本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種真空低溫環(huán)境下使用的電動轉(zhuǎn)臺,主要包括轉(zhuǎn)臺支架,轉(zhuǎn)臺動盤,轉(zhuǎn)臺定盤,主軸,電機,軟軸,傘齒傳動機構(gòu),導(dǎo)電環(huán)、熱防護裝置、穿墻密封單元、控制系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)臺將驅(qū)動電機放置在空間環(huán)境模擬室外部,通過穿墻密封單元中的金屬波紋管將動力傳遞至模擬室內(nèi),在模擬室內(nèi)使用軟軸與轉(zhuǎn)臺主軸進行聯(lián)接,實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的連續(xù)轉(zhuǎn)動,并通過導(dǎo)電環(huán)為轉(zhuǎn)臺上放置的參試產(chǎn)品提供供電通道、測試信號傳輸通道。控制系統(tǒng)通過穿墻接插件與導(dǎo)電環(huán)連接,負責(zé)產(chǎn)品供電與測試信號、轉(zhuǎn)臺傳感器信號采集,并調(diào)節(jié)電機的輸出功率控制轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動速度和定位角度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于航天器地面試驗領(lǐng)域,具體涉及一種應(yīng)用于真空熱環(huán)境試驗中的電動轉(zhuǎn)臺,可以為被試產(chǎn)品提供可調(diào)的恒定轉(zhuǎn)速以及供電、信號傳輸通道。
技術(shù)介紹
隨著我國航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展,航天器或航空器對于真空熱試驗的需求也越來越高,且試驗的復(fù)雜程度越來越高。航天器在軌運行時,相對于太陽,地球的位置及方向是不斷變化的,因此到達星體表面的外熱流也是隨航天器在軌飛行而不斷變化的;航空器在軌飛行時多數(shù)為自旋形態(tài),其受到的外熱流影響與其旋轉(zhuǎn)姿態(tài)有關(guān)。星載大中型天線作為航天器關(guān)鍵部件安裝于航天器表面上,它對周圍環(huán)境溫度的變化比較敏感,由熱引起的光學(xué)和機械誤差將直接導(dǎo)致增益的下降,甚至嚴重影響天線的電性能,進而影響航天器運行的可靠性和使用壽命。同時,星載天線因在外層空間環(huán)境工作,長期經(jīng)受高低溫的交替加熱和冷卻,引起溫度的劇烈變化,雖然系統(tǒng)中有熱控制措施,但仍可能會導(dǎo)致天線平面發(fā)生形變,致使天線電性能受到一定影響,因此為了驗證衛(wèi)星天線結(jié)構(gòu)方案與工藝方案的合理性和協(xié)調(diào)性,保證產(chǎn)品的可靠性,需要對天線進行熱環(huán)境試驗,并對其進行熱變形測量。現(xiàn)有的試驗系統(tǒng)和方法存在如下問題:在傳統(tǒng)天線熱變形測量試驗中,為檢測天線變形,一般采用相機采集試驗圖像的方式來測量天線的變形量,在對天線進行變形測量的時候,需要在天線響應(yīng)位置上粘貼靶標(biāo),測量時靶標(biāo)容易受外熱流模擬用紅外籠帶條遮擋,從而影響相機采集靶標(biāo)數(shù)量和數(shù)據(jù)分析;支撐相機二維運動的工裝占據(jù)空間環(huán)境模擬室內(nèi)大量空間,相機密封保護裝置氣路復(fù)雜,安裝不便;對于輪廓較為復(fù)雜的天線,測量有難度,均勻性差;無法為需要旋轉(zhuǎn)的試驗件提供旋轉(zhuǎn)平臺,以便真實模擬其在軌飛行姿態(tài),地面試驗過程與真實環(huán)境存在較大差距,試驗數(shù)據(jù)不能保證客觀有效。如果在天線變形試驗中使相機固定不動,將天線安裝在一個旋轉(zhuǎn)臺上,使天線在試驗過程轉(zhuǎn)動,既能保證試件溫度均勻恒定,又減少遮擋,同時還能減少真空罐內(nèi)工裝數(shù)量。尤其是對于輪廓較為復(fù)雜的天線試件,旋轉(zhuǎn)臺可以很好的調(diào)節(jié)試件在空間環(huán)境模擬器內(nèi)的姿態(tài),從而使得天線變形測量過程更簡便、測試結(jié)果更精確。但空間環(huán)境模擬室內(nèi)部為高真空、深冷環(huán)境,普通的電動轉(zhuǎn)臺無法在其環(huán)境下正常工作,需要設(shè)計一種能夠經(jīng)受低溫,真空環(huán)境的電動轉(zhuǎn)臺,并保證不破壞空間環(huán)境模擬室的正常狀態(tài),最終使用這種電動轉(zhuǎn)臺為航天器或航空器提供姿態(tài)模擬平臺,并通過簡化外熱流模擬用的紅外籠或紅外燈陣加熱方式,既保證了熱試驗過程真實模擬飛行姿態(tài),又減少了試驗配套工裝,能夠以最小的成本真實有效地開展地面試驗。