺母；7.6-加热丝；7.7-外衬套；7.8-第一温度传感器；7.9-第一角接触球轴承；7.10-第二温度传感器；7.11-第二角接触球轴承；7.12-上端盖；7.13-压盖；7.14-扭矩传感器；7.15-第三温度传感器；7.16-内隔环；7.17-外隔环；7.18-迷宫片；7.19-密封环；7.20-拆卸环；7.21-滑动套；7.22-同心环；7.23-陶瓷球；7.24-弹簧；7.25-止推片；8-锁紧螺母；9-固定座；10-十字平板；11-大齿轮；12-键；13-磁流体密封传动组件；13.1-传动轴；13.2-下端盖；13.3-第一支承轴承；13.4-外隔套；13.5-第二支承轴承；13.6-纳米磁流体；13.7-磁极；13.8-外壳；14-观察窗；15-小密封圈；16-联轴器；17-组合引线电极； 18-法兰；19-伺服电机；20-抽气管；21-分子泵；22-减震地脚；23-机械泵；24-电磁隔断阀；25-波纹管；26-电磁放气阀；27-电阻规；28-电离规。

 

具体实施方式

本发明是一种模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，该动态检测方法通过检测装置中的四组试验单元组件以及磁流体密封传动组件来实现检测过程，在四组试验单元组件中分别配装配对角接触球轴承即第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，检测装置中的分子泵和机械泵可以提供10^-5Pa的高真空度，环境温度控制在常温～50℃，伺服电机为四组试验单元组件提供连续旋转和往复摆动，可以真实模拟气象卫星扫描机构支承轴承在高真空环境下的实际安装条件以及运转特点，考核气象卫星扫描机构支承轴承的动态性能以及工作寿命，检测过程由计算机监控程序对伺服电机的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出所述参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的检测内容对四组试验单元组件内的四组配对角接触球轴承进行实时检测。

气象卫星使用的角接触球轴承为超精密级轴承且配对使用，配对角接触球轴承由同型号的第一角接触球轴承和第二角接触球轴承构成，配对角接触球轴承的内圈内径一般在30～80mm，气象卫星对配对角接触球轴承的参数要求是：所处真空度要求10^-5Pa，所处环境温度要求在常温～50℃范围内可控，所处摆动速度要求在0.1°/s～20°/s范围内可控，所处摆动角度要求在-20°～20°范围内可控，所处转动速度要求在10～300r/min范围内可控。

动态检测方法包含检测装置和检测过程，通过检测装置和检测过程对配对角接触球轴承的检测内容包括：真空度、环境温度、摆动速度、摆动角度、摆动次数、转动速度、转动圈数、外圈温度、摩擦力矩、检测时间。

上述所述参数要求和所述检测内容均已在计算机监控程序在设定，计算机由电控柜供电，计算机监控程序根据所述使用条件和所述检测内容能对上述检测装置发出相关指令并对上述检测过程检测实时检测。根据所述使用条件和所述检测内容在计算机监控程序予以事先设定，这对本领域技术人员已不是难事。

结合图1-2，本发明的检测装置包含机架1、工作台2、底座3、大密封圈4、真空罩5、支承柱6、试验单元组件7、锁紧螺母8、固定座9、十字平板10、大齿轮11、键12、磁流体密封传动组件13、观察窗14、小密封圈15、联轴器16、组合引线电极17、法兰18、伺服电机19、抽气管20、分子泵21、减震地脚22、机械泵23、电磁隔断阀24、真空波纹管25、电磁放气阀26、电阻规27以及电离规28。

结合图3，上述试验单元组件7包含支座套7.1、主轴7.2、小齿轮7.3、螺栓7.4、螺母7.5、加热丝7.6、外衬套7.7、第一温度传感器7.8、第一角接触球轴承7.9、第二温度传感器7.10、第二角接触球轴承7.11、上端盖7.12、压盖7.13、扭矩传感器7.14、第三温度传感器7.15、内隔环7.16、外隔环7.17、迷宫片7.18、密封环7.19、拆卸环7.20、滑动套7.21、同心环7.22、陶瓷球7.23、弹簧7.24以及止推片7.25。

结合图4，上述磁流体密封传动组件13包含传动轴13.1、下端盖13.2、第一支承轴承13.3、外隔套13.4、第二支承轴承13.5、纳米磁流体13.6、磁极13.7以及外壳13.8。

