CN112290173B - 一种接触式无间隙的波导旋转关节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星天线技术领域，具体涉及一种接触式无间隙的波导旋转关节，包括波导管、波导管座、旋转组件、径向弹性组件；所述径向弹性组件包括直线轴承、轴承座、弹性部件、第一锁紧螺母，利用压缩状态下的弹性部件，使波导管的右端面与波导管座右端壁的左侧面接触；所述旋转组件包括第一轴承和第二轴承；所述第一轴承和第二轴承与径向弹性组件过盈配合，与波导管座过渡配合，实现径向弹性组件在波导管座内转动。本发明采用弹性接粗式设计，具有结构简单，回转精确，稳定性高，电性能指标影响小的优点。

Description

一种接触式无间隙的波导旋转关节

技术领域

本发明涉及卫星天线技术领域，具体涉及一种接触式无间隙的波导旋转关节。

背景技术

在微波通信系统或雷达系统中，通常需要天线方位能进行360°连续旋转，俯仰–25°～120°旋转，极化0°～270°旋转，进而保证天线实现信号搜索，跟踪，目标测量等功能。此时馈源和网络之间必须安装波导旋转关节或同轴旋转关节，保证微波信号能有效传输。

波导旋转关节通常使用金属制造，设置于动态天线系统与静态系统之间，以保证微波信号有效传输。

波导(waveguide)是用来引导微波旋转关节中电磁波的部件。波导一般指的是空心金属管，根据波导横截面的形状不同，可分为矩形波导、圆波导等，矩形波导和圆波导是目前应用最为广泛的两种波导形式，电磁波在金属管内传播，损耗很小。

波导管壁一般采用铜、铝等金属制成，有时内壁还镀有银或金，其导电率很高，波导内壁的空气介质就是电磁波传输的通道，简称为信道，电磁波在波导信道中的传播受到波导内壁的限制和反射等阻抗作用。

波导旋转关节分为非接触式和接触式，非接触式旋转关节具有扼流槽，旋转关节反射系数高，功率容量大，但工作频带较窄，且电压驻波比大(电磁波反射损耗大)，插损大(电磁信号衰减幅度大)。当工作频率改变时，因扼流槽的尺寸无法改变，电性能指标会下降。扼流槽设计计算复杂，往往需要最终以试验确定，设计制造成本高。

中国专利CN201710367048.X中公开了一种接触式无间隙的波导旋转关节。包括波导管旋转组件和同轴套设在波导管旋转组件外部的波导管座，波导管旋转组件与波导管座的内壁之间为间隙配合，二者之间可进行相对周向旋转和轴向移动，还包括压盖和弹性部件，其中，压盖固定在波导管座的左端面上，弹性部件设置于压盖与波导管旋转组件之间所形成的容纳腔中；弹性部件处于压缩形变状态，从而推动波导管旋转组件的右端面向波导管座的左侧面移动，保证二者面接触。但其波导管旋转组件中的轴承与波导管和波导管座均为间隙配合，这样导致旋转过程中波导管的径向位移较大，波导管和波导管座同轴度受影响，驻波比提高。

发明内容

本发明解决的问题是：非接触式波导旋转关节，电性能指标下降，现有的接触式波导旋转关节技术中波导管和波导管座同轴度不高，提供一种更加灵活，同轴度高，电性能优秀的波导旋转关节。

本发明通过如下技术方案予以实现，一种接触式无间隙的波导旋转关节，包括波导管、波导管座、旋转组件、径向弹性组件；

所述径向弹性组件包括直线轴承、轴承座、弹性部件、第一锁紧螺母；所述轴承座为圆筒状，所述轴承座左端设有可拆卸的左定位部，所述直线轴承与轴承座内壁之间为过渡配合，所述直线轴承左侧与左定位部相抵，所述波导管左端带法兰，另右端为直管，直管段与直线轴承过盈配合，在波导管的末端设有外螺纹，所述外螺纹处设有第一锁紧螺母，在第一锁紧螺母和直线轴承之间还设有弹性部件，所述弹性部件处于压缩状态，使波导管具有向右移动的趋势；

