CN103486140A - 热真空环境下的高精度传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热真空环境下的高精度传动装置，涉及热真空实验装置领域。利用传动轴上套装的磁芯组件起到密封作用；传动轴上套装两个气浮套，通过无磁性座上的径向进气孔供气，可在传动轴上形成稳定的气膜，两个气浮套间隔一定的距离，对传动轴形成气浮支撑，防止传动轴出现弯曲，由于气浮装置无摩擦的优点，避免了普通轴承的摩擦力对转矩测量的影响，进一步提高了测试精度。被测件过质心悬挂，被测件输出轴通过联轴器与传动轴固定连接，热真空下被测件会产生变形，采用悬挂使得其处于自由状态，避免了变形时因刚性连接而引起的连接轴心偏移的问题，当热真空环境稳定后，通过锁紧装置将被测件与下安装横梁固定，再进行转矩的加载。

Description

热真空环境下的高精度传动装置

技术领域

本发明涉及热真空环境下的高精度传动装置。

背景技术

热真空试验是指在规定的真空和热循环条件下检验被测件的性能和功能的试验。热真空试验不仅需要有能模拟外太空真空环境的真空模拟系统，而且需要有能对设备进行驱动或加载以模拟机构所受驱动及负载的装置，同时还要具备实时高精度测量设备的转矩、转角及转速等信息的能力。

在对被测件进行扭转加载的热真空试验中，由于热真空环境下，传感器、动力设备的可靠性下降，使用寿命缩短，测试过程中难以控制，因此常采用热真空外模拟系统即真空罐外测试。罐外测试是指通过密封装置将转矩传递到真空罐的外部，转矩的测试在真空罐外进行。

如罐外加载及测量装置通过传动轴与罐内的待测电机输出轴固定进行测试，以分析热真空环境下电机的各个特性，如果还需测量电机的空载特性，在测试过程中需要将电机输出轴与传动轴脱开，这在热真空环境下难度很大。若被测件为联轴器等，需要双向出轴与罐外加载及测量装置连接。

热真空试验系统常采用磁流体密封传动装置与真空罐内被测件连接，旋转磁流体密封轴一方面可以满足保证热真空环境密封要求，另一方面也可以实现真空罐外对罐内的动力传递，如专利申请号为200710068382.1的“真空设备传动轴用磁流体密封传动装置”就公开了一种采用检测精度高、可靠性好的磁流体密封传动装置。专利申请号为201010243123.X的“磁流体密封装置”也公开了一种磁性密封装置；由于传感器等测量装置位于热真空模拟系统外，这就使得对热真空模拟环境内被测件信息的测量成了间接测量，磁流体密封传动装置自身摩擦功耗小，但是磁流体密封轴两侧需轴承支撑来保证不发生偏转，如果使用轴承支撑，轴承的摩擦力会对转矩测量产生极大的影响；被测件通过磁流体密封传动装置与罐外的加载及测量装置固定相连，由于被测件在热真空环境下会产生变形，而被测件固定在罐内，变形会影响被测件与磁流体密封轴的连接，使其连接轴心发生改变，产生偏转等影响测试的结果。

发明内容

针对热真空扭转试验中被测件形变及磁流体密封传动装置的摩擦影响等问题，本发明提供一种消除摩擦力的、不受被测件变形影响的热真空环境下高精度传动装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种热真空环境下的高精度传动装置，它包括传动轴、气浮套、无磁性座、锁紧装置、磁芯组件，传动轴穿过热真空罐通过被测件输出轴连接被测件；所述气浮套包括第一气浮套和第二气浮套；所述磁芯组件、第一气浮套、第二气浮套依次套装在传动轴上，所述磁芯组件和第一气浮套、第一气浮套和第二气浮套之间间隔一定的距离；所述无磁性座套装在第一气浮套、第二气浮套、磁芯组件上，所述传动轴与第一气浮套、第二气浮套之间有微小间隙，所述无磁性座上设有两个径向进气孔，所述径向进气孔分别与两个气浮套上的进气腔相通，所述无磁性座左端与热真空罐固定，所述无磁性座右端安装端盖，所述无磁性座位于磁芯组件与第一气浮套的间隙部分及第一气浮套和第二气浮套的间隙部分沿径向均布泄气孔；所述传动轴穿过热真空罐壁，所述传动轴的左端与被测件输入轴通过联轴器连接，所述传动轴右端外接热真空罐外加载设备和扭矩测量装置；