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

结合图1-4，检测装置通过螺栓将磁流体密封传动组件13安装在底座3中心孔上端，底座3与磁流体密封传动组件13中外壳13.8的结合处通过小密封圈15实施密封，磁流体密封传动组件13中传动轴13.1的下端通过联轴器16与伺服电机19联接，伺服电机19通过法兰18固定在底座3下端，传动轴13.1的上端通过键12联接大齿轮11，将四组试验单元组件7对称分布在磁流体密封传动组件13周围，四组试验单元组件7中配装的支座套7.1通过螺栓被固定在底座3上，四组试验单元组件7中配装的小齿轮7.3均与大齿轮11啮合，根据四组试验单元组件7的对称分布位置并在每组试验单元组件7旁均设置被固定的支承柱6，支承柱6的上端通过锁紧螺母8配装有十字平板10，十字平板10上配装四个固定座9，每个固定座9均套在试验单元组件7中配装的扭矩传感器7.14上，然后将真空罩5罩在底座3上，真空罩5上配装观察窗14，底座3上端配置的所有部件均罩在真空罩5内，真空罩5与底座3的接合处配置大密封圈4使真空罩5内能够形成真空室，底座3还配置有抽气孔以及组合引线电极17，底座3通过螺栓固定在工作台2上，工作台2通过螺栓与机架1联接，机架1底部四脚配装减震地脚22，机架1内配装分子泵21，分子泵21上端联接抽气管20，抽气管20的上端通过螺栓对接在所述抽气孔处，在抽气管20上分别配装有电磁放气阀26、电阻规27以及电离规28，分子泵21的出气孔联接真空波纹管25，真空波纹管25通过电磁隔断阀24与机械泵23联接，底座3下端部位自然形成大气端。

在上述检测装置中：

大密封圈4具有静密封作用，通过大密封圈4使真空罩5与底座3上端之间形成所述真空室。

抽气管20与底座3配置的抽气孔相联通能够实现对所述真空室的抽气。

电磁放气阀26能实现所述真空室与所述大气端相通，电阻规27用于低真空度检测，电离规28用于高真空度检测。

小密封圈15能使磁流体密封传动组件13中的传动轴13.1形成动密封。

采用的分子泵21是一种大抽速复合分子泵，分子泵21提供动态抽真空且真空度达到10^-5Pa。

采用的伺服电机19能精确控制四组试验单元组件7中第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11的速度范围，最低摆动速度可达0.1°/s即0.01667r/min。

在真空罩5上配装观察窗14，能清晰观察到试验单元组件7的运转情况。

检测过程开始前先打开真空罩5并拆下四组试验单元组件7，将第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11按配对方式分别装入四组试验单元组件7中，之后将四组试验单元组件7通过螺栓对称固定在底座3上端，注意检查每组试验单元组件7中的小齿轮7.3是否与磁流体密封传动组件13中传动轴13.1上配装的大齿轮11相啮合，按标记线号将加热丝7.6均匀缠绕在每组试验单元组件7中外衬套7.7端面并联接在对应的组合引线电极17上，四个外衬套7.7上配装的第一温度传感器7.8、第二温度传感器7.10、第三温度传感器7.15以及试验单元组件7配装的扭矩传感器7.14的引线经过标记后也联接在对应的组合引线电极17上，组合引线电极17、伺服电机19、分子泵21、机械泵23、电磁隔断阀24、电磁放气阀26、电阻规27以及电离规28的控制信号线分别与计算机监控程序联接，各项检查无误后盖上真空罩5。

检测过程开始，先接通电控柜电源并启动机械泵23，开启电磁隔断阀24对真空波纹管25开始预抽气，通过电阻规27检测抽气管20内的低真空度，当抽气管20内的低真空度达到5Pa时再启动分子泵21，分子泵21抽气数小时后再通过电离规28检测抽气管20内的高真空度，当抽气管20内的高真空度达到10^-5Pa时说明所述真空室内的真空度也达到10^-5Pa，分子泵21抽气过程中通过加热丝7.6对第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11营造所述真空室内的环境温度，环境温度从常温开始逐渐加大到50℃止，在真空状态下对加热丝7.6采用直流加热方式，其温控精确，安全可靠，使用寿命长。

检测过程中计算机监控程序始终处于控制监控状态，计算机监控程序对伺服电机19的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出所述参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的所述检测内容对四组试验单元组件7内的四组配对角接触球轴承进行实时检测，实时检测实时进行显示，实时检测所述检测内容的所有检测参数均存储在计算机数据库中并能随时打印。若检测过程如出现异常情况，由计算机监控程序发出报警提示并随即停止检测过程。