所述波导管在弹性部件的推动下，其右端面与波导管座的右端内壁接触；

所述旋转组件包括第一轴承和第二轴承；所述第一轴承和第二轴承与径向弹性组件过盈配合，与波导管座过渡配合，实现径向弹性组件在波导管座内转动。

进一步地，所述波导管座包括筒体、左端盖、右端盖、第一定距环，所述左端盖和第一轴承的外圈接触，所述右端盖和第二轴承的外圈接触，所述第一定距环的两端分别与第一轴承和第二轴承的外圈接触。

进一步地，所述左定位部为环板状，圆环边缘分别伸出轴承座的内壁和外壁，所述第一轴承和第二轴承安装在轴承座外，所述第一轴承的内圈左侧与左定位部相抵，所述第一轴承和第二轴承的内圈之间设有第二定距环，所述第二轴承内圈的右侧设有第二锁紧螺母，从而实现对轴承内圈的定位。

进一步地，所述左定位部为截面L形的回转体，所述左定位部通过定位销和螺栓与轴承座连接，保证左定位部与轴承座的同轴度，所述第一轴承安装在左定位部上，所述左定位部设有与第一轴承内圈右侧接触的定位面，所述左定位部上设有第三锁紧螺母对第一轴承的内圈进行夹持，所述轴承座右侧设有与左侧相对称的右定位部、第二轴承、第四锁紧螺母。

进一步地，所述的第一锁紧螺母与右定位部之间有一间隙，所述间隙用于补偿波导管与波导管座之间的接触磨损。

进一步地，所述第一锁紧螺母上设有限位块，所述限位块顶端到轴线的距离大于轴承座的内径，所述轴承座内壁设有一条与限位块匹配的限位槽，所述限位槽沿着轴承内壁母线方向，从端口向内延伸至第一锁紧螺母在弹性部件极限压缩下所能达到的最左端。

进一步地，所述波导管的右端面和所述波导管座的右端内壁设有耐磨层，所述耐磨层为耐磨铜合金。

进一步地，所述耐磨铜合金为铍铜。

本发明的有益效果是：

1、本发明的波导旋转关节在结构上采用弹性接触式设计，克服了传统的非接触式波导旋转关节，驻波比大，即电磁波反射损耗大，插损大，即电磁信号衰减幅度大的缺陷。

2、本发明的波导旋转关节在结构上采用弹性接触式设计，省略了扼流槽，相对于目前广泛使用的带有扼流槽的旋转关节，克服了因扼流槽尺寸计算复杂，需要以试验确定，设计制造成本高的问题；并且避免了带有扼流槽的波导旋转关节工作频带较窄，一旦工作频率改变时，因扼流槽的尺寸无法改变，电性能指标会下降的问题。

3、旋转组件中的两个轴承与径向弹性组件过盈配合，与波导管座过渡配合，安装精度高，径向弹性组件中的直线轴承与轴承座过渡配合，与波导管过盈配合，分别实现旋转和轴向移动的功能，转动或移动更为灵活，与轴承外圈间隙配合相比，精度更高，使波导管和波导管座的同轴度更高，波导管和波导管座的管内壁接缝处更加平滑，从而可以减少微波损耗。

4、本发明所述波导管的右端面和所述波导管座的右侧内壁设有耐磨层，所述耐磨层为耐磨铜合金，具有较高的导电性，可以降低微波的反射，从而减少微波损耗，同时也具备较高的耐磨性，增加设备使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节结构示意图(实施例1)；

