一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置及方法与流程

本发明属于航天器高精度铰链轴承预紧领域，尤其是涉及一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置及方法。

背景技术：

1、我国在由航天大国向航天强国高速发展，各类航天器数量不断增多，性能和质量不断提高。在众多航天器可展开机构中，铰链充当展开机构的关节及动力源。为提高铰链在轨展开的可靠性，同时承载航天器在轨机动过程中展开机构对铰链产生的轴向和径向载荷，通常使用背对背安装的角接触轴承作为铰链的摩擦副。角接触轴承使用时必须施加一定的预紧力，消除轴承自身游隙，提高轴承刚度和旋转精度。为满足航天器轻量化、高可靠性要求，铰链轴承预紧装置应简单，方法应可靠。轴承预紧方法有两大类，分别为定力预紧和定位预紧。受空间热环境以及机构尺寸、重量的约束，航天器铰链通常采用定位预紧方法。在航天器铰链装配过程中，往往通过经验设置轴套的厚度，完成轴承的定位预紧，通过经验精度差，容易使铰链摩擦阻力矩增加或轴承刚度降低。因此开发一套能将定力预紧与定位预紧相互耦合的轴承预紧装置及方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置及方法，以解决现有技术中无法实现铰链轴承的高精度预紧的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，包括t形中轴、螺帽、长垫片、十字压盖、弹性元件、锁紧螺钉、调整螺母、压力传感器和深度尺，所述t形中轴内部安装十字压盖和锁紧螺钉，所述t形中轴上端留有深度尺安装接口，用于安装深度尺；所述t形中轴外部还套接弹性元件，所述弹性元件中部设有压力传感器，所述压力传感器上端设有调整螺母，且所述弹性元件、压力传感器、调整螺母套设于t形中轴外部，所述弹性元件下端设有长垫片，所述t形中轴下端还穿过公铰安装螺帽。

4、进一步的，所述t形中轴上还开设有螺纹孔，所述锁紧螺钉安装至螺纹孔内，锁紧螺钉用于固定十字压盖。

5、进一步的，所述t形中轴还开设有十字正交长槽通孔，十字正交长槽通孔宽度大于十字压盖厚度，用于安装十字压盖，且所述十字压盖安装至长垫片上方。

6、进一步的，所述述t形中轴下端外螺纹上下各留有一段直径小于外螺纹的光轴，形成外退刀槽，外退刀槽用于螺帽拧紧限位。

7、进一步的，所述长垫片上下端面平整光滑，所述长垫片内径比t形中轴外径大0.1mm，所述长垫片外径与角接触轴承内圈外径相等。

8、进一步的，所述弹性元件为弹簧，弹簧外径小于长垫片外径，弹簧内径大于长垫片内径，所述弹性元件未压缩时长度不超过t形中轴上预留长度。

9、第二方面，基于同一方面构思，本发明还提供了一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧方法，包括以下步骤：

10、s1、结合公铰尺寸以及角接触轴承规格，设计t形中轴、锁紧螺钉、十字压盖、长垫片、螺帽的尺寸，挑选合适外径、刚度的弹性元件，挑选或定做合适规格的压力传感器；

11、s2、进行轴承预紧装置试装配，检查各零部件配合是否无干涉；

12、s3、将螺帽安装在t形中轴末端并拧紧，使用千分尺或高精度三坐标标定螺帽上端面距t形中轴上端面距离h1；

13、s4、使用千分尺测量锁紧螺钉长度h2和h3，测量十字压盖厚度h4，测量长垫片厚度h5，角接触轴承内圈厚度h6和h7；

14、s5、依次将调整螺母、压力传感器、弹性元件、长垫片从t形中轴末端安装至t形中轴上；

15、s6、将十字盖板通过t形中轴上的长槽孔安装至长垫片与压力传感器之间；

16、s7、将两个角接触轴承背对背安装至公铰上，共同安装在t形中轴；

17、s8、将螺帽安装至t形中轴上，将螺帽拧紧，螺帽上端面限制轴承内圈向下移动；

18、s9、通过旋转调整螺母，使压力传感器向下压缩弹性元件，弹性元件被压缩时产生轴向预紧力，通过压力传感器读取轴向预紧力；

19、s10、当轴向预紧力达到特定值时，停止旋转调整螺母，将锁紧螺钉通过t形中轴上端螺纹孔拧入，直至锁紧螺钉将十字压盖紧固在长垫片上方，此时观察压力传感器，确保锁紧螺钉紧固过程中压力传感器读数无变化；