检测过程结束或是停止检测过程时，应迅速关闭电离规28和分子泵21以及伺服电机19，待分子泵21转速降到零时再关闭机械泵23，此后打开电磁放气阀26开始放气，放气完毕才能打开真空罩5，然后拆下四组试验单元组件7并进行分解，取出四组配对角接触球轴承后检查其外观状况并进行其精度复检，将精度复检参数输入到计算机中，通过计算机监控程序对四组配对角接触球轴承做出动态检测下的分析报告。

结合图3，在试验单元组件7中，试验主轴7.2的上台阶轴内装入拆卸环7.20、迷宫片7.18、密封环7.19并套上外衬套7.7，拆卸环7.20顶在然后在第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11之间配装内隔环7.16和外隔环7.17后装入所述上台阶轴，所述上台阶轴的外径与第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11的内径匹配，拆卸环7.20顶在第一角接触球轴承7.9的内圈，迷宫片7.18顶在第一角接触球轴承7.9的外圈，压盖7.13通过螺栓固定在所述上台阶轴的轴端，压盖7.13对第二角接触球轴承7.11的内圈实施压紧，然后通过螺栓将上端盖7.12与外衬套7.7联接，上端盖7.12的凸出端对第二角接触球轴承7.11的外圈实施压紧，在上端盖7.12的上端通过螺栓固定扭矩传感器7.14，扭矩传感器7.14用于检测第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11的扭矩信号，第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11是一组同型号且为配对角接触球轴承，第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11以及内隔环7.16和外隔环7.17共同构成背靠背装配形式的配对角接触球轴承，相对第二角接触球轴承7.11外圈的外衬套7.7上对称配置第二温度传感器7.10和第三温度传感器7.15，第二温度传感器7.10贯穿外衬套7.7后与第二角接触球轴承7.11外圈接触，第二温度传感器7.10用于检测第二角接触球轴承7.11的温度变化，第三温度传感器7.15不贯穿外衬套7.7且用于检测外衬套7.7的温度变化，相对第一角接触球轴承7.9外圈的外衬套7.7配置第一温度传感器7.8，第一温度传感器7.8用于检测第一角接触球轴承7.9的温度变化，第一温度传感器7.8和第二温度传感器7.10均处于外衬套7.7的同侧，外衬套7.7的外径端面匀布绕有加热丝7.6，加热丝7.6对外衬套7.7内配置的第一角接触球轴承7.9和第二角接触球轴承7.11进行真空环境下的温度加热；试验主轴7.2的下台阶轴内先装入小齿轮7.3，通过螺栓7.4和螺母7.5将小齿轮7.3把合在试验主轴7.2的轴肩上；在支座套7.1底部依次放入带有弹簧7.24的止推片7.25、同心环7.22、陶瓷球7.23以及滑动套7.21后再将支座套7.1套在所述下台阶轴内，此时同心环7.22的中心孔内配置陶瓷球7.23，陶瓷球7.23顶在所述下台阶轴端面设置的定位中心内，陶瓷球7.23与止推片7.25之间的接触形成点接触滑动，支座套7.1通过螺栓固定在底座3上，陶瓷球7.23能使试验主轴7.2的摆动角度达到-20°～20°，伺服电机19能使试验主轴7.2的转动速度控制在10～300r/min，同时伺服电机19能使试验主轴7.2的摆动速度控制在0.1°/s～20°/s。

如果改变配对角接触球轴承的型号，只需改变试验主轴7.2的所述上台阶轴外径以及内隔环7.16和外隔环7.17的对应尺寸即可，因此试验单元组件7具有较大通用性。

四组试验单元组件7中配装的第一温度传感器7.8、第二温度传感器7.10、第三温度传感器7.15以及扭矩传感器7.14的引线均通过组合引线电极17引到所述大气端，上述所述引线均通过聚四氟乙烯材料包裹，以防温度升高而受其影响。