图2为本发明所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节结构示意图(实施例 2)。

图中：

1波导管；

2波导管座；201筒体；202左端盖；203右端盖；204第一定距环；

3旋转组件；301第一轴承；302第二轴承；303第二定距环；304第二锁紧螺母；305第三锁紧螺母；306第四锁紧螺母；

4径向弹性组件；401直线轴承；402轴承座；403弹性部件；404第一锁紧螺母；405左定位部；406右定位部；407限位块；408限位槽；

5间隙；

6耐磨层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种接触式无间隙的波导旋转关节，包括波导管1、波导管座 2、旋转组件3、径向弹性组件4；所述旋转组件3同轴套设在波导管座2内，可以相对轴向旋转，所述波导管1同轴套设在旋转组件3内，可以相对轴向移动，利用弹性部件403使波导管1右端面与波导管座2右端壁的左侧面接触，具体通过以下结构实现：

所述径向弹性组件4包括直线轴承401、轴承座402、弹性部件403、第一锁紧螺母404；所述轴承座402为圆筒状，所述轴承座402左端设有可拆卸的左定位部405，所述直线轴承401与轴承座402内壁之间为过渡配合，所述直线轴承401左侧与左定位部405相抵，所述波导管1左端带法兰，另右端为直管，直管段与直线轴承401过盈配合，在波导管1的末端设有外螺纹，所述外螺纹处设有第一锁紧螺母404，在第一锁紧螺母404和直线轴承401之间还设有弹性部件403，所述弹性部件403处于压缩状态，使波导管1具有向右移动的趋势；所述波导管1在弹性部件403的推动下，其右端面与波导管座2的右端内壁接触；

所述旋转组件3包括第一轴承301和第二轴承302；所述第一轴承301和第二轴承302与径向弹性组件4过盈配合，与波导管座2过渡配合，实现径向弹性组件4在波导管座2内转动。

在实际应用中，所述波导管座2包括筒体201、左端盖202、右端盖203、第一定距环204，所述左端盖202和第一轴承301的外圈接触，所述右端盖203 和第二轴承302的外圈接触，所述第一定距环204的两端分别与第一轴承301 和第二轴承302的外圈接触。

在实际应用中，所述左定位部405为环板状，圆环边缘分别伸出轴承座402 的内壁和外壁，所述第一轴承301和第二轴承302安装在轴承座402外，所述第一轴承301的内圈左侧与左定位部405相抵，所述第一轴承301和第二轴承 302的内圈之间设有第二定距环303，所述第二轴承302内圈的右侧设有第二锁紧螺母304，从而实现对轴承内圈的定位。

在实际应用中，所述第一锁紧螺母404上设有限位块407，所述限位块407 顶端到轴线的距离大于轴承座402的内径，所述轴承座402内壁设有一条与限位块407匹配的限位槽408，所述限位槽408沿着轴承内壁母线方向，从端口向内延伸至第一锁紧螺母404在弹性部件403极限压缩下所能达到的最左端。

实施例2：

如图2所示，一种接触式无间隙的波导旋转关节，与实施例1的区别在于第一轴承和第二轴承的安装位置的不同，实施例1中整体结构直径偏大，总长度较小，实施例2中整体直径小，长度偏长，根据安装空间的大小进行选择。

在实际应用中，所述左定位部405为截面L形的回转体，所述左定位部405 通过定位销和螺栓与轴承座402连接，保证左定位部405与轴承座402的同轴度，所述第一轴承301安装在左定位部405上，所述左定位部405设有与第一轴承 301内圈右侧接触的定位面，所述左定位部405上设有第三锁紧螺母305对第一轴承301的内圈进行夹持，所述轴承座402右侧设有与左侧相对称的右定位部 406、第二轴承302、第四锁紧螺母306。

在实际应用中，所述的第一锁紧螺母404与右定位部406之间有一间隙5，所述间隙5用于补偿波导管1与波导管座2之间的接触磨损。

实施例3：

本实施例与以上实施例不同之处在于所述波导管1的右端面和所述波导管座2的右端内壁设有耐磨层6，所述耐磨层6为耐磨铜合金，所述耐磨铜合金为铍铜，具有较高的导电性，可以降低微波的反射，从而减少微波损耗，同时也具备较高的耐磨性，增加设备使用寿命。

