一种适用于热真空环境下的测试调节装置制造方法
【专利摘要】一种适用于热真空环境下的测试调节装置，包括调节机座、观测组、拨杆装置、连接花键、热真空箱，调节机座安装在热真空箱内，调节机座上安装待测件，待测件输出轴通过连接花键连接磁流体密封传动轴，磁流体密封传动轴穿过热真空箱引出到箱外，连接花键连接拨杆装置，拨杆装置安装在热真空箱内，热真空箱的箱壁设有观测组。本实用新型采用观测组观测并记录待测件输出轴的位置，采用拨杆装置控制待测件输出轴与磁流体密封传动轴之间的脱合，通过调节机座调整待测件在热真空罐内的空间位置，有效的避免了热真空试验中待测件变形对测试产生的影响，适用于热真空环境下的传动测试，操作简单、精度高。
【专利说明】—种适用于热真空环境下的测试调节装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热真空环境下的测试调节装置【背景技术】
[0002]航天用器材因其应用于外太空环境的特殊性，所以有极高的性能要求。为满足设计需要，需在地面模拟外太空的热真空环境，在真空和热循环条件下检验待测件的性能和功能。如在对被测件进行驱动或加载以模拟被测机构所受驱动及负载的热真空试验中，不仅需要合理的传动装置，而且还要具实时高精度测量设备转矩、转角及转速等信息的能力。
[0003]由于热真空环境下，传感器、动力设备的可靠性下降，使用寿命缩短，测试过程中难以控制，因此将待测件放置在模拟热真空环境的真空箱内，通过密封装置将转矩传递到真空罐的外部，驱动加载和信息测量在热真空罐外进行。热真空试验中常采用磁流体密封传动装置作为密封，将待测件输出轴与磁流体密封传动轴连接引出到外界常温环境。
[0004]待测件需要在不同温度下进行热真空试验，即在某一恒定温度下测试完成后，再进行升温或降温，待其平稳后进行下一次测试。测试过程中热真空箱始终处于密封状态，因此对箱内待测件的调节难度很大。待测件及底座均属非对称件，因此在热真空环境下，待测件会产生不规则变形，使得其输出轴的轴心位置发生偏移，从而影响其与与磁流体密封传动轴的连接。再者，在测量待测件空载特性时候，需要对待测件进行转矩加载，再将待测件输出轴与罐外的加载装置脱开使其自由释放，若在罐外脱开磁流体密封传动轴与加载装置的连接，可方便操作，但是会引入磁流体密封装置转动摩擦力的影响，若在罐内直接脱开待测件输出轴与磁流体密封传动轴的连接，测试结果精确但是受热真空罐的影响不易操作。
【发明内容】
[0005]为了解决热真空试验中待测件变形对测试产生影响、热真空环境下待测件空载特性测试难以操作等问题，本实用新型提供一种不受待测件变形影响的、可方便操作的热真空环境下的测试调节装置。
[0006]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:
[0007]一种适用于热真空环境下的测试调节装置，包括调节机座、观测组、拨杆装置、连接花键、热真空箱。所述调节机座安装在热真空箱内，所述调节机座上安装待测件，所述待测件连接待测件输出轴，所述待测件输出轴通过连接花键连接磁流体密封传动轴，所述磁流体密封传动轴穿过热真空箱引出到箱外；所述连接花键连接拨杆装置，所述拨杆装置安装在热真空箱内；所述热真空箱的箱壁设有观测组。
[0008]所述观测组包括两个激光头、控制模块、接收面板、观察窗；所述激光头安装在热真空箱侧面的观察窗上，所述接收面板平行观察窗。
[0009]所述激光头与待测件输出轴的轴心在同一水平平面内，所述激光头发射的激光束经待测件输出轴外圆柱面反射后穿过观察窗投影在接收面板上，所述两个激光头发射的激光束呈一定的角度。
[0010]所述调节机座包括重型调整平台、支撑平台、升降调节螺杆、水平调节螺杆。所述重型调整平台放置在支撑平台上，所述支撑平台下端面通过三根升降调节螺杆作为支撑。所述升降调节螺杆上端通过调心轴承与支撑平台下端面的轴承座固定，所述升降调节螺杆的下端穿过热真空箱上的螺纹孔引出到箱外。