结合图4，在磁流体密封传动组件13中，传动轴13.1的轴肩两端通过外隔套13.4分别配装同型号的第一支承轴承13.3和第二支承轴承13.5，所述轴肩的外径≤第一支承轴承13.3内圈的外径，或是≤第二支承轴承13.5内圈的外径，然后将外壳13.8套在第二支承轴承13.5、外隔套13.4以及第一支承轴承13.3上，外壳13.8的内孔台阶靠在第二支承轴承13.5的外圈端面，通过下端盖13.2旋在外壳13.8下端螺纹孔的压紧力使第一支承轴承13.3和第二支承轴承13.5的外圈在传动轴13.1上得到相对固定，外壳13.8上端内配装磁极13.7，磁极13.7的尖端处涂有纳米磁流体13.6，在磁极13.7的强力磁场作用下纳米磁流体13.6对传动轴13.1形成动密封，所述动密封能有效隔开所述真空室与所述大气端。磁流体密封传动组件13的设置使伺服电机19能配装在底座3下端，使得真空罩形成的所述真空室内减少了安装部件，安装部件的减少标志着放气物质的减少，提高了所述真空室内抽气效率，以利达到高真空度指标。

大齿轮11由不锈钢制作而成，小齿轮7.3由含有二硫化钼添加物的聚酰亚胺非金属材料制作而成，大齿轮11与小齿轮7.3采用固体润滑方式，固体润滑能避免真空状态下油润滑或脂润滑产生的失效状况，由于固体润滑不产生油雾污染现象，这就减少了所述真空室内的放气现象，能使所述真空室内的清洁度提高，对所述真空室内产生高真空度提供有力条件。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (5)

1.模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，气象卫星使用的角接触球轴承为超精密级轴承且配对使用，配对角接触球轴承由同型号的第一角接触球轴承和第二角接触球轴承构成，配对角接触球轴承的内圈内径一般在30～80mm，气象卫星对配对角接触球轴承的参数要求是：所处真空度要求10^-5Pa，所处环境温度要求在常温～50℃范围内可控，所处摆动速度要求在0.1°/s～20°/s范围内可控，所处摆动角度要求在-20°～20°范围内可控，所处转动速度要求在10～300r/min范围内可控；动态检测方法包含检测装置和检测过程，通过检测装置和检测过程对配对角接触球轴承的检测内容包括：真空度、环境温度、摆动速度、摆动角度、摆动次数、转动速度、转动圈数、外圈温度、摩擦力矩、检测时间；

上述所述参数要求和所述检测内容均已在计算机监控程序在设定，计算机由电控柜供电，计算机监控程序根据所述使用条件和所述检测内容能对上述检测装置发出相关指令并对上述检测过程检测实时检测；其特征是：

检测装置包含机架(1)、工作台(2)、底座(3)、大密封圈(4)、真空罩(5)、支承柱(6)、试验单元组件(7)、锁紧螺母(8)、固定座(9)、十字平板(10)、大齿轮(11)、键(12)、磁流体密封传动组件(13)、观察窗(14)、小密封圈(15)、联轴器(16)、组合引线电极(17)、法兰(18)、伺服电机(19)、抽气管(20)、分子泵(21)、减震地脚(22)、机械泵(23)、电磁隔断阀(24)、真空波纹管(25)、电磁放气阀(26)、电阻规(27)以及电离规(28)；其中试验单元组件(7)包含支座套(7.1)、主轴(7.2)、小齿轮(7.3)、螺栓(7.4)、螺母(7.5)、加热丝(7.6)、外衬套(7.7)、第一温度传感器(7.8)、第二温度传感器(7.10)、上端盖(7.12)、压盖(7.13)、扭矩传感器(7.14)、第三温度传感器(7.15)、内隔环(7.16)、外隔环(7.17)、迷宫片(7.18)、密封环(7.19)、拆卸环(7.20)、滑动套(7.21)、同心环(7.22)、陶瓷球(7.23)、弹簧(7.24)以及止推片(7.25)；其中磁流体密封传动组件(13)包含传动轴(13.1)、下端盖(13.2)、第一支承轴承(13.3)、外隔套(13.4)、第二支承轴承(13.5)、纳米磁流体(13.6)、磁极(13.7)以及外壳(13.8)；

