CN108615450A - 一种具容差功能的火箭壳体拖动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具容差功能的火箭壳体拖动装置，包括总体框架、直线模组、抱紧环、容差滑块结构，直线模组拖动装置主要由导轨、容差连接装置、同步带、伺服电机、限位机构、导轨垫块及若干连接件组成。直线模组一共有四组，均布在支撑架上下左右四个直线模组安装位置上，为试验件的分离运动提供动力。通过控制伺服电机输出扭矩的大小来实现不同大小的力的输出。容差连接装置是直线模组的一个重要组成部分，主要用来连接直线模组与抱紧环，并实现自动容差功能。抱紧环由四个具有一定韧性的弧形连接片组成，连接片与连接片之间用螺栓连接。抱紧环通过螺栓与轴承座连接。本发明消除了模拟装置中拖动装置中多组直线模组相对形位误差带来的影响。

Description

一种具容差功能的火箭壳体拖动装置

技术领域

本发明涉及一种具容差功能的火箭壳体拖动装置，属于箭分离地面模拟设备技术领域。

背景技术

现在常用的多级火箭是由数级火箭组合而成的，每一级火箭都装有发动机与燃料，从而提高了火箭的连续飞行能力与最终速度。多级火箭从尾部第一级火箭开始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级火箭发动机点火工作，继续推动飞行器加速前进。在每级火箭分离过程中，已经完成预定推动作用的火箭体脱离运载火箭主体，没有发生碰撞，则标志分离成功。为避免脱离火箭对上一级火箭的影响，在火箭每级之间设计分离导向装置，分离过程中，导向装置能够为脱离级火箭提共相对的分离方向和位移限制，防止分离过程影响上一级火箭飞行姿态或碰撞发动机。火箭分离模拟试验设备可以模拟火箭分离时的各种运动情况以及受力情况，在航天领域有着广泛的需求，主要应用于检测火箭分离机构对于各种突发情况的性能适应性，各部件可靠性等，并以此指导火箭分离机构的设计优化。

在火箭分离地面模拟装置中，需要利用拖动装置模拟火箭分离时的推进力。由于外部桁架结构自身的安装误差以及与拖动装置之间的安装误差，使得几组直线模组在空间中的相对位置和平行度与设计参数存在差异。而火箭的分离模拟属于高速重载情况，导致上述差异将会对整套模拟装置产生破坏。为消除上述误差影响，采用本发明所述具有容差功能的火箭壳体拖动装置。

发明内容

本发明的目的是为了为消除模拟装置中拖动装置中多组直线模组相对形位误差带来的影响而提供一种具容差功能的火箭壳体拖动装置。

本发明的目的是这样实现的：包括总体框架、直线模组、抱紧环、容差滑块结构，所述直线模组有四组且分别设置在总体框架内的上下左右四个面上，每组直线模组均包括设置在总体框架上的安装座、安装在安装座上的电机、安装在电机输出端的主动轮、设置在安装座上的从动轮、设置在主动轮与从动轮之间的同步带；所述容差滑块结构也有四个且均包括设置在对应安装座上的导轨、安装在导轨上的两个滑块、同时与两个滑块固连的基座、设置在基座中间位置的直线轴承、设置在直线轴承内的石墨衬套、设置在石墨衬套内的可上下移动和转动的滑动杆、设置在滑动杆下端的力传感器、与力传感器下端连接的连接板、安装在连接板上的两个光轴基座、安装在两个光轴基座之间的光轴，光轴的两端通过轴承座安装在底座上，所述滑动杆的上端设置顶盖且顶盖与基座的上端面固连，所述基座的下端面还依次设置有齿条和压板，且同步带位于齿条和压板之间，每个底座通过连接螺栓与抱紧环连接；所述抱紧环设置在待拖动火箭壳体外表面且包括四段通过螺栓连接的圆弧环，每段圆弧环的内表面均匀设置有与待拖动火箭壳体外表面接触的垫块。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.在每个基座的两端还分别设置有一限位机构，限位机构包括与基座下端面固连的限位基座、与限位基座固连的支撑杆、设置在支撑杆下端的限位头和缓冲垫，所述缓冲垫与待拖动火箭壳体接触。

