CN105716866B - 一种模拟失重下的航天轴承摩擦力矩试验机 - Google Patents

Abstract

一种模拟失重下的航天轴承摩擦力矩试验机，主要包括上盖、下盖、立柱、导杆、支撑杆、电机支架、电机、联轴器、轴、轴承盖、调整垫片、弹性线圈、深沟球轴承、角接触轴承、轴承套A、上压套筒、轴承套B、推力球轴承、滑套、移动板、手动升降台、下盖立板、定位板、电磁铁、扭矩传感器、平键A、空心轴、平键B、杠杆支撑杆、滑块、平键C、导向平键、上盖立板、轴承座、塞尺垫片、支架、杠杆、圆柱销、钢丝、托盘和砝码，本发明相对于其它模拟失重的试验来说，建立的失重时间比较长，开发周期短，成本很低。

Description

一种模拟失重下的航天轴承摩擦力矩试验机

技术领域

本发明涉及一种航天轴承模拟太空失重环境的试验装置。

背景技术

航天用轴承的工作条件要求非常苛刻，需要经常工作在失重、极温、真空等条件下，在国内外的实际应用中，都出现过“卡滞”现象，“卡滞”现象即是太空微重力、极温及真空等极端条件造成反复启动且转速低的球轴承出现启动不了、运转不畅的现象。卡滞后的球轴承轴圈相对于座圈无法转动，甚至出现启动摩擦力矩过大导致保持架变形断裂的失效行为。目前的地面模拟试验中只对极温及真空进行了试验，而轴承在启动运转中未出现“卡滞”现象，可以推断造成这一现象的原因应来自于微重力或失重条件，或微重力或失重与温度变化共同作用的结果。而建立轴承的失重(或微重力)条件，是目前在地面进行试验研究的难点问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以通过地面模拟试验解释“卡滞”现象的模拟失重下的航天轴承摩擦力矩试验机及标定装置。

本发明主要包括上盖、下盖、立柱、导杆、支撑杆、电机支架、电机、联轴器、轴、轴承盖、调整垫片、弹性线圈、深沟球轴承、角接触轴承、轴承套A、上压套筒、轴承套B、推力球轴承、滑套、移动板、手动升降台、下盖立板、定位板、电磁铁、扭矩传感器、平键A、空心轴、平键B、杠杆支撑杆、滑块、平键C、导向平键、上盖立板、轴承座、塞尺垫片、支架、杠杆、圆柱销、钢丝、托盘和砝码。

其中，上盖和下盖之间通过立柱和导杆相连，在下盖的下部设有通孔，每个通孔内插接一根支撑杆。在下盖的下部通过螺栓固定电机支架，电机支架为上开口的槽钢型壳体，电机支架的下表面设有通孔。在电机支架的下部通过螺栓与电机相连，电机的输出轴通过电机支架的通孔延伸至电机支架的内部。电机输出轴与联轴器的一端相连，联轴器的另一端与轴相连。轴承盖通过螺栓固定在下盖的下部，轴承盖和下盖之间设有调整垫片。轴的下端设有圆形槽，弹性线圈置于轴的圆形槽内。在轴上套接深沟球轴承和角接触轴承，深沟轴承和角接触轴承的内圈与轴相接，角接触轴承的外圈与轴承座的内壁相接，轴承座固定在下盖上，在轴承座内部的下盖上设有通孔，深沟轴承的外圈与下盖上的通孔相接。轴的上端延伸至轴承座的外部，轴的上端套接轴承套A，上压套筒的下端套接轴承套B，在轴承套A和轴承套B的外部设有推力球轴承，推力球轴承的内圈与轴承套A、轴承套B相接。每个导杆的中部套接一个滑套，移动板为水平平板，在移动板上设有通孔，滑套置于移动板的通孔内部。移动板的下部通过螺钉固定连接手动升降台。手动升降台固定在下盖立板上，下盖立板为中空的方形壳体，下盖立板固定在下盖的上部。移动板的下表面设有凹槽，在移动板下表面的凹槽内通过螺钉固定连接定位板，定位板的下表面通过螺钉固定电磁铁。电磁铁、定位板和移动板的中部均设有通孔，上压套筒的上端穿过电磁铁、定位板和移动板，电磁铁与上压套筒之间有空隙。上压套筒上端的内孔插接扭矩传感器的一个输出轴，上压套杆的上端与扭矩传感器的一个输出轴通过平键A相连。扭矩传感器的另一个输出轴插接在空心轴的内孔，扭矩传感器的另一个输出轴与空心轴的下端通过平键B相连。空心轴的上端与杠杆支撑杆的下端相连。滑块的中部设有中空的径向通孔，杠杆支撑杆和空心轴通过滑块的径向通孔，延伸至滑块的上部，空心轴与滑块通过平键C相连。滑块的一侧面设有键槽，导向平键的侧面与滑块键槽的内壁相连。在上盖的上部设有键槽，上盖的键槽与导向平键通过螺钉固定连接。滑块与上盖立板均设在上盖的上部，上盖立板与滑块之间设有塞尺垫片，上盖立板、滑块和塞尺垫片之间通过螺钉相连。支架的截面呈倒T型，支架置于滑块的上部。支架的上端设有轴向通孔，支架的上端与杠杆的一端通过圆柱销相连，杠杆的下部与杠杆支撑杆的上端相邻。杠杆的另一端与钢丝的上端相连，钢丝的下端与托盘相连，在托盘内放置砝码。

