一种空间转台轴系预紧力的热微调节系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间有效载荷领域，涉及一种空间转台轴系预紧力的热微调节系统及方法。
【背景技术】
[0002]空间转台轴系的轴承一般为角接触球轴承，具有结构简单、精度高、可同时承受轴向和径向载荷，一般常采用背对背安装，提供刚性相对较高的轴承配置，并且可以承受倾覆力矩。
[0003]空间转台轴承在正常工作状态下都要预加一定的轴向载荷，其主要目的是提高轴承的旋转精度、减小高速下滚动体的滑动，提高轴承刚性，减小支承的轴向和径向的窜动量，提高轴承阻尼、降低噪声以及提高轴承使用寿命等；轴承的预紧力越大，摩擦力也越大，电机需要的驱动力也越大；反之，轴承的预紧力减小，摩擦力变小，电机需要的驱动力也变小；如果轴承的摩擦力太大，电机驱动力矩不够，可能导致转台轴系卡死，因此要选取合适的预紧力施加。
[0004]现有的施加预紧力的通用做法是通过修切轴承内隔圈和外隔圈的高度差来实现，通过研磨轴承内外隔圈的高度获得轴系需要施加的预紧力。
[0005]但是，当空间转台进入太空轨道后，由于空间力学环境的特殊性,在太空中运动机构处于失重状态下，轴系预紧力较之地面发生变化；但由于使用环境的特殊性，使得空间转台轴系的预紧力在空间环境中无法进行调整；因此需要一种能够对空间转台轴承合适的施加预紧力，且能够保持空间转台轴承在地面、失重状态以及其它环境条件下合理的调节预紧力的系统。
【发明内容】
[0006]为了解决上述【背景技术】所存在的技术问题，本发明提供一种空间转台轴系预紧力的热微调节系统及方法。
[0007]本发明的技术解决方案是:
[0008]本发明提供一种空间转台轴系预紧力的热微调节系统，其特殊之处在于:包括执行模块、控制模块、采集模块以及工控机；
[0009]所述控制模块、采集模块的信号输入端分别与执行模块的信号输出端电连接；
[0010]所述控制模块的信号输出端与执行模块的信号输入端电连接；
[0011]所述控制模块、工控机的信号输入端分别与采集模块的信号输出端电连接。
[0012]所述执行模块包括加热片、热敏电阻以及力传感器；所述执行模块用于对转台轴系进行加热且感应转台轴系的预紧力和温度；
[0013]所述控制模块包括温度控制器和电源控制器；所述控制模块用于控制执行模块加热片的温度且对整个执行模块进行供电；
[0014]所述采集模块为信号数据采集处理器；所述采集模块用以采集执行模块中热敏电阻、力传感器的温度和预紧力的电信号，通过A/D转换器将电信号转换为数字量，并分别将温度数字量传输给控制模块、温度和预紧力数字量传输到工控机；
[0015]所述工控机为终端接收器用以接收采集模块传输的温度、预紧力的数字量数据，并进行储存和显示；
[0016]上述加热片、热敏电阻以及力传感器均设置在转台轴系的内侧壁上且加热片、热敏电阻、力传感器均至少设置一个；
[0017]本发明提供一种空间转台轴系预紧力的热微调节方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0018]I】开启热微调节系统，进行初始运行，并设定温度控制器的预设温度阈值；
[0019]2】进行传感感应；通过执行模块的热敏电阻感应转台轴系的温度T、力传感器感应转台轴系的预紧力F ;
[0020]3】将步骤2中温度T和预紧力F电信号传输到采集模块；
[0021]4】将采集模块接收到的温度T、预紧力F电信号进行信号转换并输出:
[0022]4.1】采集模块通过A/D转换器，将温度T、预紧力F电信号转换为数字量，并将温度T数字量传送给控制模块；
[0023]4.2】同时将步骤4.1中的温度T、预紧力F数字量传输到工控机；
[0024]5】开启加热片的达林顿管，重复步骤2至步骤4的操作，直至控制模块的温度控制器接收到的温度T数字量与预设温度阈值一致为止；
[0025]并计算每一固定单位时间内的温度差值Δ?\、Λ T2、…ΔΤη以及每一固定单位时间内的温度差值Λ !\、ΛΤ2、…Λ Tn所对应的的预紧力差值AFp AF2,…AFn;