2.所述垫块是有倾角的倾斜垫块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、4组拖动装置可以模拟火箭动力失效的多种情况，比计算机仿真实验可以得到更加接近真实的实验数据。2、火箭壳体形状是空间曲面，本发明对其抱紧方式的优点在于利用与壳体曲面相吻合的多个垫块，填充在火箭壳体与抱紧环之间，可根据不同尺寸的火箭壳体更换相应的垫块，不必针对每一型号的火箭壳体设计对应抱紧环。3、本发明在承载滑块上加了三个自由度，使之有一定的容错范围，实现自动容差功能，消除了安装误差带来的影响。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的直线模组结构示意图；

图3、图4均为本发明的容差连接结构示意图；

图5为本发明的抱紧环结构示意图；

图中标号：1.抱紧环，2.总体框架，3.直线模组，4.火箭壳体，5.从动轮，6.容差连接结构，7.导轨，8.主动轮，9.同步带，10.电机，11.光轴基座，12.连接板，13.连接螺栓，14.缓冲垫，15.连接螺栓，16.限位头，17.支撑杆，18.力传感器，19.连接螺栓，20.限位基座，21.基座，22.顶盖，23.连接螺栓，24.连接螺栓，25.滑块，26.连接螺栓，27.齿条，28.压板，29.连接螺栓，30.直线轴承，31.滑动杆，32.轴承座，33.光轴，34.连接螺栓，35.底座，36.垫块，37.抱紧环连接螺栓，38.1/4抱紧环。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明有以下几部分组成：抱紧环1、总体框架2、直线模组3，火箭壳体4。4组直线模组完全相同，安装在总体框架的上下左右4个位置上。

如图2所示，本发明的直线模组结构由从动轮5、容差滑块结构6、导轨7、主动轮8、同步带9、电机10组成。电机10与主动轮8连接并安装在导轨7的一端，从动轮5安装在导轨7的另一端，容差滑块结构6安装在导轨7上，同步带连接主动轮8及从动轮5，用于带动容差滑块结构6运动。

如图3所示：容差滑块结构6由光轴基座11、连接板12、连接螺栓13、缓冲垫14、连接螺栓15、限位头16、支撑杆17、力传感器18、连接螺栓19、限位基座20、基座21、顶盖22、连接螺栓23、连接螺栓24、滑块25、连接螺栓26、齿条27、压板28、连接螺栓29、直线轴承30、滑动杆31、轴承座32、光轴33、连接螺栓34、底座35组成。基座21为容差滑块结构6其它部件的安装和支撑平台，上方与两个滑块25相连。基座21中间装有一个直线轴承30，直线轴承30内装有石墨衬套，具有自润滑的作用，滑动杆31装在石墨衬套内，能够在衬套内上下移动和转动，滑动杆31的上端装有顶盖22，以防止滑动杆31滑出直线轴承30。滑动杆31的下端与力传感器18相连，力传感器18的下端与连接板12相连，连接板12上装有两个光轴基座11，光轴33被固定在光轴基座11上，光轴33两端装有两个轴承座32，轴承座32底部与底座35相连，底座35上有安装孔，可以通过螺栓实现与抱紧环1的连接。基座35的下方装有两组齿条27和压板28。齿条27与同步带9的末端相啮合，与压板28组合在一起，压紧同步带9，然后通过4组螺栓与基座21相连，使得整个容差滑块结构6会随着同步带9运动。在基座左右两端各安装一组限位机构，限位机构由缓冲垫14通过连接螺栓15与限位头16和支撑杆17进行连接，最后通过连接螺栓26将限位基座与基座21连接构成，缓冲垫14为一橡胶垫，能够起到缓冲的作用，并且不会划上火箭壳体4，限位机构起限位和防撞的作用，防止火箭壳体4在运动过程中发生较大的倾斜，避免火箭壳体4在安装或试验过程中与总体框架2发生碰撞。

由于安装误差，四组传动装置并非互相平行，而是存在空间角度偏差。为了补偿这种偏差，所设计的容差连接结构具有三个自由度。滑动杆31能够绕直线轴承30的轴心灵活转动并且能在一定范围内上下滑动，连接装置下端的光轴33两端装有两个轴承座32，使轴承座32能够绕光轴33的轴心转动。在火箭壳体4被安装在抱紧环1上时，火箭壳体4在连接装置的容差作用下会自动处于中心位置，无需操作人员再次进行手动调整。