综上所述，本发明所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节具有结构简单，回转精确，稳定性高，电性能指标影响小的优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：包括波导管(1)、波导管座(2)、旋转组件(3)、径向弹性组件(4)；

所述径向弹性组件(4)包括直线轴承(401)、轴承座(402)、弹性部件(403)、第一锁紧螺母(404)；所述轴承座(402)为圆筒状，所述轴承座(402)左端设有可拆卸的左定位部(405)，所述直线轴承(401)与轴承座(402)内壁之间为过渡配合，所述直线轴承(401)左侧与左定位部(405)相抵，所述波导管(1)左端带法兰，另右端为直管，直管段与直线轴承(401)过盈配合，在波导管(1)的末端设有外螺纹，所述外螺纹处设有第一锁紧螺母(404)，在第一锁紧螺母(404)和直线轴承(401)之间还设有弹性部件(403)，所述弹性部件(403)处于压缩状态，使波导管(1)具有向右移动的趋势；

所述波导管(1)在弹性部件(403)的推动下，其右端面与波导管座(2)的右端内壁接触；

所述旋转组件(3)包括第一轴承(301)和第二轴承(302)；所述第一轴承(301)和第二轴承(302)与径向弹性组件(4)过盈配合，与波导管座(2)过渡配合，实现径向弹性组件(4)在波导管座(2)内转动。

2.根据权利要求1所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述波导管座(2)包括筒体(201)、左端盖(202)、右端盖(203)、第一定距环(204)，所述左端盖(202)和第一轴承(301)的外圈接触，所述右端盖(203)和第二轴承(302)的外圈接触，所述第一定距环(204)的两端分别与第一轴承(301)和第二轴承(302)的外圈接触。

3.根据权利要求1所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述左定位部(405)为环板状，圆环边缘分别伸出轴承座(402)的内壁和外壁，所述第一轴承(301)和第二轴承(302)安装在轴承座(402)外，所述第一轴承(301)的内圈左侧与左定位部(405)相抵，所述第一轴承(301)和第二轴承(302)的内圈之间设有第二定距环(303)，所述第二轴承(302)内圈的右侧设有第二锁紧螺母(304)，从而实现对轴承内圈的定位。

4.根据权利要求1所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述左定位部(405)为截面L形的回转体，所述左定位部(405)通过定位销和螺栓与轴承座(402)连接，保证左定位部(405)与轴承座(402)的同轴度，所述第一轴承(301)安装在左定位部(405)上，所述左定位部(405)设有与第一轴承(301)内圈右侧接触的定位面，所述左定位部(405)上设有第三锁紧螺母(305)对第一轴承(301)的内圈进行夹持，所述轴承座(402)右侧设有与左侧相对称的右定位部(406)、第二轴承(302)、第四锁紧螺母(306)。

5.根据权利要求4所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述的第一锁紧螺母(404)与右定位部(406)之间有一间隙(5)，所述间隙(5)用于补偿波导管(1)与波导管座(2)之间的接触磨损。

6.根据权利要求1所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述第一锁紧螺母(404)上设有限位块(407)，所述限位块(407)顶端到轴线的距离大于轴承座(402)的内径，所述轴承座(402)内壁设有一条与限位块(407)匹配的限位槽(408)，所述限位槽(408)沿着轴承内壁母线方向，从端口向内延伸至第一锁紧螺母(404)在弹性部件(403)极限压缩下所能达到的最左端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述波导管(1)的右端面和所述波导管座(2)的右端内壁设有耐磨层(6)，所述耐磨层(6)为耐磨铜合金。

8.根据权利要求7所述的一种接触式无间隙的波导旋转关节，其特征在于：所述耐磨铜合金为铍铜。

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