[0026]6】待控制模块的温度控制器接收到的温度T数字量与预设温度阈值保持一致且相对稳定时，则关闭加热片的达林顿管；若控制模块的温度控制器接收到的温度T数字量低于预设温度阈值，则重复步骤5操作；
[0027]上述步骤还包括记录且整理步骤5中温度差值Λ T对应的预紧力差值Λ F的变化量规律，并通过温度差值Λ T调节温度T从而改变轴系预紧力F ；
[0028]上述还包括步骤7:
[0029]7】将传输到工控机中的温度数字量以及预紧力数字量进行数据存储、显示、保存。
[0030]本发明的优点:
[0031]I)本发明的空间转台轴系预紧力的热微调节系统及方法，在地面环境和空间环境中均可以使用；在地面环境中，可以弥补现有轴系预紧力施加方法的弊端；当运动机构装配完成后，如果轴系预紧力与设定的预紧力出现偏差，不可能将运动机构重新拆装，可以通过该热微调节方法进行微调节；在空间环境，由于空间转台的失重，轴系预紧力发生变化，可通过该热微调节方法进行调整；
[0032]2 )本发明实施方便，并通过直接测量获得更准确的数据，从而进行准确的控制。
【附图说明】
[0033]图1为本发明空间转台轴系预紧力的热微调节系统结构示意图；
[0034]图2为本发明空间转台轴系预紧力的热微调节系统整体应用结构示意图；
[0035]图3为本发明空间转台轴系预紧力的热微调节方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0036]本发明提供一种空间转台轴系预紧力的热微调节系统，包括执行模块、控制模块、采集模块以及工控机；控制模块、采集模块的信号输入端分别与执行模块的信号输出端电连接；控制模块的信号输出端与执行模块的信号输入端电连接；控制模块、工控机的信号输入端分别与采集模块的信号输出端电连接。
[0037]执行模块包括加热片、热敏电阻以及力传感器；执行模块用于对转台轴系进行加热且感应转台轴系的预紧力和温度；控制模块包括温度控制器和电源控制器；控制模块用于控制执行模块加热片的温度且对整个执行模块进行供电；采集模块为信号数据采集处理器；采集模块用以采集执行模块中热敏电阻、力传感器的温度和预紧力的电信号，通过A/D转换器将电信号转换为数字量，并分别将温度数字量传输给控制模块、温度和预紧力数字量传输到工控机；工控机为终端接收器用以接收采集模块传输的温度、预紧力的数字量数据，并进行储存和显示。
[0038]加热片、热敏电阻以及力传感器均设置在转台轴系的内侧壁上且加热片、热敏电阻、力传感器均至少设置一个。
[0039]本发明提供一种空间转台轴系预紧力的热微调节方法，包括以下步骤:
[0040]I】开启热微调节系统，进行初始运行，并设定温度控制器的预设温度阈值；
[0041]2】进行传感感应；通过执行模块的热敏电阻感应转台轴系的温度T、力传感器感应转台轴系的预紧力F ;
[0042]3】将步骤2中温度T和预紧力F电信号传输到采集模块；
[0043]4】将采集模块接收到的温度T、预紧力F电信号进行信号转换并输出:
[0044]4.1】采集模块通过A/D转换器，将温度T、预紧力F电信号转换为数字量，并将温度T数字量传送给控制模块；
[0045]4.2】同时将步骤4.1中的温度T、预紧力F数字量传输到工控机；
[0046]5】开启加热片的达林顿管，重复步骤2至步骤4的操作，直至控制模块的温度控制器接收到的温度T数字量与预设温度阈值一致为止；
[0047]并计算每一固定单位时间内的温度差值Δ?\、Λ T2、…ΔΤη以及每一固定单位时间内的温度差值Λ !\、ΛΤ2、…Λ Tn所对应的的预紧力差值AFp AF2,…AFn;
[0048]6】待控制模块的温度控制器接收到的温度T数字量与预设温度阈值保持一致且相对稳定时，则关闭加热片的达林顿管；若控制模块的温度控制器接收到的温度T数字量低于预设温度阈值，则重复步骤5操作。
[0049]上述步骤还包括记录且整理步骤5中温度差值Λ T对应的预紧力差值Λ F的变化量规律，