CN109252778B - 一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，所述热防护门旋转轴安装于主动端套筒及被动端套筒的外表面，本发明的主份电机与备份电机通过膜片联轴器相连，在无需切换机构的情况下实现了电机的冗余备份，同时采用膜片联轴器不需润滑，可靠性高，使用寿命长，对于支撑结构热变形引起的旋转轴轴向与角向的相对位移适应性强，被动端双列深沟球轴承采用游动支撑方式来补偿热防护门旋转轴因热变形引起的长度变化，双列深沟球轴承内圈通过安装向心关节轴承释放了被动端3个方向的旋转自由度，避免了因驱动装置支撑结构的热变形引起的轴承卡滞的现象。

Description

一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置
技术领域
本发明涉及一种应用于航天光学遥感器的热防护门驱动装置，属于航天光学遥感器技术领域。
背景技术
热防护门及其驱动装置在空间遥感器中占据着重要地位，是空间光学遥感器研制过程中的关键装置。
空间相机上安装热防护门在外国已有了大量应用。如哈勃太空望远镜采用热防护门保护望远镜内部敏感的镜面和仪器不受太阳光等强烈光线的损伤以及太空碎片的撞击。美国提供亚米级分辨率的商业卫星GeoEye系列等均使用了热防护门来保证空间相机的热稳定性。
热防护门的驱动装置通过驱动轴正反转带动热防护门绕驱动轴旋转，进而实现热防护门的开启与闭合。由于热防护门在空间相机在轨期间需要频繁的开启与闭合，因此驱动装置一般需要进行冗余备份设计，以提高热防护门工作的可靠性。但驱动装置电机的主备份切换，往往需要通过切换结构予以实现。同时热防护门一般安装在空间相机入光口处，该位置处温度环境恶劣，导致驱动装置的支撑结构热变形较大，容易引起驱动轴系的卡滞现象。
发明内容
本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，本发明提供了一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，在实现热防护门开启与闭合这个基本功能的基础上，实现在无切换机构的情况下主备份电机的切换，同时避免因驱动装置支撑结构的热变形引起的轴承卡滞现象。
本发明的技术解决方案是：
一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，包括主动端组件、被动端组件、热防护门旋转轴、主动端支撑板及被动端支撑板，
主动端组件包括主份步进电机、备份步进电机、主份齿轮减速器、备份齿轮减速器、膜片联轴器和主动端套筒，
主份步进电机与主份齿轮减速器相连组成主份电机减速器组合体，备份步进电机与备份齿轮减速器相连组成备份电机减速器组合体，主份齿轮减速器输出轴与备份齿轮减速器输出轴通过膜片联轴器相连，主动端套筒安装在备份齿轮减速器的法兰面上，主份齿轮减速器通过与主动端支撑板相连。
被动端组件包括被动端套筒、双列深沟球轴承、螺套、向心关节轴承、关节轴承螺套、螺杆、法兰螺套，
双列深沟球轴承外圈通过被动端套筒上的挡肩定位，双列深沟球轴承内圈通过螺套外表面上的挡肩定位。
向心关节轴承外圈通过螺套内表面上的挡肩定位，再用关节轴承螺套旋入螺套内螺纹紧固；向心关节轴承内圈通过螺杆上的挡肩定位，再用法兰螺套旋入螺杆的外螺纹紧固，法兰螺套通过安装于被动端支撑板上。
主份齿轮减速器和备份齿轮减速器为行星齿轮减速器。
热防护门旋转轴安装于主动端套筒及被动端套筒的外表面。
被动端组件还包括端盖、外圈垫片，双列深沟球轴承外圈通过被动端套筒上的挡肩定位后，通过端盖紧固，并在端盖与外圈之间安装外圈垫片。
被动端组件还包括弹性挡圈和内圈垫片，双列深沟球轴承内圈通过螺套外表面上的挡肩定位后，通过弹性挡圈紧固，并在弹性挡圈与内圈之间安装内圈垫片。
备份步进电机的线缆在热防护门的旋转轴内通过硅橡胶固定后，由螺杆中心的出线孔穿出。
主份步进电机旋转工作时，备份步进电机通锁定力电流，主份齿轮减速器通过膜片联轴器带动备份电机减速器组合体及热防护门旋转轴共同转动。