20、s11、将第二个锁紧螺钉拧入t形中轴，与第一个锁紧螺钉形成双螺纹锁紧，锁紧过程中确保压力传感器读数无变化；

21、s12、将深度尺安装在t形中轴上端，使用深度尺测量预紧螺钉上端面深度h8；

22、s13、根据下式计算轴套理论长度h9；

23、h9＝h1-h2-h3-h4-h5-h6-h7-h8；

24、s14、将轴套修磨到理论长度h9；

25、s15、将公铰、角接触轴承从t形中轴拆下，使用修磨后的轴套安装在铰链中，保证角接触轴承内圈受到的轴向力即使大于其自身最佳预紧力时，在轴套长度的限制下也不在发生轴向位移，从而实现轴向定位预紧。

26、相对于现有技术，本发明所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置及方法具有以下优势：

27、本发明所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置及方法，可根据角接触轴承的最佳预紧力，测定该预紧力下进行定位预紧时所需的轴套长度，也可在最佳预紧力不确定的情况下，得到预紧力与轴套长度的矩阵关系，从而为确定最佳预紧力提供依据，实现铰链轴承的高精度预紧。

技术特征：

1.一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：包括t形中轴(2)、螺帽(7)、长垫片(6)、十字压盖(9)、弹性元件(5)、锁紧螺钉(8)、调整螺母(3)、压力传感器(4)和深度尺(1)，所述t形中轴(2)内部安装十字压盖(9)和锁紧螺钉(8)，所述t形中轴(2)上端留有深度尺(1)安装接口，用于安装深度尺(1)；所述t形中轴(2)外部还套接弹性元件(5)，所述弹性元件(5)中部设有压力传感器(4)，所述压力传感器(4)上端设有调整螺母(3)，且所述弹性元件(5)、压力传感器(4)、调整螺母(3)套设于t形中轴(2)外部，所述弹性元件(5)下端设有长垫片(6)，所述t形中轴(2)下端还穿过公铰(13)安装螺帽(7)。

2.根据权利要求1所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：所述t形中轴(2)上还开设有螺纹孔，所述锁紧螺钉(8)安装至螺纹孔内，锁紧螺钉(8)用于固定十字压盖(9)。

3.根据权利要求1所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：所述t形中轴(2)还开设有十字正交长槽通孔，十字正交长槽通孔宽度大于十字压盖(9)厚度，用于安装十字压盖(9)，且所述十字压盖(9)安装至长垫片(6)上方。

4.根据权利要求1所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：所述述t形中轴(2)下端外螺纹上下各留有一段直径小于外螺纹的光轴，形成外退刀槽，外退刀槽用于螺帽(7)拧紧限位。

5.根据权利要求1所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：所述长垫片(6)上下端面平整光滑，所述长垫片(6)内径比t形中轴(2)外径大0.1mm，所述长垫片(6)外径与角接触轴承内圈外径相等。

6.根据权利要求1所述的一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：所述弹性元件(5)为弹簧，弹簧外径小于长垫片(6)外径，弹簧内径大于长垫片(6)内径，所述弹性元件(5)未压缩时长度不超过t形中轴(2)上预留长度。

7.一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧方法，应用于权利要求1-6任一所述的空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种空间高精度铰链背对背角接触轴承预紧装置及方法，包括T形中轴、螺帽、长垫片、十字压盖、弹性元件、锁紧螺钉、调整螺母、压力传感器和深度尺。本发明有益效果：可根据角接触轴承的最佳预紧力，测定该预紧力下进行定位预紧时所需的轴套长度，也可在最佳预紧力不确定的情况下，得到预紧力与轴套长度的矩阵关系，从而为确定最佳预紧力提供依据，实现铰链轴承的高精度预紧。

技术研发人员：邸高雷,赵振业,马德银,何华东,王玉凤,张从发
受保护的技术使用者：天津航天机电设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10