CN109501362A - 一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置 - Google Patents

Abstract

一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，包括操作手柄(1)、驱动棘爪(2)、驱动棘轮(3)、锥齿轮副(4)、滚珠丝杠副(5)、压缩活塞(6)、自锁棘爪(7)、自锁棘轮(8)；驱动棘爪(2)与操作手柄(1)一端连接，驱动棘爪(2)与驱动棘轮(3)相配合，驱动棘轮(3)与锥齿轮副(4)中的一个锥齿轮同轴，锥齿轮副(4)中的一对锥齿轮正交布局，另一个锥齿轮通过滚珠丝杠副(5)连接压缩活塞(6)，自锁棘轮(8)与滚珠丝杠副(5)共传动链，自锁棘轮(8)与自锁棘爪(7)相配合；本发明保证废弃物在手柄往复操作下持续被压缩，双棘轮机构结构简单，无需采用复杂的离合机构。

Description

一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置

技术领域

本发明涉及一种废弃物压缩装置。

背景技术

随着载人航天飞行任务的持续开展以及空间站建设任务的稳步进行，空间站废弃物的处理问题也日渐突出，为了减少废弃物所占的存储空间需要对其进行压缩处理，满足空间站长时间在轨运行废弃物存储的需求。

由于空间站废弃物种类繁多，力载特性不一，因此，航天员在轨生活对于能够适应不同力载特性废弃物的压缩装置的需求越发强烈，亟需根据我国航天任务的进度配套研制出废弃物压缩装置。

基于空间站能源限制，且考虑航天员在轨锻炼的需求，废弃物压缩装置为机械式人机交互装置，即通过人工操作实现压缩力输出，对废弃物进行压缩处理，达到一定的压缩率，因此，压缩装置应具有增力功能，且由于舱内操作空间限制，压缩装置应能实现手柄往复式操作下废弃物持续被压缩，同时，废弃物压缩装置需考虑航天员操作的便捷性和人机工效学特性。

综上可知，传统空间机构中无类似废弃物压缩装置，属于全新空间机构产品，无成熟设计产品可借鉴，需设计一种新的废弃物压缩装置以实现废弃物压缩处理功能需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，采用非常规设计和布局的双棘轮机构对废弃物压缩过程进行驱动与位置锁定，保证废弃物在手柄往复操作下持续被压缩，双棘轮机构结构简单，无需采用复杂的离合机构；采用高精度的滚珠丝杠副作为执行部件，解决了输入输出端大增力比的问题，双棘轮机构和滚珠丝杠副等组成部分均能适应力学及微重力等空间环境。

本发明所采用的技术方案是：一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，包括操作手柄、驱动棘爪、驱动棘轮、锥齿轮副、滚珠丝杠副、压缩活塞、自锁机构；

驱动棘爪与操作手柄一端连接，驱动棘爪与驱动棘轮相配合，驱动棘轮与锥齿轮副中的一个锥齿轮同轴，锥齿轮副中的一对锥齿轮正交布局，另一个锥齿轮通过滚珠丝杠副连接压缩活塞，自锁机构安装在滚珠丝杠副末端；

驱动棘爪随同操作手柄将回转驱动力矩传递至驱动棘轮，再通过锥齿轮副将回转驱动力矩传递至滚珠丝杠副，滚珠丝杠副带动压缩活塞实现对废弃物的压缩；当操作手柄复位时，自锁机构防止滚珠丝杠副反转。

所述自锁机构包括自锁棘轮和自锁棘爪，自锁棘轮与滚珠丝杠副共传动链，自锁棘轮与自锁棘爪相配合；当操作手柄复位时，自锁棘爪将自锁棘轮锁止，防止自锁棘轮反向旋转。

所述滚珠丝杠副满足GB/T 17587.3-98-T5级精度，导程为10mm，旋向为左旋，传动效率大于90％。

所述锥齿轮副中锥齿轮为直齿锥齿轮，按照GB/T 12369-1990制作，精度等级为7cB，锥齿轮副回差小于25’。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明的废弃物压缩装置，采用双棘轮机构与滚珠丝杠副共传动链的驱动传动形式，可实现空间站废弃物的大增力往复压缩操作，本装置同样适用于其它具有类似功能要求的废弃物压缩处理的地面设备。

(2)本发明采用往复式单向驱动方案，采用棘爪作为驱动源，集成安装于操作手柄上，实现往复式单向驱动，结构简单，集成度高，无需采用复杂的离合机构。

(3)本发明的废弃物压缩装置，采用双棘轮机构串联共传动链的布局，双棘轮之一负责往复式单向驱动，另一棘轮机构负责操作手柄复位时压缩位置的锁定，实现废弃物在手柄往复操作下的持续被压缩，具有较高的可靠性。

(4)本发明具有输入输出端大增力比，采用高精度滚珠丝杠副，实现回转运动(回转力矩)与直线运动(轴向力载)转换的同时，增力比可达几十上百，有效提高了航天员操作的舒适性。

(5)本发明具有可重复使用性，使用寿命长，本发明中压缩装置在完成废弃物压缩过程中，各零件几乎无损伤，因此，该压缩装置具有可重复使用性和长寿命的特性。

(7)本发明能够适应大量级振动条件及空间微重力环境，具有较好地空间环境适应性和可靠性。

附图说明

图1为大增力比，往复操作式废弃物压缩装置原理图。

图2为操作手柄压缩过程传动链运动方向示意图。

图3为操作手柄复位过程传动链运动方向示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置,包括操作手柄1、驱动棘爪2、驱动棘轮3、锥齿轮副4、滚珠丝杠副5、压缩活塞6、自锁棘爪7、自锁棘轮8；

