CN106043745B - 一种模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳帆板驱动机构的模拟驱动机构转动惯量负载的设备，所述设备包括惯量模拟装置、重力卸载装置、接口工装；其中，所述惯量模拟装置设置有支承轴(1)、加载杆(2)、砝码悬挂装置(3)；所述重力卸载装置设置有过渡连接轴(6)、轴承组件(7)、型材支架(11)；其中，所述支承轴(1)与所述过渡连接轴(6)连接，所述过渡连接轴(6)通过接口工装与太阳帆板驱动机构(10)连接。

Description

一种模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载的设备

技术领域

本发明涉及空间装备测试领域，特别是涉及一种模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载的设备。

背景技术

太阳帆板驱动机构是驱动太阳帆板的主动机构，是卫星、飞船、空间站等空间装备的重要组成部分，在能源系统和姿态控制系统中起着重要的作用。

太阳帆板驱动机构在卫星能源系统中的作用主要是带动太阳帆板矩阵转动，能够让太阳帆板矩阵始终正对着太阳，其法线方向与太阳光束的方向一致，从而能最大程度的获得太阳能，为卫星的运行提供更多的能量。

在太空的真空环境中，太阳辐射压力，并且电池阵机构变形、敏感器装调误差等会影响卫星的运动状态。此时，可以通过太阳帆板的转动力矩来抵消干扰力矩。

太阳帆板驱动装置是空间装备的关键设备，所以对其转动惯量负载的模拟尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提供了一种模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载的设备。

所述设备包括惯量模拟装置、重力卸载装置、接口工装；其中，所述惯量模拟装置设置有支承轴、加载杆、砝码悬挂装置；所述重力卸载装置设置有过渡连接轴、轴承组件、型材支架；其中，所述支承轴与所述过渡连接轴连接，所述过渡连接轴通过接口工装与太阳帆板驱动机构连接。

优选地，所述惯量模拟装置还设置有短砝码悬挂装置以及加载杆保护装置。

优选地，所述加载杆呈十字状，形成4个加载力臂；所述加载杆带有“T”形滑槽，侧面装有钢板尺。

优选地，所述砝码悬挂装置和/或短砝码悬挂装置套在所述加载杆上，可以滑动和固定；所述砝码悬挂装置的悬挂杆上设置有螺母，用于将砝码拧紧固定。

优选地，所述加载杆通过铸角连接座与所述支承轴连接，所述支承轴通过铸角连接座与所述过渡连接轴连接。

优选地，所述轴承组件包括轴承座和轴承；所述轴承座固定在所述型材支架上；所述轴承为深沟轴承，用以承受所述惯量模拟装置的重量。

优选地，所述设备还包括传感器，所述传感器通过支架固定在所述型材支架上，其重量由所述支架承受；其中，所述过渡连接轴与所述传感器连接，所述传感器通过所述过渡法兰与所述驱动机构连接。

优选地，所述接口工装包括过渡法兰；所述过渡法兰的上端设置有轴，所述轴通过弹性联轴器与传感器连接；所述过渡法兰的下端设置有法兰盘结构，所述法兰盘与所述驱动机构连接。

本发明实施例提供的模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载设备的惯量模拟装置通过调整砝码重力和力臂来模拟不同的转动惯量，太阳帆板驱动机构输出的扭矩经过渡法兰、传感器、过渡连接轴和支承轴传递给惯量模拟装置，从而实现了转动惯量的模拟；惯量模拟装置的重量全部作用于轴承组件的轴承上，同时轴承的摩擦系统很小，从而使驱动机构不承受设备的重量，只承受很小的附加扭矩，从而实现了模拟失重状态下的太阳帆板驱动机构的转动惯量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的模拟驱动机构转动惯量负载的设备的连接原理框图；

图2为本发明实施例提供的模拟驱动机构转动惯量负载的设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的加载杆的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。应理解为该实施例仅仅是用于更详细具体地说明，但并不意于限制本发明的保护范围。