手动升降台，生产厂家北京天瑞中海公司，型号MVS手动升降台。

本发明在使用时，只有轴承的滚珠为导磁性材料，其余为非导磁性材料。给电磁铁通电，仅有推力球轴承的滚珠受到引力作用。调节手动升降台带动滑套、移动板、定位板、电磁铁、沿导杆上下移动到指定的参数位置，此时推力球轴承的滚珠处于失重(或微重力)状态。启动电机，电机输出轴通过联轴器带动轴、轴承套、推力球轴承的下环旋转，在轴承的摩擦力矩的作用下，推力球轴承的上环、轴承套、上压套筒受到转矩，导致传感器的下端轴受转矩，上端不受转矩，从而测出不同载荷下的摩擦力矩。向托盘内添加砝码，砝码的重量通过杠杆、杠杆支撑架、空心轴、扭矩传感器、上压套筒作用于推力球轴承的上环实现轴向加载，模拟推力球轴承在实际工况所受的轴向载荷。调节塞尺垫片的数量，拧紧螺钉，滑块通过导向平键实现微小的位移，滑块和上盖立板之间产生压力，压力通过空心轴、扭矩传感器、上压套筒作用于推力球轴承的上环实现径向加载，模拟推力球轴承在实际工况所受的径向载荷。轴向载荷和径向载荷可使轴承在不同的摩擦力矩下进行试验。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：相对于其它模拟失重的试验，如落塔试验和失重飞机来说，建立的失重时间比较长，开发周期短，成本很低等优点。

附图说明

图1航天轴承摩擦力矩试验机主视图；

图2航天轴承摩擦力矩试验机左视图；

图3航天轴承摩擦力矩试验机俯视图；

图4航天轴承摩擦力矩试验机A-A剖视图；

图5航天轴承摩擦力矩试验机C向视图；

图6航天轴承摩擦力矩试验机B-B截面图。

附图标号说明如下：其中，电机1、电机支架2、联轴器3、调整垫片4、下盖5、弹性线圈6、深沟球轴承7、轴8、角接触轴承9、轴承套A10、上压套筒11、电磁铁12、滑套13、定位板14、移动板15、扭矩传感器16、平键B17、上盖立板18、空心轴19、支架20、圆柱销21、杠杆支撑杆22、平键C23、滑块24、导向平键25、杠杆26、上盖27、钢丝28、砝码29、托盘30、立柱31、平键A32、轴承套B33、导杆34、轴承座35、支撑杆36、轴承盖37、下盖立板38、手动升降台39、塞尺垫片40和推力球轴承41。

具体实施方式

在图1、图2、图3、图4、图5和图6所示的本发明的示意简图中，上盖27和下盖5之间通过立柱31和导杆34相连，在下盖的下部设有通孔，每个通孔内插接一根支撑杆36。在下盖的下部通过螺栓固定电机支架2，电机支架为上开口的槽钢型壳体，电机支架的下表面设有通孔。在电机支架的下部通过螺栓与电机1相连，电机的输出轴通过电机支架的通孔延伸至电机支架的内部。电机输出轴与联轴器3的一端相连，联轴器的另一端与轴8相连。轴承盖37通过螺栓固定在下盖的下部，轴承盖和下盖之间设有调整垫片4。轴的下端设有圆形槽，弹性线圈6置于轴的圆形槽内。在轴上套接深沟球轴承7和角接触轴承9，深沟轴承和角接触轴承的内圈与轴相接，角接触轴承的外圈与轴承座35的内壁相接，轴承座固定在下盖上，在轴承座内部的下盖上设有通孔，深沟轴承的外圈与下盖上的通孔相接。轴的上端延伸至轴承座的外部，轴的上端套接轴承套A10，上压套筒11的下端套接轴承套B33，在轴承套A和轴承套B的外部设有推力球轴承41，推力球轴承的内圈与轴承套A、轴承套B相接。每个导杆的中部套接一个滑套13，移动板15为水平平板，在移动板上设有通孔，滑套置于移动板的通孔内部。移动板的下部通过螺钉固定连接手动升降台39。手动升降台固定在下盖立板38上，下盖立板为中空的方形壳体，下盖立板固定在下盖的上部。移动板的下表面设有凹槽，在移动板下表面的凹槽内通过螺钉固定连接定位板14，定位板的下表面通过螺钉固定电磁铁12。电磁铁、定位板和移动板的中部均设有通孔，上压套筒的上端穿过电磁铁、定位板和移动板，电磁铁与上压套筒之间有空隙。上压套筒上端的内孔插接扭矩传感器16的一个输出轴，上压套杆的上端与扭矩传感器的一个输出轴通过平键A32相连。扭矩传感器的另一个输出轴插接在空心轴19的内孔，扭矩传感器的另一个输出轴与空心轴19的下端通过平键B17相连。空心轴的上端与杠杆支撑杆22的下端相连。滑块24的中部设有中空的径向通孔，杠杆支撑杆和空心轴通过滑块的径向通孔，延伸至滑块的上部，空心轴与滑块通过平键C23相连。滑块的一侧面设有键槽，导向平键25的侧面与滑块键槽的内壁相连。在上盖的上部设有键槽，上盖的键槽与导向平键通过螺钉固定连接。滑块与上盖立板均设在上盖的上部，上盖立板18与滑块之间设有塞尺垫片40，上盖立板、滑块和塞尺垫片之间通过螺钉相连。支架20的截面呈倒T型，支架置于滑块的上部。支架的上端设有轴向通孔，支架的上端与杠杆26的一端通过圆柱销21相连，杠杆的下部与杠杆支撑杆的上端相邻。杠杆的另一端与钢丝28的上端相连，钢丝的下端与托盘30相连，在托盘内放置砝码29。

