CN103486999A - 一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置，涉及热真空实验下的密封测试装置领域；它包括传动轴、测试轴、被测件输出轴、气浮套、无磁性座、磁芯组件、热真空罐和被测件，传动轴上套装气浮套，对传动轴形成气浮支撑，由于气浮装置无摩擦的优点，避免了轴承的摩擦力对转矩测量的影响，进一步提高了测试精度；传动轴上套装的第一磁芯组件、套装在传动轴和测试轴之间的第二磁芯组件、〇型密封圈将热真空罐密封，热真空罐的热沉内是热真空环境，热真空罐的热沉外是真空环境，传动轴内第二磁芯组件外侧是常温环境，利用传动轴上外加载的外加载设备加载扭矩，利用测量轴上外加载的角度测量装置和扭矩测量装置测量被测件的角度和扭矩。

Description

一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置

技术领域

本发明涉及一种热真空实验下的密封测试装置，尤其涉及一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置。

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

针对热真空扭转实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，本发明提供了一种消除摩擦力的、不受被测件变形影响的热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置，包括热真空罐和被测件，所述热真空罐内设有热沉，被测件连接被测件输出轴；它还包括传动轴、测试轴、被测件输出轴、气浮套、无磁性座、磁芯组件；所述传动轴为空心轴，所述磁芯组件包括第一磁芯组件和第二磁芯组件；所述第一磁芯组件、气浮套套装在传动轴上，所述气浮套和第一磁芯组件之间间隔一定的距离，所述无磁性座套装在第一磁芯组件、气浮套上，所述传动轴和气浮套有微小间隙，所述无磁性座上设有径向进气孔，所述径向进气孔与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，所述无磁性座位于气浮套与第一磁芯组件的间隙部分沿径向均布泄气孔，所述测试轴左端固接被测件输出轴，所述传动轴的左端与被测件输入轴通过拨杆装置连接，所述传动轴套在测试轴上，传动轴与测试轴通过第二磁芯组件连接，所述传动轴穿过热真空罐，所述传动轴右端外接热真空罐外加载设备；所述测试轴右端外接角度测量装置和扭矩测量装置；

所述拨杆装置包括拨杆，弹簧，滑轮，方形凸台，所述方形凸台固定在被测件输出轴的端面，所述方形凸台包括上下对称的两个小凸台，所述拨杆设有四根，拨杆的一端连接传动轴，四根拨杆在传动轴端面均匀对称分布，四根拨杆的另一端均通过弹簧连接四个滑轮，四个滑轮分别靠在方形凸台的两个小凸台两侧面；

所述第一磁芯组件和第二磁芯组件均包括两块环形磁极、永磁铁，所述永磁铁位于两块环形磁极之间，所述第一磁芯组件的环形磁极的内表面上设有极齿凹槽，所述第二磁芯组件的环形磁极的内表面和外表面上均设有极齿凹槽，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。

本发明的设计思路及优点表现在:传动轴上套装气浮套，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，对传动轴形成气浮支撑，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。

传动轴上套装的第一磁芯组件、套装在传动轴和测试轴之间的第二磁芯组件、〇型密封圈将热真空罐密封，热真空罐的热沉内是热真空环境，热真空罐的热沉外是真空环境，传动轴内第二磁芯组件外侧是常温环境，利用传动轴上外加载的外加载设备加载扭矩，利用测量轴上外加载的角度测量装置和扭矩测量装置测量被测件的角度和扭矩。

附图说明

图1是热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置的结构示意图。

图2是A-A截面局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步的说明。

参照图1、图2，一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置，包括热真空罐1，热真空罐1内设有热沉2，该装置还包括传动轴6、测试轴7、被测件输出轴5、气浮套11、无磁性座8、磁芯组件；传动轴6为空心轴，磁芯组件包括第一磁芯组件9和第二磁芯组件10；第一磁芯组件9、气浮套11套装在传动轴6上，气浮套11和第一磁芯组件9之间间隔一定的距离，无磁性座8套装在第一磁芯组件9、气浮套11上，传动轴6和气浮套11有微小间隙，无磁性座8上设有径向进气孔13，径向进气孔13与气浮套11上的进气腔相通，无磁性座8左端与热真空罐1固定，无磁性座8位于气浮套11与第一磁芯组件9的间隙部分沿径向均布泄气孔12，测试轴7左端固接被测件输出轴5，传动轴6的左端与被测件输入轴5通过拨杆装置连接，传动轴6套在测试轴7上，传动轴6与测试轴7通过第二磁芯组件10连接，传动轴6穿过热真空罐1，传动轴6右端外接热真空罐外加载设备；测试轴7右端外接角度测量装置和扭矩测量装置；

拨杆装置包括拨杆14，弹簧15，滑轮16，方形凸台17，方形凸台17固定在被测件输出轴5的端面，方形凸台包括上下对称的两个小凸台，拨杆14设有四根，拨杆14的一端连接传动轴6，四根拨杆14在传动轴6端面均匀对称分布，四根拨杆14的另一端均通过弹簧15连接四个滑轮16，四个滑轮16分别靠在方形凸台17两个小凸台的两侧面；

第一磁芯组件9和第二磁芯组件10均包括两块环形磁极、永磁铁，永磁铁位于两块环形磁极之间，第一磁芯组件9的环形磁极的内表面上设有极齿凹槽，第二磁芯组件10的环形磁极的内表面和外表面上均设有极齿凹槽，极齿凹槽与传动轴的微小间隙间设有密封用磁性流体；无磁性座上设有磁性流体灌装孔；

无磁性座8与热真空罐6间有第一〇型密封圈，两块环形磁极与无磁性座8之间安装有第二〇型密封圈，气浮套11外圈与无磁性座14之间安装有第三〇型密封圈。

Claims (1)

1.一种热真空环境下的高精度角度和扭矩测试装置，包括热真空罐和被测件，所述热真空罐内设有热沉，被测件连接被测件输出轴；其特征在于：它还包括传动轴、测试轴、被测件输出轴、气浮套、无磁性座、磁芯组件；所述传动轴为空心轴，所述磁芯组件包括第一磁芯组件和第二磁芯组件；所述第一磁芯组件、气浮套套装在传动轴上，所述气浮套和第一磁芯组件之间间隔一定的距离，所述无磁性座套装在第一磁芯组件、气浮套上，所述传动轴和气浮套有微小间隙，所述无磁性座上设有径向进气孔，所述径向进气孔与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，所述无磁性座位于气浮套与第一磁芯组件的间隙部分沿径向均布泄气孔，所述测试轴左端固接被测件输出轴，所述传动轴的左端与被测件输入轴通过拨杆装置连接，所述传动轴套在测试轴上，传动轴与测试轴通过第二磁芯组件连接，所述传动轴穿过热真空罐，所述传动轴右端外接热真空罐外加载设备；所述测试轴右端外接角度测量装置和扭矩测量装置；

所述拨杆装置包括拨杆，弹簧，滑轮，方形凸台，所述方形凸台固定在被测件输出轴的端面，所述方形凸台包括上下对称的两个小凸台，所述拨杆设有四根，拨杆的一端连接传动轴，四根拨杆在传动轴端面均匀对称分布，四根拨杆的另一端均通过弹簧连接四个滑轮，四个滑轮分别靠在方形凸台的两个小凸台两侧面；

所述第一磁芯组件和第二磁芯组件均包括两块环形磁极、永磁铁，所述永磁铁位于两块环形磁极之间，所述第一磁芯组件的环形磁极的内表面上设有极齿凹槽，所述第二磁芯组件的环形磁极的内表面和外表面上均设有极齿凹槽，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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