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于真空熱環(huán)境試驗中的電動轉(zhuǎn)臺,可以為被試產(chǎn)品提供可調(diào)的恒定轉(zhuǎn)速以及供電、信號傳輸通道。本轉(zhuǎn)臺不僅能夠應(yīng)用于天線真空熱試驗變形測量過程中調(diào)節(jié)天線旋轉(zhuǎn)位置,而且能夠為需要旋轉(zhuǎn)的參試產(chǎn)品提供模擬旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的功能。本專利技術(shù)目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:用于真空低溫環(huán)境下的電動轉(zhuǎn)臺,主要包括轉(zhuǎn)臺支架,轉(zhuǎn)臺動盤,轉(zhuǎn)臺定盤,轉(zhuǎn)臺主軸,電機,軟軸,傘齒傳動機構(gòu),導(dǎo)電環(huán)、熱防護裝置、穿墻密封單元、控制系統(tǒng),在真空低溫環(huán)境的空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的水平導(dǎo)軌上安裝轉(zhuǎn)臺支架,通過金屬支撐柱在轉(zhuǎn)臺支架上方固定轉(zhuǎn)臺定盤,轉(zhuǎn)臺主軸和傳動齒輪組安放在支撐柱撐起的空間內(nèi),轉(zhuǎn)臺主軸一端延伸至轉(zhuǎn)臺支架下方與導(dǎo)電環(huán)及測量主軸轉(zhuǎn)動角度的角度傳感器聯(lián)接,另一端延伸至轉(zhuǎn)臺定盤上方與轉(zhuǎn)臺動盤聯(lián)接,驅(qū)動電機和控制系統(tǒng)放置在空間環(huán)境模擬艙外,電機傳動主軸通過聯(lián)軸器一與扭矩傳感器聯(lián)接,扭矩傳感器再通過聯(lián)軸器二聯(lián)接硬軸,通過穿墻密封單元將動力輸送至空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的硬軸,空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的硬軸通過聯(lián)軸器三與軟軸聯(lián)接,軟軸再通過聯(lián)軸器四與空間環(huán)境模擬艙內(nèi)傘齒傳動機構(gòu)聯(lián)接,傘齒傳動機構(gòu)通過傳動齒輪組的嚙合驅(qū)動主軸,實現(xiàn)整個轉(zhuǎn)臺的傳動,上位機與PLC組成的控制系統(tǒng)根據(jù)角度傳感器的測量值調(diào)節(jié)電機的輸出功率,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)動角度定位。其中,轉(zhuǎn)臺支架用于固定轉(zhuǎn)臺及其零部件,支撐轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn),采用不銹鋼焊接的框架結(jié)構(gòu),通過螺釘將轉(zhuǎn)臺支架的四腳與空間環(huán)境模擬艙內(nèi)導(dǎo)軌固定,支架表面中心開孔,固定放置軸承,便于轉(zhuǎn)臺主軸穿出。其中,轉(zhuǎn)臺定盤制作成過孔型,在其孔中固定放置軸承,將轉(zhuǎn)臺主軸從軸承孔中穿出并與轉(zhuǎn)臺動盤聯(lián)接,轉(zhuǎn)臺定盤上表面鋪設(shè)有接觸材料,將轉(zhuǎn)臺動盤平壓在轉(zhuǎn)臺定盤上表面。其中,轉(zhuǎn)臺主軸為不銹鋼中空型,其上下端面留有螺紋沉孔,用于連接法蘭盤,連接完成后的上端面法蘭盤與轉(zhuǎn)臺動盤螺接,下端面法蘭盤與導(dǎo)電環(huán)和角度傳感器連接。其中,轉(zhuǎn)臺主軸軸向外表面帶有楔形齒輪,用于傘齒輪傳動,傘齒傳動機構(gòu)徑向外套軸承,實現(xiàn)相交軸間的傳動,將動力傳輸至轉(zhuǎn)臺主軸,驅(qū)動轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。其中,轉(zhuǎn)臺動盤盤面上方預(yù)留參試產(chǎn)品的安裝孔位,通過螺釘可將參試產(chǎn)品與動盤固定,實現(xiàn)聯(lián)動,旋轉(zhuǎn)過程中通過導(dǎo)電環(huán)將參試產(chǎn)品需要的供電信號和測試信號引出轉(zhuǎn)臺。其中,驅(qū)動電機放置在模擬室外,通過電機支架支撐并固定,采用循環(huán)水冷卻形式進行散熱。