所述热真空罐内装有上安装横梁和下安装横梁；

所述上安装横梁上装有两个定滑轮，所述两个定滑轮上绕有拉绳，所述拉绳的两端分别连接被测件和减重块，所述拉绳的作用点过被测件质心；

所述锁紧装置安装在热真空罐内的下安装横梁上；

所述锁紧装置包括球形支撑杆、凸轮、定滑块、动滑块、导轨座、固定座和弹簧，所述导轨座固定在下安装横梁上，所述定滑块固定套装在导轨座上，所述动滑块可滑动的套装在导轨座上，所述定滑块和动滑块之间安装有弹簧，所述球形支撑杆固定在被测件的底部，所述球形支撑杆的球形下端位于动滑块和定滑块之间，所述凸轮的凸轮端与动滑块接触，所述凸轮的另一端固定在旋杆上，所述旋杆左端通过下安装横梁上的固定座支撑，右端穿过热真空罐引出到罐外；

所述磁芯组件包括环形磁极、永磁铁，所述永磁铁位于两块环形磁极之间，所述环形磁极的内表面上设有极齿凹槽，所述极齿凹槽与传动轴的微小间隙间设有密封用磁性流体；所述无磁性座上设有磁性流体灌装孔；

所述无磁性座与热真空罐间设有第一〇型密封圈，所述两块环形磁极与无磁性座之间安装有设第二〇型密封圈，所述第一、第二气浮套外圈与无磁性座之间安装有第三〇型密封圈。

热真空下进行扭刚度实验，升降温过程中，旋转所述旋杆带动凸轮旋转作用在定滑块上松开球形支撑杆，此时被测件可自由变形；待温度稳定后进行测量时，旋转所述旋杆带动凸轮旋转作用在定滑块上夹紧球形支撑杆，从而固定待测件。

本发明的设计思路及优点表现在:传动轴上套装的磁芯组件起到密封作用；传动轴上套装两个气浮套，通过无磁性座上的径向进气孔供气，可在传动轴上形成稳定的气膜，两个气浮套间隔一定的距离，对传动轴形成气浮支撑，防止传动轴出现弯曲，由于气浮装置无摩擦的优点，避免了普通轴承的摩擦力对转矩测量的影响，进一步提高了测试精度。

被测件过质心悬挂，被测件输出轴通过联轴器与传动轴固定连接，热真空下被测件会产生变形，采用悬挂使得其处于自由状态，避免了变形时因刚性连接而引起的连接轴心偏移的问题，当热真空环境稳定后，通过锁紧装置将被测件与下安装横梁固定，再进行转矩的加载。

附图说明

图1是热真空环境下的高精度传动装置示意图。

图2是图1是左视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明进行进一步的解释说明。

结合附图1和2，一种热真空环境下的高精度传动装置，包括传动轴21、气浮套、无磁性座19、锁紧装置、磁芯组件、热真空罐27和被测件6，传动轴21通过两个气浮套与无磁性座19连接，气浮套包括第一气浮套201和第二气浮套202，磁芯组件、第一气浮套201、第二气浮套202依次套装在传动轴上，磁芯组件和第一气浮套201、第一气浮套201和第二气浮套202、之间分别间隔一定的距离，传动轴21与第一气浮套201、第二气浮套202之间有微小间隙，无磁性座19套装在第一气浮套201、第二气浮套202、磁芯组件上，无磁性座19上有两个径向进气孔18，径向进气孔18分别与第一气浮套201和第二气浮套202上的进气腔相通，无磁性座19左端与热真空罐27通过螺栓固定，无磁性座19右端安装端盖22，无磁性座19位于两个气浮套间隙部分及第一气浮套201与磁芯组件间隙部分沿径向均布泄气孔17，热真空灌的壁上设有圆孔，传动轴21穿过热真空罐上的圆孔其左端与被测件输入轴7通过联轴器8连接，传动轴21右端与热真空罐27外加载设备、扭矩测量装置连接。