[0011]所述重型调整平台侧面安装两根水平调节螺杆，所述水平调节螺杆与待测件输出轴在空间上相垂直，所述水平调节螺杆一端穿过真空箱上的螺纹孔引出到箱外，另一端通过两个串联的关节轴承与重型调整平台连接，所述关节轴承套装在重型调整平台侧面的导向轴座上，所述两个关节轴承通过连接套轴心垂直连接。
[0012]所述待测件输出轴末端和磁流体密封传动轴顶端分别套装花键轴，所述花键套套装在花键轴上。
[0013]所述拨杆装置包括拨片、两端带滑动轴的齿条、齿轮、转轴。所述两端带滑动轴的齿条通过滑动轴安装座固定在拨杆安装板上，所述齿轮中心与转轴固定且与齿条啮合，所述转轴通过密封套引出到热真空箱外，所述拨片有两个且垂直固定在齿条上，所述拨片分别穿过待测件输出轴和磁流体密封传动轴套装在花键套的两端，所述拨片随齿条移动可推动花键套而不影响花键轴，所述安装板一端固定在热真空箱上，另一端通过加强板支撑。
[0014]所述热真空箱还包含箱盖和箱体，所述箱体通过箱盖密封，所述磁流体密封传动轴穿过箱盖。
[0015]进一步，所述接收面板可以是光滑的平板，也可以是平行于观察窗的墙面。
[0016]本实用新型的测试方法是:
[0017]1、在常温非真空环境下，将待测件装夹在调节机座的重型调整平台上，将待测件输出轴与磁流体密封传动轴通过花键连接。
[0018]2、通过控制模块控制激光头发射激光束，调节两条激光束间的角度，使得接收面板上清晰的显示出两个反射点，并做标记作为基准反射点。
[0019]3、转动拨杆装置的转轴，转轴上的齿轮带动齿条移动，通过齿条上的拨片将花键套拨向传动轴一侧，脱开待测件输出轴与传动轴之间的连接使其处于自由状态。
[0020]4、密封热真空箱，当其达到测试所需温度及真空环境时再进行测试。
[0021]5、待温度平稳后，根据接收面板上激光束反射点的变化来判断待测件输出轴的位置偏移。
[0022]6、在热真空罐外旋转升降调节螺杆或水平调节螺杆，控制重型调整平台的移动和旋转，以调整待测件的空间位置，直到两激光束的当前反射点与基准反射点完全重合，此时可认为待测件输出轴与磁流体密封传动轴的轴线重合。
[0023]7、转动拨杆装置的转轴，将花键套拨向待测件输出轴一侧，重新连接待测件输出轴和磁流体密封轴，进行后继测试。
[0024]8、重复操作步骤2至7，可进行不同温度下的待测件性能测试。
[0025]本实用新型的设计思路及优点表现在:
[0026]受热真空环境的影响，待测件会产生不规则变形，从而影响到待测件输出轴与罐外测试装置的连接。
[0027]本实用新型采用观测组观测并记录待测件输出轴的位置，采用拨杆装置控制待测件输出轴与磁流体密封传动轴之间的脱合，通过调节机座调整待测件在热真空罐内的空间位置。因此，在常温环境下观测组记录待测件输出轴的初始位置，然后通过拨杆装置脱开其与磁流体密封传动轴的连接，让待测件在热真空环境下自由变形，待温度平稳后，观测组配合调整机座的调节，使得待测件输出轴与磁流体密封传动轴的轴线重新重合，再通过拨杆装置连接待测件输出轴与磁流体密封传动轴，进行后续测试。对待测件加载完成后也可以通过拨杆装置脱开待测件输出轴与磁流体密封传动轴的连接，方便进行空载特性的测试。
[0028]拨杆装置采用了齿轮齿条的设计原理，旋转引出到热真空罐外的转轴可通过转轴上的齿轮带动齿条移动，拨片垂直安装在齿条上，因此，热真空罐外转轴的旋转可控制热真空罐内拨片的移动。待测件输出轴及磁流体密封传动轴上分别套装花键轴，花键套套装在花键轴上，拨片位于花键套的两侧，拨片移动带动花键套往磁流体密封传动轴一侧移动，可脱开花键套与待测件输出轴上花键轴之间的连接，从而将待测件输出轴自由释放；同理，旋转转轴带动拨片移动带动花键套往待测件输出轴一侧移动，可将花键套与待测件输出轴上的花键轴重新啮合。拨杆装置可实现待测件输出轴与磁流体密封传动轴之间脱开与连接。