备份步进电机旋转工作时，主份步进电机通锁定力电流，备份齿轮减速器的输出轴作为定子，备份齿轮减速器的壳体作为转子，带动热防护门旋转轴转动。
本发明有益效果：
(1)本发明的热防护门驱动装置将主份步进电机及其减速器与备份步进电机及其减速器通过膜片联轴器相连，实现了电机的冗余备份，主备份电机切换时无切换机构；同时采用膜片联轴器不需润滑，可靠性高，使用寿命长，对于支撑结构热变形引起的旋转轴轴向与角向的相对位移适应性强；
(2)本发明被动端组件的双列深沟球轴承采用游动支撑方式来补偿热防护门旋转轴因热变形引起的长度变化，双列深沟球轴承内圈通过安装向心关节轴承释放了被动端3个方向的旋转自由度，避免了因驱动装置支撑结构的热变形引起的双列深沟球轴承卡滞的现象。
附图说明
图1为本发明热防护门的驱动装置的总体立体视图；
图2为本发明热防护门的驱动装置的总体剖视图；
图3为本发明热防护门的驱动装置的被动端组件剖视图；
图4为图3的A向视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1、图2所示，本发明的一种空间相机热防护门驱动装置通过粘接的方式连接热防护门1，驱动装置包括主动端组件2、被动端组件3、旋转轴4、主动端支撑板5及被动端支撑板6。
所述主动端组件2包括两个步进电机(主份步进电机21和备份步进电机22)、2个齿轮减速器(主份齿轮减速器23和备份齿轮减速器24)、膜片联轴器25和主动端套筒26。主份齿轮减速器23和备份齿轮减速器24选用行星齿轮减速器。
主份步进电机21与主份齿轮减速器23相连组成主份电机减速器组合体。备份步进电机22与备份齿轮减速器24相连组成备份电机减速器组合体。主份齿轮减速器23输出轴与备份齿轮减速器24输出轴通过膜片联轴器25相连。主动端套筒26通过螺钉安装在备份齿轮减速器24的法兰面上。主份齿轮减速器23通过螺钉与主动端支撑板5相连。
如图3、图4所示，所述被动端组件3包括被动端套筒301、双列深沟球轴承302、弹性挡圈303、端盖304、外圈垫片305、内圈垫片306、螺套307、向心关节轴承308、关节轴承螺套309、螺杆310、法兰螺套311及调节垫片312。
双列深沟球轴承302外圈通过被动端套筒301上的挡肩定位，再用端盖304紧固，并在端盖304与外圈之间安装外圈垫片305。双列深沟球轴承302内圈通过螺套307外表面上的挡肩定位，再用弹性挡圈303紧固，并在弹性挡圈303与内圈之间安装内圈垫片306。被动端套筒301与端盖304通过法兰面上安装螺钉相连。
向心关节轴承308外圈通过螺套307内表面上的挡肩定位，再用关节轴承螺套309旋入螺套307内螺纹紧固。向心关节轴承308内圈通过螺杆310上的挡肩定位，再用法兰螺套311旋入螺杆310的外螺纹紧固。法兰螺套311通过螺钉安装于被动端支撑板6上，并在法兰螺套311与被动端支撑板6之间安装调节垫片312。
热防护门旋转轴4通过胶结的形式安装于主动端套筒26及被动端套筒301的外表面。
备份电机22的线缆在热防护门旋转轴4内通过硅橡胶固定后，由螺杆310中心的出线孔穿出。
本发明工作原理为：主份步进电机21旋转工作时，备份步进电机22通锁定力电流，主份齿轮减速器23通过膜片联轴器25带动备份电机减速器组合体及热防护门旋转轴4共同转动。备份步进电机22旋转工作时，主份步进电机21通锁定力电流，备份齿轮减速器24的输出轴作为定子，备份齿轮减速器24的壳体作为转子，带动热防护门旋转轴4转动。
本发明可以应用在中大口径的空间相机的热防护门驱动领域，适应直径0.5m以上4m以下的热防护门，在实现热防护门开启与闭合这个基本功能的基础上，实现了在无切换机构的情况下的电机的冗余备份，同时对于热防护门旋转轴及驱动装置支撑结构的热变形具有极强的适应性，大大提高了热防护门驱动装置的可靠性，适应了航天器不能维护的特点。