Claims (1)

1.一种模拟失重下的航天轴承摩擦力矩试验机，主要包括上盖、下盖、立柱、导杆、支撑杆、电机支架、电机、联轴器、轴、轴承盖、调整垫片、弹性线圈、深沟球轴承、角接触轴承、轴承套A、上压套筒、轴承套B、推力球轴承、滑套、移动板、手动升降台、下盖立板、定位板、电磁铁、扭矩传感器、平键A、空心轴、平键B、杠杆支撑杆、滑块、平键C、导向平键、上盖立板、轴承座、塞尺垫片、支架、杠杆、圆柱销、钢丝、托盘和砝码，其特征在于：上盖和下盖之间通过立柱和导杆相连，在下盖的下部设有通孔，每个通孔内插接一根支撑杆，在下盖的下部通过螺栓固定电机支架，电机支架为上开口的槽钢型壳体，电机支架的下表面设有通孔，在电机支架的下部通过螺栓与电机相连，电机的输出轴通过电机支架的通孔延伸至电机支架的内部，电机输出轴与联轴器的一端相连，联轴器的另一端与轴相连，轴承盖通过螺栓固定在下盖的下部，轴承盖和下盖之间设有调整垫片，轴的下端设有圆形槽，弹性线圈置于轴的圆形槽内，在轴上套接深沟球轴承和角接触轴承，深沟轴承和角接触轴承的内圈与轴相接，角接触轴承的外圈与轴承座的内壁相接，轴承座固定在下盖上，在轴承座内部的下盖上设有通孔，深沟轴承的外圈与下盖上的通孔相接，轴的上端延伸至轴承座的外部，轴的上端套接轴承套A，上压套筒的下端套接轴承套B，在轴承套A和轴承套B的外部设有推力球轴承，推力球轴承的内圈与轴承套A、轴承套B相接，每个导杆的中部套接一个滑套，移动板为水平平板，在移动板上设有通孔，滑套置于移动板的通孔内部，移动板的下部通过螺钉固定连接手动升降台，手动升降台固定在下盖立板上，下盖立板为中空的方形壳体，下盖立板固定在下盖的上部，移动板的下表面设有凹槽，在移动板下表面的凹槽内通过螺钉固定连接定位板，定位板的下表面通过螺钉固定电磁铁，电磁铁、定位板和移动板的中部均设有通孔，上压套筒的上端穿过电磁铁、定位板和移动板，电磁铁与上压套筒之间有空隙，上压套筒上端的内孔插接扭矩传感器的一个输出轴，上压套杆的上端与扭矩传感器的一个输出轴通过平键A相连，扭矩传感器的另一个输出轴插接在空心轴的内孔，扭矩传感器的另一个输出轴与空心轴的下端通过平键B相连，空心轴的上端与杠杆支撑杆的下端相连，滑块的中部设有中空的径向通孔，杠杆支撑杆和空心轴通过滑块的径向通孔，延伸至滑块的上部，空心轴与滑块通过平键C相连，滑块的一侧面设有键槽，导向平键的侧面与滑块键槽的内壁相连，在上盖的上部设有键槽，上盖的键槽与导向平键通过螺钉固定连接，滑块与上盖立板均设在上盖的上部，上盖立板与滑块之间设有塞尺垫片，上盖立板、滑块和塞尺垫片之间通过螺钉相连，支架的截面呈倒T型，支架置于滑块的上部，支架的上端设有轴向通孔，支架的上端与杠杆的一端通过圆柱销相连，杠杆的下部与杠杆支撑杆的上端相邻，杠杆的另一端与钢丝的上端相连，钢丝的下端与托盘相连，在托盘内放置砝码。