[0029]调节机座可实现五自由度。待测件是固定在重型调整平台上的，设定待测件输出轴向方向为X轴，垂直重型调整平台的方向即竖直方向为y轴。在热真空箱外旋转升降调节螺杆可控制升降调节螺杆的升降，三根升降调节螺杆相互配合可实现支撑平台沿y轴的移动、绕X轴和z轴的旋转；重型调整平台通过重力作用压在支撑平台上，通过支撑平台即可实现对重型调整平台的调节。重型调整平台侧面沿z轴方向安装有两根水平调节螺杆，旋转水平调节螺杆可控制水平调节螺杆的伸缩，两根水平调节螺杆相互配合可实现重型调整平台沿z轴的移动、绕y轴的旋转。待测件的沿X轴变形及绕X的旋转不影响花键轴与花键套的连接，因此可以不考虑此方向的变形回归。
[0030]升降调节螺杆与支撑平台之间通过调心轴承连接，因此旋转单个升降调节螺杆不会受另外两根升降调节螺杆的影响，通过三点就可以调整一个平面。水平调节螺杆通过两个轴心垂直安装的关节轴承与重型调整平台连接，且关节轴承套装在导向轴上，因此有更多的调节余度。
[0031]观测组要观测并记录待测件输出轴的位置，以配合调整机座的调节。观测组安装在热真空箱侧面且与待测件输出轴的侧面位置相对，可观测待测件输出轴四个自由度方向上的变化。
[0032]待测件输出轴表面为光滑、非慢反射面，观测组内的激光束穿过观察窗经待测件输出轴表面反射，因此反射平面为过待测件输出轴上激光投射点的外圆切面。待测件变形或移动后，激光到待测件输出轴表面的投射点改变，因此激光的反射平面改变会引起接收面板上的反射点偏移。两个激光发射管就可控制待测件四个自由度方向上的变化:以图4、图5为例，当待测件输出轴沿y轴方向偏移时，反射点沿X方向偏移且两个反射点偏移方向相反，当待测件输出轴沿z轴方向偏移时，反射点在x、z方向上偏移且两个偏移点在z轴上同向偏移，当待测件输出轴绕z轴旋转变形时，反射点在X方向上同向偏移，当待测件输出轴绕y轴旋转变形时，反射点在χ、ζ方向上偏移且两个偏移点在z轴上反向偏移。通过调节机座调整待测件直到两激光束的当前反射点与基准反射点重合，可认为待测件输出轴与磁流体密封传动轴的轴线重合。【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是一种适用于热真空环境下的测试调节装置示意图
[0034]图2是图1是左视图
[0035]图3是图1的俯视图
[0036]图4是激光沿X轴方向反射原理示意图
[0037]图5是激光沿Z轴方向反射原理示意图
【具体实施方式】
[0038]结合图1至图5，一种适用于热真空环境下的测试调节装置，包括调节机座、激光测试装置26、拨杆装置、连接花键、磁流体密封装置，所述待测件6固定在调节机座的重型调整平台20上，所述待测件输出轴7与磁流体密封传动轴21通过连接花键连接，所述拨杆装置固定在热真空箱2内且拨片9作用在花键套8上，所述热真空箱的箱壁设有观测组。
[0039]所述观测组包括两个激光头27、控制模块、接收面板28、观察窗I ;所述激光头27安装在热真空箱侧面的观察窗上1，所述接收面板28平行观察窗。所述激光头27与待测件输出轴7轴心在同一水平平面内，所述激光头27发射的激光经待测件输出轴反射后穿过观察窗I投影在接收面板28上，所述两个激光头27发射的激光呈一定的角度且方向相反。
[0040]所述调节机座包括重型调整平台20、支撑平台10、升降调节螺杆5、调心轴承19、关节轴承17、水平调节螺杆15、导向轴24等。所述支撑平台10下端面通过三根升降调节螺杆5作为支撑，所述升降调节螺杆5上端通过调心轴承19与支撑平台10下端面的轴承座18固定，所述升降调节螺杆5的下端穿过热真空箱2上的螺纹孔引出到箱外，所述重型调整平台20放置在支撑平台10上，所述重型调整平台20侧面安装两根水平调节螺杆15，所述水平调节螺杆15 —端穿过真空箱上的螺纹孔引出到箱外，另一端通过两个串联的关节轴承17与重型调整平台20连接，所述关节轴承17套装在重型调整平台20侧面的导向轴座上，所述两个关节轴承17通过连接套轴16垂直连接。
