一种热真空环境下的转矩测试装置制造方法
【专利摘要】一种热真空环境下的转矩测试装置，包括调节机座、观测组、拨杆装置、连接花键、热真空箱，调节机座及拨杆装置安装在热真空箱内，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引出到热真空箱外，连接花键连接拨杆装置，热真空箱的箱壁设有观测组。本发明采用观测镜头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高精度转矩测试等，操作简单、精度高。
【专利说明】一种热真空环境下的转矩测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及热真空环境下的转矩测试装置【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，本发明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高精度密封测试装置。
[0006]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
[0007]—种热真空环境下的转矩测试装置，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、水平调节螺杆等。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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]所述观测组安装在热真空箱顶端和侧面且与待测件输出轴侧面位置相对；所述观测组包括观测镜头和观察窗；所述观测镜头安装在观察窗上，所述观测镜头包括目镜、分划板、物镜，所述分划板安装在目镜与物镜之间，所述分划板上有两条平行的刻度线。
[0012]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
[0013]本发明的测试方法是:
[0014]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。
[0015]2、调整热真空箱顶部和侧面的观测镜头，使得能够清晰的观测到待测件的输出轴，再分别调节观测镜头，使分划板内的两条平行的刻度线恰好与输出轴边线重合，作为后续调节的基准。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]5、待温度平稳后，通过观测镜头观测待测件输出轴的变形偏移量。
[0019]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。
[0020]7、保持分划板内刻度线的位置不变，配合调节机座移动或旋转待测件，直到两条刻度线到输出轴两条边线之间的距离相等，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
[0021]8、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。
[0022]9、重复操作步骤2至8，可进行不同温度下的待测件性能测试。
[0023]本发明的设计思路及优点表现在:
[0024]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。
[0025]本发明采用观测镜头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，在常温环境下观测镜头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，通过观测镜头配合调整机座，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。
[0026]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。
[0027]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；
[0028]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。
[0029]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]热真空箱内的输出轴无法进行中心线的标定，因此必须采用辅助工具。通过热真空箱顶端和侧面的观测镜头可以清楚的观测到待测件输出轴的位置，常温环境下使得分划板内两条平行的刻度线恰好与输出轴边线重合，即可记录待测件输出轴的中心位置，待测件输出轴一般为规则变形，因此，待待测件变形完成后，通过调节机座控制待测件运动，直到观测镜头内两条平行的刻度线到输出轴的边线之间的距离相等，使得输出轴热真空环境下与常温初始状态下的中心轴线位置保持不变。两个观测镜头的相互配合，可观测待测件输出轴四个自由度方向的变化，满足调节要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是一种热真空环境下的转矩测试装置示意图
[0033]图2是图1是左视图
[0034]图3是图1的俯视图
【具体实施方式】
[0035]结合图1至图3，一种热真空环境下的转矩测试装置及方法，所述装置包括调节机座、观测组、拨杆装置、连接花键、磁流体密封装置、热真空箱。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。所述调节机座安装在热真空箱内，所述连接花键连接待测件输出轴7与磁流体密封传动轴21，所述拨杆装置固定在热真空箱内且拨片9作用在连接花键上，所述热真空箱的箱壁设有观测组。
[0036]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、水平调节螺杆15等。所述重型调整平台20放置在支撑平台10上，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I8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侧面安装两根水平调节螺杆15，所述水平调节螺杆15与待测件输出轴7在空间上相垂直，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16轴心垂直连接。
[0037]所述待测件输出轴7末端和磁流体密封传动轴21顶端分别套装花键轴，所述花键套8套装在花键轴上。
[0038]所述拨杆装置包括拨片9、两端带滑动轴的齿条23、齿轮11、转轴22。所述两端带滑动轴的齿条23通过滑动轴安装座13固定在拨杆安装板12上，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通密封套引出到热真空箱外，所述拨片9有两个且垂直固定在齿条23上，所述拨片9分别穿过待测件输出轴7和磁流体密封传动轴21套装在花键套8的两端，所述拨片9随齿23条移动可推动花键套而不影响花键轴，所述安装板12一端固定在热真空箱2上，另一端通过加强板14支撑。
[0039]所述观测组安装在热真空箱箱体2的顶端和侧面且与待测件输出轴7侧面位置相对；所述观测组包括观测镜头26和观察窗I ;所述观测镜头26安装在观察窗I上，所述观测镜头26包括目镜27、分划板28、物镜29，所述分划板28安装在目镜27与物镜29之间，所述分划板上有两条平行的刻度线。
【权利要求】
1.一种热真空环境下的转矩测试装置，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。 所述调节机座包括重型调整平台、支撑平台、升降调节螺杆、水平调节螺杆等。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。 所述观测组安装在热真空箱顶端和侧面且与待测件输出轴侧面位置相对；所述观测组包括观测镜头和观察窗；所述观测镜头安装在观察窗上，所述观测镜头包括目镜、分划板、物镜，所述分划板安装在目镜与物镜之间，所述分划板上有两条平行的刻度线。
2.如权利要求1所述的一种热真空环境下的转矩测试装置及方法，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。
【文档编号】G01M13/00GK103487316SQ201310430888
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】单晓杭, 刘坤 申请人:浙江工业大学