转运动由齿轮副完成，大齿轮实际为回转支承105的外圈，执行转动操作时，在真空罐外转动操作杆104带动小齿轮轴103转动，进而带动小齿轮102转动，小齿轮102通过齿轮副带动回转支承105外圈转动，月壤筒3跟随回转支承105外圈转动，完成转动操作。为防止月壤筒3中月壤在抽真空的过程中飞扬，进入回转支承105内引起严重磨损，在回转支承105上方设置防尘隔板101。
[0052]回转支承105结构如图4所示，真空罐底座连接孔105a位于回转支承内圈，月壤筒连接孔105b位于回转支承外圈，将回转支承外圈上的齿轮设计成缺齿结构，并在左右约60°的地方设有转动定位挡块105c。初始时，将大齿轮正中间的齿与小齿轮102接触，则大齿轮向左或向右转约60°时，均不能再继续转动，这样便可以实现月壤筒3转动±60°位置的粗略定位功能，可连续进行三次钻取试验，钻取位置如图5所示。此外，大齿轮设计为缺齿结构，其结构中的狭窄缝隙减少，流导相应减小，对真空室漏率的影响也减小。
[0053]锁紧机构2用于转动月壤筒3后对其进行固定，防止月壤筒3在钻取采样过程中发生转动，包括操作把手201、杠杆202、弹簧端盖203、弹簧套筒204、弹簧205、压杆206、O型密封机构207、插销轴208、插销把手209。
[0054]锁紧机构2整体结构如图6所示，整个锁紧机构2在真空罐外壁圆周分布三组，每组中安装孔402a和两个安装座402b焊接在真空罐下段402外壁上，锁紧机构2安装在安装孔402a和两个安装座402b上。操作把手201与杠杆202通过螺纹连接，杠杆202最下端孔与安装座402b、杠杆202中间孔与弹簧端盖203均通过转动销连接，其中弹簧端盖203上的销孔为腰型孔。锁紧机构2每组内部结构如图7所示，压杆206与弹簧套筒204之间为滑动配合，弹簧205 —端压在压杆206左端，另一端被弹簧端盖203压紧，弹簧端盖203与弹簧套筒204用螺钉连接固定。弹簧套筒204与真空罐壁上的安装孔402a之间采用O型动密封结构207。
[0055]O型动密封结构207如图8所示，由O型密封端盖207a、O型密封平垫207b、O型密封压套207c、两个O型密封圈207d组成，拧紧O型密封端盖207a与真空罐外壁之间的螺钉，O型密封圈207d受到挤压发生变形，从而实现密封。该密封机构适用于外部为大气压力、真空室压力高于1X10 4Pa、往复运动速度低于0.2m/S的真空机械设备的密封。
[0056]锁紧机构2的原理图如图9所示，图9 (a)为松开状态，执行松开操作时，沿远离真空罐方向扳动操作把手201，杠杆202跟随操作把手201逆时针转动，带动弹簧端盖203和弹簧套筒204向左移动，移动过程中，弹簧205先伸长，压杆206不动，当压杆206与弹簧套筒204端面贴合后，二者再一起向左移动，完成松开操作。图9(b)为锁紧状态，执行锁紧操作时，沿靠近真空罐方向扳动操作把手201，杠杆202随着顺时针转动，带动弹簧端盖203和弹簧套筒204向右移动，当压杆206碰到月壤筒侧壁301时，弹簧205开始压缩，待杠杆202最上端的孔与安装座402b上的锁紧孔对齐时，在两个孔中插入锁紧插销，即此完成锁紧操作。图10所示为锁紧机构2的松开状态与锁紧状态。
[0057]锁紧插销结构如图11所示，锁紧插销由插销轴208和插销把手209组成，其中插销轴208前端有两个对称凸耳。锁紧插销工作原理如图12所示，开始时，插销轴208未穿过安装座402b上的锁紧孔，此时为松开状态，如图12(a)所示；锁紧时，先将插销轴208穿过杠杆202最上端的孔，然后将插销轴208上的对称凸耳与安装座402b上锁紧孔的对称凹孔对齐，穿过安装座402b上的锁紧孔，之后再转动插销把手209，将插销轴208上的对称凸耳与安装座402b上锁紧孔的对称凹孔相错开，如图12(b)所示，完成锁紧操作。
[0058]基于上述所描述的用于真空环境中的月壤筒转动与锁紧机构，具体操作方法为:
[0059]1、将转动机构I安装在真空罐底座403内；
[0060]2、将月壤筒3吊装在防尘隔板101上，采用螺钉将防尘隔板101、回转支承105与月壤筒3连接固定；
[0061]3、在真空罐下段402侧壁上安装锁紧机构2，并将锁紧机构2置于松开状态；
[0062]4、将安装好锁紧机构2的真空罐下段402吊装在真空罐底座403上，与真空罐底座403用螺栓连接；
