CN117249929A - 带状弹簧铰链力矩测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带状弹簧铰链力矩测试装置及方法,包括滑杆固定安装在支撑框架上，滑块在滑杆上设置有至少两块，滑块沿滑杆的长度方向滑移，转动驱动装置和扭转传感器二者至少在两块滑块上分别设置有一组；待测试的带状弹簧铰链的两端分别安装在任意两块滑块的扭转传感器上，安装有待测试的带状弹簧铰链的两块滑块上的转动驱动装置均能够驱动对应的扭转传感器转动，带动待测试的带状弹簧铰链的一端或两端按照预设角度弯折。刻度旋钮的顺时针或逆时针旋转控制带状弹簧的正反折弯，测试待测试的带状弹簧铰链在折弯角θ下的力矩，调整两个刻度旋钮使得两个扭矩传感器连接的仪表示值一致，实现对待测试的带状弹簧铰链在折弯θ角度的力矩的测试。
Description
技术领域
本发明涉及带状弹簧铰链测试技术领域，具体地，涉及一种带状弹簧铰链力矩测试装置及方法。
背景技术
随着微纳卫星技术日趋成熟，近年来微纳卫星发射数量逐年递增，为了满足微纳卫星对能源的要求，卫星太阳翼均为可展的活动部件。卫星太阳翼通过铰链安装在星体上，在太阳翼的约束消失后，通过铰链使太阳翼展开。带状弹簧铰链可用作空间航天器的展开或支撑装置。
现有公开号为CN206972748U的中国专利申请文献，其公开了一种基于带状弹簧的可展开铰链装置，包括铰链接头，铰链螺栓，带状弹簧，铰链压板，铰链接头上设有凸出的固定接口，带状弹簧两端分别与两个所述固定接口相连，两组带状弹簧分别安装于所述固定接口上下两侧，铰链压板覆盖于带状弹簧上，通过铰链螺栓与所述固定接口固定。
现有技术中的带状弹簧铰链的力矩影响展开装置的展开时间及锁定冲击等性能，因此有必要对其在不同角度下的力矩特性进行测试，为空间展开装置设计分析等提供参数依据。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带状弹簧铰链力矩测试装置及方法。
根据本发明提供的一种带状弹簧铰链力矩测试装置,包括支撑框架、滑杆、滑块、转动驱动装置以及扭矩传感器，所述滑杆固定安装在支撑框架上，所述滑块在滑杆上设置有至少两块，且任一所述滑块均沿滑杆的长度方向滑移，所述转动驱动装置和扭转传感器二者至少在两块滑块上分别设置有一组；待测试的带状弹簧铰链的两端分别安装在任意两块滑块的扭转传感器上，安装有待测试的带状弹簧铰链的两块所述滑块上的转动驱动装置均能够驱动对应的扭转传感器转动，带动待测试的带状弹簧铰链的一端或两端按照预设角度弯折。
优选地，所述转动驱动装置包括转向减速盒和刻度旋钮，所述刻度旋钮与转向减速盒的输入端传动连接；所述转向减速和的输出端通过联轴器和转接轴与扭矩传感器传动连接。
优选地，所述刻度旋钮的刻度允许转向减速盒的输出轴按比例角度旋转。
优选地，所述刻度旋钮的输出轴的轴线与转向减速盒输出轴的轴线相互垂直。
优选地，所述刻度旋钮允许连续旋转多圈并显示圈数和单圈内刻度，且所述刻度旋钮具有任意位置置零位功能。
优选地，所述滑杆在支撑框架上平行间隔设置有两根，所述滑块在两根滑杆上呈对应设置，且两根滑杆上呈对应设置的滑块通过安装板固定连接。
优选地，所述扭转传感器上设置有安装块，所述安装块上可拆卸安装有压块，所述压块将待测试的带状弹簧铰链压装在安装块上。
优选地，所述安装块包括凸圆柱安装面和凹圆柱安装面，分别用于待测试的带状弹簧铰链的正向安装或反向安装。
优选地，所述扭矩传感器通过引线连接仪表，仪表实时显示所述扭矩传感器测得的扭矩数值。
根据本发明提供的一种带状弹簧铰链力矩测试方法,测试方法包括：将待测试的带状弹簧铰链处于自然伸直状态安装至测试装置，通过刻度旋钮的顺时针或逆时针旋转控制带状弹簧的正反折弯，测试待测试的带状弹簧铰链在折弯角θ下的力矩，同时对两个旋转刻度旋钮旋转相同角度，并观察两个扭矩传感器连接的仪表，调整两个刻度旋钮使得两个扭矩传感器连接的仪表示值一致，则该示值即为待测试的带状弹簧铰链在折弯θ角度的力矩。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过刻度旋钮的顺时针或逆时针旋转控制带状弹簧的正反折弯，测试待测试的带状弹簧铰链在折弯角θ下的力矩，调整两个刻度旋钮使得两个扭矩传感器连接的仪表示值一致，实现对待测试的带状弹簧铰链在折弯θ角度的力矩的测试。