驱动棘爪2与操作手柄1一端连接，驱动棘爪2与驱动棘轮3相配合，驱动棘轮3与锥齿轮副4中的一个锥齿轮同轴，锥齿轮副4中的一对锥齿轮正交布局，另一个锥齿轮通过滚珠丝杠副5连接压缩活塞6，自锁棘轮8与滚珠丝杠副5共传动链，自锁棘轮8与自锁棘爪7相配合。

本发明采用双棘轮机构实现压缩过程的往复驱动及位置锁定，驱动棘爪2作为驱动源，集成安装于操作手柄1上。驱动棘爪2随同操作手柄1将回转驱动力矩传递至驱动棘轮3，通过正交布局的一对锥齿轮副4将回转驱动力矩传递至滚珠丝杠副5，自锁棘轮8随滚珠丝杠副5正向旋转，滚珠丝杠副5带动压缩活塞6实现对废弃物的压缩。

自锁棘轮8与滚珠丝杠副5共传动链，操作手柄1复位操作时，自锁棘爪7将自锁棘轮8锁止，防止自锁棘轮8倒转，实现压缩位置锁定。采用双棘轮机构与滚珠丝杠共传动链的驱动传动形式，无需复杂的离合装置，实现了废弃物在手柄往复操作下的持续被压缩。

本发明采用高精度滚珠丝杠副实现大增力输出。滚珠丝杠副5可将操作端的回转驱动力矩输入转化为压缩端的轴向力载输出。且滚珠丝杠副5具有高精度、高效率的特点，通过操作端较小的力输入，可实现压缩端较大的力输出，增力比可达几十上百。提高了航天员操作的舒适性，具有良好的人机交互性。滚珠丝杠副5按照GB/T 17587.3-98-T5级精度制造，导程为10mm，旋向为左旋，传动效率大于90％。

本发明采用锥齿轮副4实现力和运动的换向。锥齿轮副4为直齿锥齿轮，按照GB/T12369-1990制作，精度等级为7cB(GB/T 11365-1989)，锥齿轮副回差小于25’。

如图2所示，操作手柄1压缩操作时，驱动棘爪2随同操作手柄1逆时针转动(按图示)，驱动棘爪2带动驱动棘轮3逆时针转动，与驱动棘轮3相连的锥齿轮逆时针转动，与自锁棘轮8及滚珠丝杠副5相连的锥齿轮顺时针转动(从左向右看)，自锁棘轮8相对自锁棘爪7做顺时针的打滑转动，由于滚珠丝杠旋向为左旋，故丝杠螺母相对滚珠丝杠做进给运动，对废弃物产生压缩。

如图3所示，操作手柄1复位操作时，驱动棘爪2随同操作手柄1顺时针转动(按图示)，驱动棘爪2相对驱动棘轮3做顺时针的打滑转动。废弃物的反作用力使滚珠丝杠副5有逆时针(从左向右看)转动的趋势，与滚珠丝杠副5相连的锥齿轮带动自锁棘轮8有逆时针(从左向右看)转动的趋势，自锁棘爪7将自锁棘轮8锁止，防止其逆时针转动，实现压缩位置锁定。

采用双棘轮机构与滚珠丝杠共传动链的驱动传动形式，无需复杂的离合装置，实现了废弃物在手柄往复操作下的持续被压缩。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (4)

1.一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，其特征在于，包括操作手柄(1)、驱动棘爪(2)、驱动棘轮(3)、锥齿轮副(4)、滚珠丝杠副(5)、压缩活塞(6)、自锁机构；

驱动棘爪(2)与操作手柄(1)一端连接，驱动棘爪(2)与驱动棘轮(3)相配合，驱动棘轮(3)与锥齿轮副(4)中的一个锥齿轮同轴，锥齿轮副(4)中的一对锥齿轮正交布局，另一个锥齿轮通过滚珠丝杠副(5)连接压缩活塞(6)，自锁机构安装在滚珠丝杠副(5)末端；

驱动棘爪(2)随同操作手柄(1)将回转驱动力矩传递至驱动棘轮(3)，再通过锥齿轮副(4)将回转驱动力矩传递至滚珠丝杠副(5)，滚珠丝杠副(5)带动压缩活塞(6)实现对废弃物的压缩；当操作手柄(1)复位时，自锁机构防止滚珠丝杠副(5)反转。

2.根据权利要求1所述的一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，其特征在于：所述自锁机构包括自锁棘轮(8)和自锁棘爪(7)，自锁棘轮(8)与滚珠丝杠副(5)共传动链，自锁棘轮(8)与自锁棘爪(7)相配合；当操作手柄(1)复位时，自锁棘爪(7)将自锁棘轮(8)锁止，防止自锁棘轮(8)反向旋转。

3.根据权利要求1或2所述的一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，其特征在于：所述滚珠丝杠副(5)满足GB/T 17587.3-98-T5级精度，导程为10mm，旋向为左旋，传动效率大于90％。

4.根据权利要求3所述的一种大增力比往复操作式废弃物压缩装置，其特征在于：所述锥齿轮副(4)中锥齿轮为直齿锥齿轮，按照GB/T12369-1990制作，精度等级为7cB，锥齿轮副回差小于25’。