月壤钻探取心机构性能测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明为月壤钻探取心机构性能测试系统，台架下部有两点支撑，分别为台架底座和台架支脚，台架支脚与台架之间有可调托板，台架为一长条形结构，台架上平面设有导轨，导轨上部通过导轨连接月壤筒及驱动机构，月壤筒下部有滚珠丝杠驱动机构的丝母，通过丝杠与驱动电机连接，台架另一端设有钻具回转驱动机构，钻具回转驱动机构为两平行式减速器传动形式，其中，与钻具连接的轴为中空结构，钻具中空轴后部设有软袋测试机构，并通过采用倾斜钻具的钻进角度方式模拟月球的重力环境，通过光幕式传感器、压力传感器、扭矩传感器等方式来检测钻具钻进时样品的取心率、取心软袋形态以及取心软袋缠绕特性等指标，给月壤采样装置设计取得数据依据。
【专利说明】月壤钻探取心机构性能测试系统
[0001]
【技术领域】： 本发明涉及探月工程月壤采样设备的测试设备领域，具体是一种月壤钻探取心机构性 能测试系统。
[0002]
【背景技术】： 无人探月工程是我国航天发展史上的重要里程碑，其中对于探月工程重要一环的取样 工作，具有温度变化大，土壤结构不确定性等特点，作为采样设备，由于是无人操作，采样设 备如何适应月球的重力环境，土壤环境，在月球的微重力环境下的性能，需要在地面环境下 进行模拟月球的重力、土壤环境下采样设备的性能检测设备。
[0003]
【发明内容】
： 为了解决上述问题，本发明提出月壤钻探取心机构性能测试系统。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：月壤钻探取心机构性能测试系 统，包括台架，台架下部有两点支撑，分别为台架底座和台架支脚，台架底座与台架之间有 可调托板，台架为一长条形结构，台架上部平面设有导轨，导轨上部连接月壤筒及驱动机 构，月壤筒下部有丝母通过丝杠与驱动电机连接，台架另一侧设有钻具回转驱动机构，钻具 回转驱动机构为两平行式减速器传动形式，其中，钻具轴为中空结构，钻具中空轴后端设有 软袋测试机构； 软袋测试机构包括处于与钻具同一轴线的光幕式传感器和光幕传感器回转驱动单元， 光幕式传感器为中空结构，光幕式传感器的轴线下方的安装台架上设有导轮，安装台架固 定连接于台架外侧，导轮上导向凹槽截面半径与取芯软袋吻合且截面中心线与光幕式传感 器的轴线位置重合，导轮轴部设有压力传感器，导轮轴线下部的安装台架下侧设有缠绕筒， 缠绕筒轴端通过联轴器连接缠绕筒回转电机，缠绕筒与缠绕筒回转电机之间设有扭矩传感 器，缠绕筒与安装台架之间通过导轨连接，缠绕筒的导轨里侧通过滚珠丝杠传动副连接缠 绕筒进给电机。
[0005] 台架与水平面呈9. 6°角度、70°或90°角度。
[0006] 本发明具有如下有益效果：通过倾斜钻具的钻进角度模拟月球的重力，通过光幕 式传感器、压力传感器、扭矩传感器感知钻具钻进时样品的取心率、取心软袋形态以及取心 软袋缠绕特性等指标，给月壤采样装置设计取得数据依据。
[0007]
【专利附图】
【附图说明】： 图1本发明的结构示意图； 图2是附图1中软袋特性测试机构的结构示意图。
[0008] 图中1-台架底座，2-台架支脚，3-支撑托板，4-软袋特性测试机构，5-钻具回转 驱动机构，6-钻具，7-台架，8-月壤筒及驱动机构，9-光幕式传感器，10-光幕传感器回转驱 动单元，11-平行轴式减速器，12-压力传感器，13-安装台架，14-缠绕筒，15-扭矩传感器， 16-缠绕筒回转电机，17-滚珠丝杠传动副，18-缠绕筒进给电机。
【具体实施方式】： 下面结合附图对本发明作进一步说明： 由图1结合图2所示，月壤钻探取心机构性能测试系统，包括台架7,台架7下部有两点 支撑，分别为台架底座1和台架支脚2,台架底座2与台架7之间有可调托板3,台架7为一 长条形结构，台架7上部设有导轨，导轨上部连接月壤筒及驱动机构8,月壤筒下部有丝母 通过丝杠与驱动电机连接，台架7另一侧设有钻具回转驱动机构5,钻具回转驱动5机构为 两平行式减速器11传动形式，其中，钻具6-端的轴为中空结构，钻具6中空轴后部设有软 袋测试机构4 ; 钻具回转驱动机构5用于驱动钻具做回转运动，进行模拟钻具真实钻取的过程；同时 模拟月壤筒及驱动结构8采用滚珠丝杠副传动机构实现月壤筒的进给运动，这样便实现了 钻具钻取月壤的模拟过程。