本发明的结构件材料在保证机械性能的前提下尽量减轻重量，主动端套筒、被动端套筒、端盖、热防护门转轴选用铝合金，外圈垫片、内圈垫片、球轴承螺套、关节轴承螺套、螺杆、法兰螺套、调节垫片选用钛合金。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于，包括主动端组件(2)、被动端组件(3)、热防护门旋转轴(4)、主动端支撑板(5)及被动端支撑板(6)，
主动端组件(2)包括主份步进电机(21)、备份步进电机(22)、主份齿轮减速器(23)、备份齿轮减速器(24)、膜片联轴器(25)和主动端套筒(26)，
主份步进电机(21)与主份齿轮减速器(23)相连组成主份电机减速器组合体，备份步进电机(22)与备份齿轮减速器(24)相连组成备份电机减速器组合体，主份齿轮减速器(23)输出轴与备份齿轮减速器(24)输出轴通过膜片联轴器(25)相连，主动端套筒(26)安装在备份齿轮减速器(24)的法兰面上，主份齿轮减速器(23)与主动端支撑板(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：被动端组件(3)包括被动端套筒(301)、双列深沟球轴承(302)、螺套(307)、向心关节轴承(308)、关节轴承螺套(309)、螺杆(310)、法兰螺套(311)，
双列深沟球轴承(302)外圈通过被动端套筒(301)上的挡肩定位，双列深沟球轴承(302)内圈通过螺套(307)外表面上的挡肩定位。
3.根据权利要求2所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：向心关节轴承(308)外圈通过螺套(307)内表面上的挡肩定位，再用关节轴承螺套(309)旋入螺套(307)内螺纹紧固；向心关节轴承(308)内圈通过螺杆(310)上的挡肩定位，再用法兰螺套(311)旋入螺杆(310)的外螺纹紧固，法兰螺套(311)安装于被动端支撑板(6)上。
4.根据权利要求1所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：主份齿轮减速器(23)和备份齿轮减速器(24)为行星齿轮减速器。
5.根据权利要求2所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：热防护门旋转轴(4)安装于主动端套筒(26)及被动端套筒(301)的外表面。
6.根据权利要求2所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：被动端组件(3)还包括端盖(304)、外圈垫片(305)，双列深沟球轴承(302)外圈通过被动端套筒(301)上的挡肩定位后，通过端盖(304)紧固，并在端盖(304)与外圈之间安装外圈垫片(305)。
7.根据权利要求2所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：被动端组件(3)还包括弹性挡圈(303)和内圈垫片(306)，双列深沟球轴承(302)内圈通过螺套(307)外表面上的挡肩定位后，通过弹性挡圈(303)紧固，并在弹性挡圈(303)与内圈之间安装内圈垫片(306)。
8.根据权利要求2所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：备份步进电机(22)的线缆在热防护门的旋转轴内通过硅橡胶固定后，由螺杆(310)中心的出线孔穿出。
9.根据权利要求1所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：主份步进电机(21)旋转工作时，备份步进电机(22)通锁定力电流，主份齿轮减速器(23)通过膜片联轴器(25)带动备份电机减速器组合体及热防护门旋转轴(4)共同转动。
10.根据权利要求1所述的一种空间相机热防护门的高可靠驱动装置，其特征在于：备份步进电机(22)旋转工作时，主份步进电机(21)通锁定力电流，备份齿轮减速器(24)的输出轴作为定子，备份齿轮减速器(24)的壳体作为转子，带动热防护门旋转轴(4)转动。
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