在检测装置中，螺栓将磁流体密封传动组件(13)安装在底座(3)中心孔上端，底座(3)与磁流体密封传动组件(13)中外壳(13.8)的结合处通过小密封圈(15)实施密封，磁流体密封传动组件(13)中传动轴(13.1)的下端通过联轴器(16)与伺服电机(19)联接，伺服电机(19)通过法兰(18)固定在底座(3)下端，传动轴(13.1)的上端通过键(12)联接大齿轮(11)，将四组试验单元组件(7)对称分布在磁流体密封传动组件(13)周围，四组试验单元组件(7)中配装的支座套(7.1)通过螺栓被固定在底座(3)上，四组试验单元组件(7)中配装的小齿轮(7.3)均与大齿轮(11)啮合，根据四组试验单元组件(7)的对称分布位置并在每组试验单元组件(7)旁均设置被固定的支承柱(6)，支承柱(6)的上端通过锁紧螺母(8)配装有十字平板(10)，十字平板(10)上配装四个固定座(9)，每个固定座(9)均套在试验单元组件(7)中配装的扭矩传感器(7.14)上，然后将真空罩(5)罩在底座(3)上，真空罩(5)上配装观察窗(14)，底座(3)上端配置的所有部件均罩在真空罩(5)内，真空罩(5)与底座(3)的接合处配置大密封圈(4)使真空罩(5)内能够形成真空室，底座(3)还配置有抽气孔以及组合引线电极(17)，底座(3)通过螺栓固定在工作台(2)上，工作台(2)通过螺栓与机架(1)联接，机架(1)底部四脚配装减震地脚(22)，机架(1)内配装分子泵(21)，分子泵(21)上端联接抽气管(20)，抽气管(20)的上端通过螺栓对接在所述抽气孔处，在抽气管(20)上分别配装有电磁放气阀(26)、电阻规(27)以及电离规(28)，分子泵(21)的出气孔联接真空波纹管(25)，真空波纹管(25)通过电磁隔断阀(24)与机械泵(23)联接，底座(3)下端部位自然形成大气端；

检测过程开始前先打开真空罩(5)并拆下四组试验单元组件(7)，将第一角接触球轴承(7.9)和第二角接触球轴承(7.11)按配对方式分别装入四组试验单元组件(7)中，之后将四组试验单元组件(7)通过螺栓对称固定在底座(3)上端，注意检查每组试验单元组件(7)中的小齿轮(7.3)是否与磁流体密封传动组件(13)中传动轴(13.1)上配装的大齿轮(11)相啮合，按标记线号将加热丝(7.6)均匀缠绕在每组试验单元组件(7)中外衬套(7.7)端面并联接在对应的组合引线电极(17)上，四个外衬套(7.7)上配装的第一温度传感器(7.8)、第二温度传感器(7.10)、第三温度传感器(7.15)以及试验单元组件(7)配装的扭矩传感器(7.14)的引线经过标记后也联接在对应的组合引线电极(17)上，组合引线电极(17)、伺服电机(19)、分子泵(21)、机械泵(23)、电磁隔断阀(24)、电磁放气阀(26)、电阻规(27)以及电离规(28)的控制信号线分别与计算机监控程序联接，各项检查无误后盖上真空罩(5)；

检测过程开始，先接通电控柜电源并启动机械泵(23)，开启电磁隔断阀(24)对真空波纹管(25)开始预抽气，通过电阻规(27)检测抽气管(20)内的低真空度，当抽气管(20)内的低真空度达到5Pa时再启动分子泵(21)，分子泵(21)抽气数小时后再通过电离规(28)检测抽气管(20)内的高真空度，当抽气管(20)内的高真空度达到10^-5Pa时说明所述真空室内的真空度也达到10^-5Pa，分子泵(21)抽气过程中通过加热丝(7.6)对第一角接触球轴承(7.9)和第二角接触球轴承(7.11)营造所述真空室内的环境温度，环境温度从常温开始逐渐加大到50℃止；

检测过程中计算机监控程序始终处于控制监控状态，计算机监控程序对伺服电机(19)的摆动速度、摆动角度以及转动速度发出所述参数要求指令，同时计算机监控程序根据已事先设定好的所述检测内容对四组试验单元组件(7)内的四组配对角接触球轴承进行实时检测，实时检测实时进行显示，实时检测所述检测内容的所有检测参数均存储在计算机数据库中并能随时打印；

检测过程结束或是停止检测过程时，应迅速关闭电离规(28)和分子泵(21)以及伺服电机(19)，待分子泵(21)转速降到零时再关闭机械泵(23)，此后打开电磁放气阀(26)开始放气，放气完毕才能打开真空罩(5)，然后拆下四组试验单元组件(7)并进行分解，取出四组配对角接触球轴承后检查其外观状况并进行其精度复检，将精度复检参数输入到计算机中，通过计算机监控程序对四组配对角接触球轴承做出动态检测下的分析报告。