其中,在空間環(huán)境模擬艙的艙壁上安裝有穿墻密封單元,穿墻密封單元為長筒法蘭脖套,一端與模擬室艙外的法蘭密封面連接,另一端延伸至模擬室內(nèi),密封單元中使用雙層金屬波紋管與模擬室隔離,金屬波紋管內(nèi)部與模擬室內(nèi)真空度一致,金屬波紋管外部為常壓狀態(tài),電機傳動主軸穿過密封單元艙外端面的軸承,并在其端面安裝齒輪,金屬波紋管內(nèi)部的硬軸端頭安裝有齒輪,與電機傳動主軸端面齒輪聯(lián)接,金屬波紋管連同內(nèi)部的硬軸隨電機傳動主軸的轉(zhuǎn)動做搖動,通過密封單元位于模擬室內(nèi)端面中的軸承將動力輸送至模擬室內(nèi),傳動過程中金屬波紋管不承受扭矩的作用。其中,導(dǎo)電環(huán)固定在轉(zhuǎn)臺主軸軸向開孔下方,其動環(huán)與轉(zhuǎn)臺主軸下端面螺紋沉孔聯(lián)接,隨轉(zhuǎn)臺同步轉(zhuǎn)動,其定環(huán)固定在轉(zhuǎn)臺支架上,通過熱防護裝置對導(dǎo)電環(huán)進行溫度控制,滿足其工作溫度要求。進一步地,導(dǎo)電環(huán)傳輸?shù)墓╇娦盘柺怯煽刂葡到y(tǒng)中的供電模塊經(jīng)由穿墻接插件、電纜、定環(huán)接插件、滑環(huán)、連接線輸送至參試產(chǎn)品,導(dǎo)電環(huán)傳輸?shù)臏y量信號經(jīng)由滑環(huán)、定環(huán)上的接插件、電纜、穿墻法蘭上的接插件引出至模擬室艙外,連接控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊。其中,控制系統(tǒng)負責(zé)將供電信號輸送給導(dǎo)電環(huán),并將導(dǎo)電環(huán)傳輸?shù)臏y量信號進行處理,控制系統(tǒng)通過這角度、扭矩傳感器測量的扭矩和角度數(shù)值,控制轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度并判斷轉(zhuǎn)臺的狀態(tài)是否正常。其中,為保證不破壞空間環(huán)境模擬室的工作狀態(tài),所有的軸承均采用自潤滑或無潤滑零件,在齒輪咬合部位使用二硫化鉬進行潤滑。本專利技術(shù)解決了天線、自旋航空器地面熱試驗的關(guān)鍵技術(shù)難點,實現(xiàn)參試產(chǎn)品試驗中的姿態(tài)調(diào)整,利用本系統(tǒng)構(gòu)建的試驗系統(tǒng)比現(xiàn)有試驗方法實施更靈活簡單,試驗更真實,對產(chǎn)品考核更充分,節(jié)約模擬室內(nèi)空間。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需使用的附圖作簡單地介紹。圖1為本專利技術(shù)的真空低溫下電動轉(zhuǎn)臺的系統(tǒng)示意圖。其中,1—空間環(huán)境模擬艙;2—轉(zhuǎn)臺臺體部分;3—轉(zhuǎn)臺傳動部分。圖2為本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)臺臺體部分的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,21—轉(zhuǎn)臺支架;22—轉(zhuǎn)臺動盤;23—轉(zhuǎn)臺定盤;24—轉(zhuǎn)臺主軸;25—傘齒傳動機構(gòu);26—導(dǎo)電環(huán)及角度傳感器;27—熱防護裝置;28—聯(lián)軸器四。圖3為本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)臺傳動部分結(jié)構(gòu)示意圖。其中,31—電機;3本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于真空低溫環(huán)境下的電動轉(zhuǎn)臺,主要包括轉(zhuǎn)臺支架,轉(zhuǎn)臺動盤,轉(zhuǎn)臺定盤,轉(zhuǎn)臺主軸,電機,軟軸,傘齒傳動機構(gòu),導(dǎo)電環(huán)、熱防護裝置、穿墻密封單元、控制系統(tǒng),在真空低溫環(huán)境的空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的水平導(dǎo)軌上安裝轉(zhuǎn)臺支架,通過金屬支撐柱在轉(zhuǎn)臺支架上方固定轉(zhuǎn)臺定盤,轉(zhuǎn)臺主軸和傳動齒輪組安放在支撐柱撐起的空間內(nèi),轉(zhuǎn)臺主軸一端延伸至轉(zhuǎn)臺支架下方與導(dǎo)電環(huán)及測量主軸轉(zhuǎn)動角度的角度傳感器聯(lián)接,另一端延伸至轉(zhuǎn)臺定盤上方與轉(zhuǎn)臺動盤聯(lián)接,驅(qū)動電機和控制系統(tǒng)放置在空間環(huán