2、本发明通过刻度旋钮带动转向减速盒，可测得待测试的带状弹簧铰链±180°范围内任意角度的纯弯曲力矩。
3、本发明通过在安装块上设置凸圆柱安装面和凹圆柱安装面，可适应不同截面尺寸的待测试的带状弹簧铰链的力矩测试要求，也可同时进行含两个待测试的带状弹簧铰链组的力矩测试。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现测试装置整体结构示意图；
图2为本发明主要体现待测试的带状弹簧铰链整体结构示意图；
图3为本发明主要体现转动驱动装置整体结构示意图；
图4为本发明主要体现安装块整体结构示意图；
图5为本发明主要体现待测试的带状弹簧铰链正反折弯角θ示意图。
图中所示：
支撑框架1 刻度旋钮7
安装支架2 联轴器8
滑杆3 扭矩传感器10
滑块4 安装块11
安装板5 压块12
转向减速盒6 待测试的带状弹簧铰链13
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种带状弹簧铰链力矩测试装置，包括支撑框架1、滑杆3、滑块4、转动驱动装置以及扭矩传感器10，滑杆3固定安装在支撑框架1上，滑块4在滑杆3上设置有至少两块，且任一滑块4均沿滑杆3的长度方向滑移，转动驱动装置和扭转传感器二者至少在两块滑块4上分别设置有一组。待测试的带状弹簧铰链13的两端分别安装在任意两块滑块4的扭转传感器上，安装有待测试的带状弹簧铰链13的两块滑块4上的转动驱动装置均能够驱动对应的扭转传感器转动，带动待测试的带状弹簧铰链13的一端或两端按照预设角度弯折。
具体地，支撑框架1具有一定的结构强度，支撑框架1为半包围结构，支撑框架1半包围结构的两侧上端通过螺钉安装有用于固定安装滑杆3的安装支架2。任一滑杆3的端部均通过安装支架2进行限位支撑。滑杆3呈圆杆状，滑杆3在支撑框架1上平行间隔设置有两根，滑块4在两根滑杆3上呈对应设置，且两根滑杆3上呈对应设置的滑块4通过安装板5固定连接。平行间隔设置的两根滑杆3能够保证测试装置滑动顺畅。
本申请提出一种可行的实施方案，两个滑杆3上均分别设置有两块滑块4，两块安装板5通过螺钉分别固定连接两组对应的滑块4，且两块安装板5的顶面位于同一平面内，且两块安装板5相互平行。两块安装板5的顶面均安装有转动驱动装置，两块安装板5的下侧均竖直安装有扭矩传感器10。
需要说明的是，安装支架2、滑杆3、滑块4均为工业商品件，可以按使用要求选用规格。滑块4为直线轴承，具有摩擦系数低，滑动顺畅的特点。
如图1、图2、图3以及图4所示，转动驱动装置包括转向减速盒6和刻度旋钮7，刻度旋钮7与转向减速盒6的输入端传动连接。转向减速和的输出端通过联轴器8和转接轴与扭矩传感器10传动连接。刻度旋钮7的刻度允许转向减速盒6的输出轴按比例角度旋转。刻度旋钮7的输出轴的轴线与转向减速盒6输出轴的轴线相互垂直。刻度旋钮7允许连续旋转多圈并显示圈数和单圈内刻度，且刻度旋钮7具有任意位置置零位功能。联轴器8为梅花联轴器8，放置于减速盒输出轴和扭矩传感器10的转接轴之间，用于适应装配的形位误差，降低安装精度要求。
如图3所示，一种可行的实施方式为：转动刻度旋钮7绕A轴旋转时，可使转向减速盒6的输出轴绕B轴旋转，且A轴和B轴之间转动角度之间成比例关系，例如减速比为五十，则刻度旋钮7旋转一圈，则输出轴旋转7.2°。
需要说明的是，本申请的转向减速盒6和刻度旋钮7均为现有技术中存在的成熟零部件。例如本申请的转向减速和可以是蜗轮蜗杆减速箱，本申请的刻度旋钮7可以采用进口美国BOURNS刻度盘竖直旋钮H-22-6A。
扭转传感器的下端设置有安装块11，安装块11上可拆卸安装有压块12，压块12将待测试的带状弹簧铰链13压装在安装块11上。进一步地，安装块11包括凸圆柱安装面和凹圆柱安装面，分别用于待测试的带状弹簧铰链13的正向安装或反向安装。
需要进一步说明的是，扭矩传感器10为静态扭矩传感器10，扭矩传感器10通过引线连接仪表，仪表实时显示扭矩传感器10测得的扭矩数值。
本发明还提供一种带状弹簧铰链力矩测试方法，采用上述一种带状弹簧铰链力矩测试装置，测试方法包括：初始通过调整两个刻度旋钮7、安装块11的方向，保证待测试的带状弹簧铰链13处于自然伸直状态安装，此时两个扭矩传感器10的示值均为零，对两个刻度旋钮7进行置零。通过刻度旋钮7的顺时针或逆时针旋转控制带状弹簧的正反折弯。如要测待测试的带状弹簧铰链13在折弯角θ下的力矩，转向减速盒6的减速比为i，则同时对两个旋转刻度旋钮7旋转(i×θ)/2角度，并观察两个扭矩传感器10连接的仪表，微调两个旋转刻度旋钮7使得示值一致，则该示值即为待测试的带状弹簧铰链13在折弯θ角度的力矩。