2.根据权利要求1所述模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，其特征是：在试验主轴(7.2)的上台阶轴内装入拆卸环(7.20)、迷宫片(7.18)、密封环(7.19)并套上外衬套(7.7)，拆卸环(7.20)顶在然后在第一角接触球轴承(7.9)和第二角接触球轴承(7.11)之间配装内隔环(7.16)和外隔环(7.17)后装入所述上台阶轴，所述上台阶轴的外径与第一角接触球轴承(7.9)和第二角接触球轴承(7.11)的内径匹配，拆卸环(7.20)顶在第一角接触球轴承(7.9)的内圈，迷宫片(7.18)顶在第一角接触球轴承(7.9)的外圈，压盖(7.13)通过螺栓固定在所述上台阶轴的轴端，压盖(7.13)对第二角接触球轴承(7.11)的内圈实施压紧，然后通过螺栓将上端盖(7.12)与外衬套(7.7)联接，上端盖(7.12)的凸出端对第二角接触球轴承(7.11)的外圈实施压紧，在上端盖(7.12)的上端通过螺栓固定扭矩传感器(7.14)，相对第二角接触球轴承(7.11)外圈的外衬套(7.7)上对称配置第二温度传感器(7.10)和第三温度传感器(7.15)，第二温度传感器(7.10)贯穿外衬套(7.7)后与第二角接触球轴承(7.11)外圈接触，第二温度传感器(7.10)用于检测第二角接触球轴承(7.11)的温度变化，第三温度传感器(7.15)不贯穿外衬套(7.7)且用于检测外衬套(7.7)的温度变化，相对第一角接触球轴承(7.9)外圈的外衬套(7.7)配置第一温度传感器(7.8)，第一温度传感器(7.8)用于检测第一角接触球轴承(7.9)的温度变化，第一温度传感器(7.8)和第二温度传感器(7.10)均处于外衬套(7.7)的同侧，外衬套(7.7)的外径端面匀布绕有加热丝(7.6)，加热丝(7.6)对外衬套(7.7)内配置的第一角接触球轴承(7.9)和第二角接触球轴承(7.11)进行真空环境下的温度加热；试验主轴(7.2)的下台阶轴内先装入小齿轮(7.3)，通过螺栓(7.4)和螺母(7.5)将小齿轮(7.3)把合在试验主轴(7.2)的轴肩上；在支座套(7.1)底部依次放入带有弹簧(7.24)的止推片(7.25)、同心环(7.22)、陶瓷球(7.23)以及滑动套(7.21)后再将支座套(7.1)套在所述下台阶轴内，此时同心环(7.22)的中心孔内配置陶瓷球(7.23)，陶瓷球(7.23)顶在所述下台阶轴端面设置的定位中心内，陶瓷球(7.23)与止推片(7.25)之间的接触形成点接触滑动，支座套(7.1)通过螺栓固定在底座(3)上。

3.根据权利要求1或2所述模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，其特征是：试验单元组件(7)中配装的第一温度传感器(7.8)、第二温度传感器(7.10)、第三温度传感器(7.15)以及扭矩传感器(7.14)的引线均通过组合引线电极(17)引到所述大气端，所述引线均分别包裹聚四氟乙烯材料。

4.根据权利要求1所述模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，其特征是：在传动轴(13.1)的轴肩两端通过外隔套(13.4)分别配装同型号的第一支承轴承(13.3)和第二支承轴承(13.5)，所述轴肩的外径≤第一支承轴承(13.3)内圈的外径，或是≤第二支承轴承(13.5)内圈的外径，然后将外壳(13.8)套在第二支承轴承(13.5)、外隔套(13.4)以及第一支承轴承(13.3)上，外壳(13.8)的内孔台阶靠在第二支承轴承(13.5)的外圈端面，通过下端盖(13.2)旋在外壳(13.8)下端螺纹孔的压紧力使第一支承轴承(13.3)和第二支承轴承(13.5)的外圈在传动轴(13.1)上得到相对固定，外壳(13.8)上端内配装磁极(13.7)，磁极(13.7)的尖端处涂有纳米磁流体(13.6)，在磁极(13.7)的强力磁场作用下纳米磁流体(13.6)对传动轴(13.1)形成动密封。

5.根据权利要求1或2所述模拟气象卫星扫描机构中角接触球轴承的动态检测方法，其特征是：大齿轮(11)由不锈钢制作而成，小齿轮(7.3)由含有二硫化钼添加物的聚酰亚胺非金属材料制作而成，大齿轮(11)与小齿轮(7.3)之间的润滑采用固体润滑。

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