)境模擬艙外,電機傳動主軸通過聯(lián)軸器一與扭矩傳感器聯(lián)接,扭矩傳感器再通過聯(lián)軸器二聯(lián)接硬軸,通過穿墻密封單元將動力輸送至空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的硬軸,空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的硬軸通過聯(lián)軸器三與軟軸聯(lián)接,軟軸再通過聯(lián)軸器四與空間環(huán)境模擬艙內(nèi)傘齒傳動機構(gòu)聯(lián)接,傘齒傳動機構(gòu)通過傳動齒輪組的嚙合驅(qū)動主軸,實現(xiàn)整個轉(zhuǎn)臺的傳動,上位機與PLC組成的控制系統(tǒng)根據(jù)角度傳感器的測量值調(diào)節(jié)電機的輸出功率,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)動角度定位。
【技術(shù)特征摘要】
1.用于真空低溫環(huán)境下的電動轉(zhuǎn)臺,主要包括轉(zhuǎn)臺支架,轉(zhuǎn)臺動盤,轉(zhuǎn)臺定盤,轉(zhuǎn)臺主軸,電機,軟軸,傘齒傳動機構(gòu),導(dǎo)電環(huán)、熱防護裝置、穿墻密封單元、控制系統(tǒng),在真空低溫環(huán)境的空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的水平導(dǎo)軌上安裝轉(zhuǎn)臺支架,通過金屬支撐柱在轉(zhuǎn)臺支架上方固定轉(zhuǎn)臺定盤,轉(zhuǎn)臺主軸和傳動齒輪組安放在支撐柱撐起的空間內(nèi),轉(zhuǎn)臺主軸一端延伸至轉(zhuǎn)臺支架下方與導(dǎo)電環(huán)及測量主軸轉(zhuǎn)動角度的角度傳感器聯(lián)接,另一端延伸至轉(zhuǎn)臺定盤上方與轉(zhuǎn)臺動盤聯(lián)接,驅(qū)動電機和控制系統(tǒng)放置在空間環(huán)境模擬艙外,電機傳動主軸通過聯(lián)軸器一與扭矩傳感器聯(lián)接,扭矩傳感器再通過聯(lián)軸器二聯(lián)接硬軸,通過穿墻密封單元將動力輸送至空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的硬軸,空間環(huán)境模擬艙內(nèi)的硬軸通過聯(lián)軸器三與軟軸聯(lián)接,軟軸再通過聯(lián)軸器四與空間環(huán)境模擬艙內(nèi)傘齒傳動機構(gòu)聯(lián)接,傘齒傳動機構(gòu)通過傳動齒輪組的嚙合驅(qū)動主軸,實現(xiàn)整個轉(zhuǎn)臺的傳動,上位機與PLC組成的控制系統(tǒng)根據(jù)角度傳感器的測量值調(diào)節(jié)電機的輸出功率,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)動角度定位。2.如權(quán)利要求1所述的電動轉(zhuǎn)臺,其中,轉(zhuǎn)臺支架用于固定轉(zhuǎn)臺及其零部件,支撐轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn),采用不銹鋼焊接的框架結(jié)構(gòu),通過螺釘將轉(zhuǎn)臺支架的四腳與空間環(huán)境模擬艙內(nèi)導(dǎo)軌固定,支架表面中心開孔,固定放置軸承,便于轉(zhuǎn)臺主軸穿出。3.如權(quán)利要求1所述的電動轉(zhuǎn)臺,其中,轉(zhuǎn)臺定盤制作成過孔型,在其孔中固定放置軸承,將轉(zhuǎn)臺主軸從軸承孔中穿出并與轉(zhuǎn)臺動盤聯(lián)接,轉(zhuǎn)臺定盤上表面鋪設(shè)有接觸材料,將轉(zhuǎn)臺動盤平壓在轉(zhuǎn)臺定盤上表面。4.如權(quán)利要求1所述的電動轉(zhuǎn)臺,其中,轉(zhuǎn)臺主軸為不銹鋼中空型,其上下端面留有螺紋沉孔,用于連接法蘭盤,連接完成后的上端面法蘭盤與轉(zhuǎn)臺動盤螺接,下端面法蘭盤與導(dǎo)電環(huán)和角度傳感器連接。5.如權(quán)利要求4所述的電動轉(zhuǎn)臺,其中,轉(zhuǎn)臺主軸軸向外...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:劉波,朱熙,裴一飛,郭鵬,柳曉寧,李振偉,郄殿福,梅志光,
申請(專利權(quán))人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所,
類型:發(fā)明
國別省市:北京;11
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