热真空罐内的装有上安装横梁11和下安装横梁1；两根横梁平行设置。

上安装横梁上11装有两个定滑轮9，两个定滑轮9上绕有拉绳10，拉绳10的两端分别连接被测件6和减重块12，拉绳10的作用点过被测件质心；

锁紧装置安装在热真空罐内的下安装横梁1上。锁紧装置包括球形支撑杆5、凸轮23、定滑块25、动滑块4、导轨座24、弹簧26，导轨座24固定在下安装横梁1上，定滑块25固定套装在导轨座24上，动滑块4可滑动的套装在导轨座24上，定滑块25和动滑块4之间安装有弹簧26，球形支撑杆5固定在被测件6的底部，球形支撑杆5的球形下端位于动滑块4和定滑块25之间，凸轮23固定在旋杆3上且与动滑块4接触，旋杆3左端通过下安装横梁1上的固定座2支撑，右端穿过热真空罐27引出到罐外。热真空下进行扭刚度实验，升降温过程中，旋转所述旋杆3带动凸轮旋转作用在定滑块25上松开球形支撑杆5，此时被测件6可自由变形；待温度稳定后进行测量时，旋转所述旋杆3带动凸轮旋转作用在定滑块25上夹紧球形支撑杆5，从而固定待测件6。

磁芯组件包括环形磁极、永磁铁15，永磁铁15位于两块环形磁极之间，环形磁极的内表面上设有极齿凹槽14，极齿凹槽14与传动轴21的微小间隙间设有密封用磁性流体；无磁性座19上设有磁性流体灌装孔。

无磁性座与热真空罐间有第一〇型密封圈13，两块环形磁极与无磁性座之间安装有第二〇型密封圈16，两个气浮套外圈与无磁性座之间安装有第三〇型密封圈27。

Claims (1)

1.一种热真空环境下的高精度传动装置，包括传动轴、气浮套、无磁性座、锁紧装置、磁芯组件，传动轴穿过热真空罐通过被测件输出轴连接被测件；其特征在于：所述气浮套包括第一气浮套和第二气浮套；所述磁芯组件、第一气浮套、第二气浮套依次套装在传动轴上，所述磁芯组件和第一气浮套、第一气浮套和第二气浮套之间间隔一定的距离；所述无磁性座套装在第一气浮套、第二气浮套、磁芯组件上，所述传动轴与第一气浮套、第二气浮套之间有微小间隙，所述无磁性座上设有两个径向进气孔，所述径向进气孔分别与两个气浮套上的进气腔相通，所述无磁性座左端与热真空罐固定，所述无磁性座右端安装端盖，所述无磁性座位于磁芯组件与第一气浮套的间隙部分及第一气浮套和第二气浮套的间隙部分沿径向均布泄气孔；所述传动轴穿过热真空罐壁，所述传动轴的左端与被测件输入轴通过联轴器连接，所述传动轴右端外接热真空罐外加载设备和扭矩测量装置；

所述热真空罐内装有上安装横梁和下安装横梁；

所述上安装横梁上装有两个定滑轮，所述两个定滑轮上绕有拉绳，所述拉绳的两端分别连接被测件和减重块，所述拉绳的作用点过被测件质心；

所述锁紧装置安装在热真空罐内的下安装横梁上；

所述锁紧装置包括球形支撑杆、凸轮、定滑块、动滑块、导轨座、固定座和弹簧，所述导轨座固定在下安装横梁上，所述定滑块固定套装在导轨座上，所述动滑块可滑动的套装在导轨座上，所述定滑块和动滑块之间安装有弹簧，所述球形支撑杆固定在被测件的底部，所述球形支撑杆的球形下端位与动滑块和定滑块之间，所述凸轮的凸轮端与动滑块接触，所述凸轮的另一端固定在旋杆上，所述旋杆左端通过下安装横梁上的固定座支撑，右端穿过热真空罐引出到罐外；

所述磁芯组件包括环形磁极、永磁铁，所述永磁铁位于两块环形磁极之间，所述环形磁极的内表面上设有极齿凹槽，所述极齿凹槽与传动轴的微小间隙间设有密封用磁性流体；所述无磁性座上设有磁性流体灌装孔；

所述无磁性座与热真空罐间设有第一〇型密封圈，所述两块环形磁极与无磁性座之间安装有设第二〇型密封圈，所述第一、第二气浮套外圈与无磁性座之间安装有第三〇型密封圈。

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