如图2所示，在本实施例中，惯量模拟装置设置有支承轴1、加载杆2、砝码悬挂装置3、短砝码悬挂装置4、加载杆保护装置5等。

如图3所示，加载杆2采用截面为60×60的型材，硬铝合金材料，共有3根，长度分别为1.6m、0.77m、0.77m，呈“十”字状，形成4个加载力臂。两两加载杆之间采用铸角连接座12连接在一起，同时3根加载杆的上端面装有加固片13，增加了加载杆的刚度和强度。每根加载杆的侧面均装有钢板尺，用于计算转动惯量。加载杆上带有“T”形滑槽11，砝码悬挂装置可在滑槽中任意位置滑动，当到达需要位置时，可用螺母将其固定。加载杆2末端具有端盖14。

砝码悬挂时分为两种工况，一种是砝码悬挂在试验台台面以外，另一种是砝码悬挂在试验台台面上方。根据两种不同的工况，设计了两种结构形式的砝码悬挂装置，分别为砝码悬挂装置3和短砝码悬挂装置4。砝码悬挂装置的转接板套在加载杆2上，可在加载杆2上滑动，其上有“U”形槽，当滑到指定位置时，可用螺栓将其固定在加载杆2上，之后即可依次挂上砝码。砝码悬挂装置3的底盘与螺杆之间用自锁螺母锁紧，防止砝码工作时滑落；短砝码悬挂装置4的底盘与螺杆采用焊接方式固定在一起；砝码悬挂装置3的悬挂杆上预装有螺母，当砝码悬挂完毕后，可向下拧紧螺母，压紧砝码，防止砝码在工作时脱落。

在悬挂砝码的过程中，加载杆保护装置5可对加载杆2起到支撑保护的作用，悬挂砝码前可先用加载杆保护装置5将加载杆2支起。加载杆保护装置5的螺母和底座间采用螺纹连接，可通过旋转螺母来使螺母升高或降低，从而调节加载杆保护装置5的高度。

惯量模拟装置可通过调整砝码重量和力臂来模拟不同的转动惯量。驱动机构10输出的扭矩经过渡法兰9、传感器8、过渡连接轴6和支承轴1传递给惯量模拟装置的加载杆2，从而实现了转动惯量的模拟。

如图2所示，重力卸载装置包括型材支架11、轴承组件7、过渡连接轴6、脚轮组织等。型材支架11用于承受惯量模拟装置的重量，从而使驱动机构10不承受设备的重量，同时支架带有脚轮组件，方便移动，且具试验台调平功能。

型材支架11采用截面为80×80的型材和截面为15×120的型材搭建，外形尺寸为900mm×600mm×800mm。支架设计为长方形，宽度为600mm，方便试验人员从侧面对驱动机构10进行拆装。支架底部装有4副脚轮组件，每副脚轮组件由1个底角连接板、1个脚轮和1个钢底角组成。脚轮可使支架能够自由移动，当惯量模拟装置移动到指定位置时，可用底角将装置固定，并配合水平仪进行调平，底角为钢底角，可用于重载支撑。

轴承组件7的轴承座通过螺栓固定在型材支架的桌面上，过渡连接轴6安装完毕后其在轴承座以上部分高度仅为26mm，用以降低惯量模拟装置的重心，防止惯量模拟装置在工作过程中发生较大偏转。轴承组件7的轴承为型号为6307的深沟球轴承，该轴承能承受较大的载荷。同时，轴承上下端面均装有密封盖，防止润滑脂流出，污染驱动机构10。惯量模拟装置的重量全部作用于轴承上，同时轴承的摩擦系数很小(深沟球轴承的摩擦系数为：0.0010-0.0015)，从而使驱动机构10不承受设备的重量，并只承受很小的附加扭矩；脚轮组件上带有脚轮、主底脚和副底脚，配合水平尺，即可对试验装置进行调平。