[0041]所述拨杆装置包括拨片9、两端带滑动轴的齿条23、齿轮11、滑动轴安装座13、转轴22、安装板12、加强板14。所述待测件输出轴7末端和磁流体密封传动轴21顶端套装花键轴，所述花键套8套装在所述两个花键轴上，所述两个拨片9穿过待测件输出轴7和磁流体密封传动轴21套装在花键套的两侧，所述拨片9移动可推动花键套8移动而不影响花键轴，所述拨片9另一端固定在两端带滑动轴的齿条23上，所述两端带滑动轴的齿条23通过滑动轴安装座13固定在安装板12上，所述安装板12 —端固定在热真空箱2上，另一端通过加强板14支撑，所述齿轮11中心与转轴22固定且与齿条23啮合，所述转轴22通密封套25引出到热真空箱2外。
[0042]所述热真空箱还包含箱盖3和箱体2，所述箱体2通过箱盖3密封，所述磁流体密封传动轴21穿过箱盖3。
[0043]进一步，所述接收面板28可以是光滑的平板，也可以是平行于观察窗的墙面等。
[0044]通过激光束反射点的变化来调整测件输出轴位置的方法是:1、当前反射点沿X方向偏移且两个反射点偏移方向相反时，将待测件输出轴沿y轴方向移动；2、当反射点在X、z方向上偏移且两个偏移点在z轴上同向偏移时，将待测件输出轴沿z轴方向移动；3、当反射点在X方向上同方向偏移时，将待测件输出轴绕z轴旋转；4、当反射点在x、z方向上偏移且两个偏移点在Z轴上反向偏移，将待测件输出轴绕y轴旋转。
【权利要求】
1.一种适用于热真空环境下的测试调节装置，其特征在于:包括调节机座、观测组、拨杆装置、连接花键、热真空箱；所述调节机座安装在热真空箱内，所述调节机座上安装待测件，所述待测件连接待测件输出轴，所述待测件输出轴通过连接花键连接传动轴，所述传动轴穿过热真空箱引出到箱外；所述连接花键连接拨杆装置，所述拨杆装置安装在热真空箱内；所述热真空箱的箱壁设有观测组； 所述观测组包括两个激光头、控制模块、接收面板、观察窗；所述激光头安装在热真空箱侧面的观察窗上，所述接收面板平行观察窗； 所述激光头与待测件输出轴的轴心在同一个水平平面内，所述激光头发射的激光束经待测件输出轴外圆柱面反射后穿过观察窗投影在接收面板上，所述两个激光头发射的激光束呈一定的角度； 所述调节机座包括重型调整平台、支撑平台、升降调节螺杆、水平调节螺杆；所述重型调整平台放置在支撑平台上，所述支撑平台下端面通过三根升降调节螺杆作为支撑；所述升降调节螺杆上端通过调心轴承与支撑平台下端面的轴承座固定，所述升降调节螺杆的下端穿过热真空箱上的螺纹孔引出到箱外； 所述重型调整平台侧面安装两根水平调节螺杆，所述水平调节螺杆与待测件输出轴在空间上相垂直，所述水平调节螺杆一端穿过真空箱上的螺纹孔引出到箱外，另一端通过两个串联的关节轴承与重型调整平台连接，所述关节轴承套装在重型调整平台侧面的导向轴座上，所述两个关节轴承通过连接套轴心垂直连接； 所述待测件输出轴末端和磁流体密封传动轴顶端分别套装花键轴，所述花键套套装在花键轴上； 所述拨杆装置包括拨片、两端带滑动轴的齿条、齿轮、转轴，所述两端带滑动轴的齿条通过滑动轴安装座固定在拨杆安装板上，所述齿轮中心与转轴固定且与齿条啮合，所述转轴通过密封套引出到热真空箱外，所述拨片有两个且垂直固定在齿条上，所述拨片分别穿过待测件输出轴和磁流体密封传动轴套装在花键套的两端，所述拨片随齿条移动可推动花键套而不影响花键轴，所述安装板一端固定在热真空箱上，另一端通过加强板支撑。
2.如权利要求1所述的一种适用于热真空环境下的测试调节装置，其特征在于:所述热真空箱还包含箱盖和箱体，所述箱体通过箱盖密封，所述磁流体密封传动轴穿过箱盖。
3.如权利要求1所述的一种适用于热真空环境下的测试调节装置，其特征在于:所述接收面板可以是光滑的平板，也可以是平行于观察窗的墙面。
【文档编号】G01M99/00GK203629859SQ201320583038
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】叶必卿, 黄航航 申请人:浙江工业大学