安装月壤筒8、钻具7、钻具驱动结构5、软袋特性测试机构4的 台架7与水平方向呈9. 6 °，模拟月面的1/6重力。台架底座1采用伸展式结构提高整个系 统的稳定性，台架支脚2和可调托板3用来调节台架7的工作角度，模拟不同的钻具钻进角 度； 软袋测试机构4包括处于与钻具6同一轴线的光幕式传感器9和光幕传感器回转驱动 单元10,光幕式传感器9为中空结构，光幕式传感器9的轴线后部的安装台架13上设有导 轮，安装台架13固定连接于台架7端部，导轮上导向凹槽截面半径与取芯软袋吻合且截面 中心线与光幕式传感器9的轴线位置重合，导轮轴部设有压力传感器12,导轮轴线下部的 安装台架13下侧设有缠绕筒14,缠绕筒14轴端通过联轴器连接缠绕筒回转电机16,缠绕 筒14与缠绕筒回转电机16之间设有扭矩传感器15,缠绕筒14与安装台架13之间通过导 轨连接，缠绕筒14的导轨里侧通过滚珠丝杠传动副17连接缠绕筒进给电机18。
[0009] 台架7与水平面呈9. 6°角度、70°或90°角度。
[0010] 取心软袋从钻具6中被拉出后经过平行轴式减速器11，然后通过光幕式传感器回 转驱动单元10驱动做回转运动。光幕式传感器9用以检测取心软袋外部形貌特征和包络 尺寸。在此过程中，软袋与软袋拉绳先后经过光幕式传感器回转驱动单元10后，作用在压 力传感器12上，用以检测软袋拉绳的提心力特性参数，在缠绕筒回转电机16的驱动下，缠 绕筒14做回转运动，将取心软袋缠绕在缠绕筒14上，扭矩传感器15检测取心软袋缠绕在 缠绕筒14阻力矩。缠绕筒进给电机18和滚珠丝杠传动副17驱动整个缠绕系统轴向进给， 实现取心软袋均匀的布置在缠绕筒14上。
[0011]月壤钻探取心机构性能测试系统是对钻取采样装置的取心机构的功能、性能试 验，以验证取心机构在各种典型月壤工况下的取心功能完成情况，验证取心机构在模拟月 面1/6重力环境、高低温环境因素影响下的机械性能、热特性及存储性能，评估封口的时效 性和可靠性，测试取心筒及样品的缠绕特性，最终通过测试数据采集、样本分析和过程记录 等方式实现对深层月壤取心机构功能、性能的系统验证。
[0012] 通过倾斜钻具6的钻进角度模拟月球的重力，通过光幕式传感器9、压力传感器 12、扭矩传感器15检测钻具钻进时样品的取心率、取心软袋形态以及取心软袋缠绕特性等 指标，给月壤采样装置设计取得数据依据。
【权利要求】
1. 一种月壤钻探取心机构性能测试系统，包括台架（7)，其特征在于：台架（7)下部有 两点支撑，分别为台架底座（1)和台架支脚（2)，台架支脚（2)与台架（7)之间有可调托板 (3)，台架（7)为一长条形结构，台架（7)上部设有导轨，导轨上部连接月壤筒及驱动机构 (8)，月壤筒下部有滚珠丝杠驱动机构的丝母通过丝杠与驱动电机连接，台架（7)另一端设 有钻具回转驱动机构（5)，钻具回转驱动机构（5)为两平行式减速器（11)传动形式，其中， 与钻具（6)连接的轴为中空结构，钻具（6)中空轴后部设有软袋测试机构（4); 软袋测试机构（4)包括处于与钻具（6)同一轴线的光幕式传感器（9)和光幕传感器回 转驱动单元（10)，光幕式传感器（9)为中空结构，光幕式传感器（9)的后部安装台架（13) 上设有导轮，安装台架（13)固定连接于台架（7)端部，导轮上导向凹槽与光幕式传感器（9) 的轴线位置重合，导轮轴部设有压力传感器（12)，导轮轴线下部的安装台架（13)下侧设有 缠绕筒（14)，缠绕筒（14)轴端通过联轴器连接缠绕筒回转电机（16)，缠绕筒（14)与缠绕 筒回转电机（16)之间设有扭矩传感器（15)，缠绕筒（14)与安装台架（13)之间通过导轨连 接，缠绕筒（14)的导轨里侧通过滚珠丝杠传动副（17)连接缠绕筒进给电机（18)。
2. 根据权利要求1所述的月壤钻探取心机构性能测试系统，其特征在于：台架（7)与 水平面呈9.6°、70°或90°角度。
【文档编号】G01M99/00GK104062141SQ201410312045
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】岳洪浩, 邓宗全, 唐德威, 姜生元, 吴淼 申请人:哈尔滨工业大学