轴承组件7与过渡连接轴6装配完毕后，通过轴承座上的螺栓固定在型材支架11上。过渡连接轴6上端通过铸角连接座12与惯量模拟装置的支承轴1连接，下端通过弹性联轴器与传感器8相连，可将驱动机构10的输出扭矩传递给惯量模拟装置，起到了传递扭矩的作用。传感器8通过传感器支架固定在型材支架11上，保证其重量由该传感器支架承受，驱动机构8不受力。该传感器支架在前后左右4个方向上均可调节，安装时，可保证与驱动机构10相连的过渡法兰9的带键槽轴与传感器8的输入轴之间有较高的同轴度，避免出现由于偏心造成驱动机构10承受较大力矩的问题。

如图2所示，过渡法兰9与驱动机构10输出轴连接，用于将驱动机构10产生的扭矩传递给惯量模拟装置。驱动机构10通过其上法兰与过渡连接板连接，过渡连接板固定在调平板上；调平板固定在型材支架11上，可配合水平仪通过玻璃垫片进行调平。对应不同的驱动机构，过渡法兰9和过渡连接板可有3种结构形式。

过渡法兰9上端为带键槽的轴，通过弹性联轴器与传感器8相连，将驱动机构10的输出扭矩传递给惯量模拟装置；下端为法兰盘结构，用于与驱动机构10输出轴相连。

驱动机构10通过其上法兰装于连接板的驱动机构安装孔上，之后驱动机构10连同连接板一起装于调平板上。调平板安装到重力卸载装置的型材支架11上后，用玻璃垫片配合水平尺对调平板进行调平，调平之后将连接板(已与驱动机构连接完毕)装到调平板上。调平板上的过渡连接板安装孔兼顾了3种驱动机构的安装尺寸。

本发明实施例提供的模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载设备的惯量模拟装置通过调整砝码重力和力臂来模拟不同的转动惯量，太阳帆板驱动机构输出的扭矩经过渡法兰、传感器、过渡连接轴和支承轴传递给惯量模拟装置，从而实现了转动惯量的模拟；惯量模拟装置的重量全部作用于轴承组件的轴承上，同时轴承的摩擦系统很小，从而使驱动机构不承受设备的重量，只承受很小的附加扭矩，从而实现了模拟失重状态下的太阳帆板驱动机构的转动惯量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟太阳帆板驱动机构转动惯量负载的设备，其特征在于，所述设备包括惯量模拟装置、重力卸载装置、接口工装；

其中，所述惯量模拟装置设置有支承轴(1)、加载杆(2)、砝码悬挂装置(3)；

所述重力卸载装置设置有过渡连接轴(6)、轴承组件(7)、型材支架(11)；

其中，所述支承轴(1)与所述过渡连接轴(6)连接，所述过渡连接轴(6)通过所述接口工装与太阳帆板驱动机构(10)连接；

所述轴承组件(7)包括轴承座和轴承；所述轴承座固定在所述型材支架(11)上；所述轴承为深沟轴承，用以承受所述惯量模拟装置的重量。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述惯量模拟装置还设置有短砝码悬挂装置(4)以及加载杆保护装置(5)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述加载杆(2)呈十字状，形成4个加载力臂；

所述加载杆(2)带有“T”形滑槽，侧面装有钢板尺。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述砝码悬挂装置(3)和/或短砝码悬挂装置(4)套在所述加载杆(2)上，可以滑动和固定；

所述砝码悬挂装置(3)的悬挂杆上设置有螺母，用于将砝码拧紧固定。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加载杆(2)通过铸角连接座(12)与所述支承轴(1)连接，所述支承轴(1)通过铸角连接座(12)与所述过渡连接轴(6)连接。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括传感器(8)，所述传感器(8)通过传感器支架固定在所述型材支架(11)上，其重量由所述传感器支架承受；

其中，所述过渡连接轴(6)与所述传感器(8)连接，所述传感器(8)通过所述接口工装与所述驱动机构(10)连接。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述接口工装包括过渡法兰(9)；

所述过渡法兰(9)的上端设置有轴，所述轴通过弹性联轴器与传感器(8)连接；

所述过渡法兰(9)的下端设置有法兰盘结构，所述法兰盘与所述驱动机构(10)连接。