具体地，如图5所示，带状弹簧的反向折弯定义及折弯角θ如(a.i)、(a.ii)、(a.iii)所示，正向折弯定义及折弯角θ如(b.i)、(b.ii)、(b.iii)所示。
本发明操作简单，旋钮可无级调节，可测得带状弹簧铰链在±180°范围内任意角度的纯弯曲力矩，通过改变带状铰链安装块11及压块12的尺寸，可适应不同截面尺寸的带状弹簧铰链力矩测试要求。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，包括支撑框架(1)、滑杆(3)、滑块(4)、转动驱动装置以及扭矩传感器(10)，所述滑杆(3)固定安装在支撑框架(1)上，所述滑块(4)在滑杆(3)上设置有至少两块，且任一所述滑块(4)均沿滑杆(3)的长度方向滑移，所述转动驱动装置和扭转传感器二者至少在两块滑块(4)上分别设置有一组；
待测试的带状弹簧铰链(13)的两端分别安装在任意两块滑块(4)的扭转传感器上，安装有待测试的带状弹簧铰链(13)的两块所述滑块(4)上的转动驱动装置均能够驱动对应的扭转传感器转动，带动待测试的带状弹簧铰链(13)的一端或两端按照预设角度弯折。
2.如权利要求1所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述转动驱动装置包括转向减速盒(6)和刻度旋钮(7)，所述刻度旋钮(7)与转向减速盒(6)的输入端传动连接；
所述转向减速和的输出端通过联轴器(8)和转接轴与扭矩传感器(10)传动连接。
3.如权利要求2所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述刻度旋钮(7)的刻度允许转向减速盒(6)的输出轴按比例角度旋转。
4.如权利要求2所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述刻度旋钮(7)的输出轴的轴线与转向减速盒(6)输出轴的轴线相互垂直。
5.如权利要求2所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述刻度旋钮(7)允许连续旋转多圈并显示圈数和单圈内刻度，且所述刻度旋钮(7)具有任意位置置零位功能。
6.如权利要求1所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述滑杆(3)在支撑框架(1)上平行间隔设置有两根，所述滑块(4)在两根滑杆(3)上呈对应设置，且两根滑杆(3)上呈对应设置的滑块(4)通过安装板(5)固定连接。
7.如权利要求1所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述扭转传感器上设置有安装块(11)，所述安装块(11)上可拆卸安装有压块(12)，所述压块(12)将待测试的带状弹簧铰链(13)压装在安装块(11)上。
8.如权利要求7所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述安装块(11)包括凸圆柱安装面和凹圆柱安装面，分别用于待测试的带状弹簧铰链(13)的正向安装或反向安装。
9.如权利要求1所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，其特征在于，所述扭矩传感器(10)通过引线连接仪表，仪表实时显示所述扭矩传感器(10)测得的扭矩数值。
10.一种带状弹簧铰链力矩测试方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的带状弹簧铰链力矩测试装置，测试方法包括：将待测试的带状弹簧铰链(13)处于自然伸直状态安装至测试装置，通过刻度旋钮(7)的顺时针或逆时针旋转控制带状弹簧的正反折弯，测试待测试的带状弹簧铰链(13)在折弯角θ下的力矩，同时对两个旋转刻度旋钮(7)旋转相同角度，并观察两个扭矩传感器(10)连接的仪表，调整两个刻度旋钮(7)使得两个扭矩传感器(10)连接的仪表示值一致，则该示值即为待测试的带状弹簧铰链(13)在折弯θ角度的力矩。
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