[0063]5、转动操作杆104，观察月壤筒3的可调范围，将可调范围的中间位置作为月壤筒3的初始位置，将锁紧机构2置于锁紧状态；
[0064]6、完成真空罐其他部分的安装；
[0065]7、进行抽真空、制冷、加热等操作，完成真空罐内真空环境的获得；
[0066]8、进行钻取采样工作；
[0067]9、将锁紧机构2松开，转动操作杆104，转动至一侧极限位置，将月壤筒3锁紧，再次进行钻取采样工作；
[0068]10、将锁紧机构2松开，转动操作杆104，转动至另外一侧极限位置，将月壤筒3锁紧，再次进行钻取采样工作；
[0069]11、完成连续三次钻取采样工作。
[0070]拆卸时具体操作方法为:
[0071]1、待真空罐内环境恢复至大气环境，拆除真空罐其他部分；
[0072]2、将锁紧机构2松开，移除安装有锁紧机构2的真空罐下段402 ;
[0073]3、将月壤筒3与回转支承105之间的螺钉拆除，移除月壤筒3 ;
[0074]4、移除真空罐底座403内的转动机构1，包括回转支承105、小齿轮102、防尘隔板101 等；
[0075]5、移除真空罐下段402上的锁紧机构2 ;
[0076]6、完成拆卸工作。
【主权项】
1.一种真空环境内重型装置的转动与锁紧机构，包括转动机构和锁紧机构，转动机构位于真空罐底座内，锁紧机构位于真空罐下段侧壁上； 转动机构包括防尘隔板、小齿轮、小齿轮轴、转动操作杆、回转支承； 回转支承内圈固定在真空罐底座上，外圈与月壤筒底部法兰相连接，回转支承上方设有防尘隔板，小齿轮通过键与小齿轮轴周向固定，小齿轮轴穿过真空罐底座向下伸出，小齿轮轴连接转动操作杆； 锁紧机构包括操作把手、杠杆、弹簧端盖、弹簧套筒、弹簧、压杆、锁紧插销； 锁紧机构在真空罐外壁圆周分布三组，真空罐下段外壁上设有安装孔a和两个安装座b，锁紧机构安装在安装孔a和两个安装座b上； 操作把手与杠杆固定连接，杠杆最下端孔与安装座b、杠杆中间孔与弹簧端盖均通过转动销连接； 锁紧机构每组内部结构中，压杆与弹簧套筒之间为滑动配合，弹簧一端压在压杆左端，另一端被弹簧端盖压紧，弹簧端盖与弹簧套筒固定连接； 锁紧插销包括插销轴、插销把手； 插销轴前端有两个对称凸耳；当处于松开状态时，插销轴未穿过安装座b上的锁紧孔，当处于锁紧状态时，插销轴穿过杠杆最上端的孔，将插销轴上的对称凸耳与安装座b上锁紧孔的对称凹孔对齐，穿过安装座b上的锁紧孔，插销把手转动，将插销轴上的对称凸耳与安装座b上锁紧孔的对称凹孔相错开，完成锁紧。2.根据权利要求1所述的一种真空环境内重型装置的转动与锁紧机构，所述的回转支承中，与真空罐底座连接孔a位于回转支承内圈，与月壤筒连接孔b位于回转支承外圈，回转支承外圈上的齿轮为缺齿结构，在左右60°上设有转动定位挡块C。3.根据权利要求1所述的一种真空环境内重型装置的转动与锁紧机构，所述的小齿轮轴与真空罐壁设有密封结构，在真空罐壁的一侧安装有两个深沟球轴承，用来承受径向力和轴向力，轴承端盖进行轴向定位；真空罐另一侧采用J型动密封结构进行密封。4.根据权利要求1所述的一种真空环境内重型装置的转动与锁紧机构，所述的弹簧套筒与真空罐壁上的安装孔a之间采用O型动密封结构进行密封。
【专利摘要】本发明公开了一种真空环境内重型装置的转动与锁紧机构，包括转动机构和锁紧机构，转动机构位于真空罐底座内，锁紧机构位于真空罐下段侧壁上；转动机构包括防尘隔板、小齿轮、小齿轮轴、转动操作杆、回转支承；锁紧机构包括操作把手、杠杆、弹簧端盖、弹簧套筒、弹簧、压杆、锁紧插销；本发明可用于真空环境中，与真空罐有相匹配的密封接口，整个机构对真空室的真空度影响较小；本发明可实现对真空罐内重型装置的转动和锁紧功能；本发明中转动与锁紧操作均在真空罐外进行，不需要开启真空罐；本发明转动机构中采用缺齿齿轮，可实现对月壤筒转动±60°位置的粗略定位，且缺齿齿轮流导小，对真空室内真空度的影响少。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN105043797
【申请号】CN201510358049
【发明人】丁希仑, 刘舒婷, 张武翔, 徐坤
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日