如图4所示，抱紧环1由垫块36、连接螺栓37、1/4抱紧环38组成。抱紧环1主要起夹持火箭壳体4的作用，抱紧环1由4组具有一定韧性的1/4抱紧环38组成。抱紧环1内壁上装有一些具有一定倾角的垫块36，均匀分布在抱紧环1内壁上，垫块36的倾角与火箭壳体4的倾角相同，能够与火箭壳体4紧密贴合，增加摩擦力。

综上，本发明的一种具容差功能的火箭壳体拖动装置，包含桁架承载结构，直线模组拖动装置和抱紧环。承载桁架结构用于安装与固定各结构组件、测试试件、限制整体实验台大小以及保证测试时的实验台的稳定性与安全性。直线模组拖动装置主要由导轨、容差连接装置、同步带、伺服电机、限位机构、导轨垫块及若干连接件组成。直线模组一共有四组，均布在支撑架上下左右四个直线模组安装位置上，为试验件的分离运动提供动力。通过控制伺服电机输出扭矩的大小来实现不同大小的力的输出。容差连接装置是直线模组的一个重要组成部分，主要用来连接直线模组与抱紧环，并实现自动容差功能。抱紧环由四个具有一定韧性的弧形连接片组成，连接片与连接片之间用螺栓连接。抱紧环通过螺栓与轴承座连接。容差连接装置主要由连接基座、滑块、齿条、直线轴承、滑动杆、力传感器、轴承座等部分组成。连接基座为其它部件的安装和支撑平台，上方与两个滑块相连。连接基座中间装有一个直线轴承，直线轴承内装有石墨衬套，具有自润滑的作用，滑动杆装在石墨衬套内，能够在衬套内上下移动和转动，滑动杆的上端装有挡块，以防止滑动杆滑出直线轴承。容差连接装置有三个自由度，滑动杆能够绕直线轴承的轴心灵活转动并且能在一定范围内上下滑动，连接装置下端的光轴两端装有两个轴承座，使轴承座能够绕光轴的轴心转动。同步带从导轨垫块中间区域穿过，两组压板和齿条共同固定住同步带两端。抱紧环内壁上装有一些具有一定倾角的垫块，均匀分布在抱紧环内壁上，垫块的倾角与试验件的倾角相同。限位机构中左右限位块与试验件留有一定空间。抱紧环由多段环段组成，环段之间用螺栓连接。环段数量与直线模组数量相等。

Claims (3)

1.一种具容差功能的火箭壳体拖动装置，其特征在于：包括总体框架、直线模组、抱紧环、容差滑块结构，所述直线模组有四组且分别设置在总体框架内的上下左右四个面上，每组直线模组均包括设置在总体框架上的安装座、安装在安装座上的电机、安装在电机输出端的主动轮、设置在安装座上的从动轮、设置在主动轮与从动轮之间的同步带；所述容差滑块结构也有四个且均包括设置在对应安装座上的导轨、安装在导轨上的两个滑块、同时与两个滑块固连的基座、设置在基座中间位置的直线轴承、设置在直线轴承内的石墨衬套、设置在石墨衬套内的可上下移动和转动的滑动杆、设置在滑动杆下端的力传感器、与力传感器下端连接的连接板、安装在连接板上的两个光轴基座、安装在两个光轴基座之间的光轴，光轴的两端通过轴承座安装在底座上，所述滑动杆的上端设置顶盖且顶盖与基座的上端面固连，所述基座的下端面还依次设置有齿条和压板，且同步带位于齿条和压板之间，每个底座通过连接螺栓与抱紧环连接；所述抱紧环设置在待拖动火箭壳体外表面且包括四段通过螺栓连接的圆弧环，每段圆弧环的内表面均匀设置有与待拖动火箭壳体外表面接触的垫块。

2.根据权利要求1所述的一种具容差功能的火箭壳体拖动装置，其特征在于：在每个基座的两端还分别设置有一限位机构，限位机构包括与基座下端面固连的限位基座、与限位基座固连的支撑杆、设置在支撑杆下端的限位头和缓冲垫，所述缓冲垫与待拖动火箭壳体接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种具容差功能的火箭壳体拖动装置，其特征在于：所述垫块是有倾角的倾斜垫块。