一种反作用飞轮扭矩测试装置的制作方法

本发明属于计量测试领域，尤其涉及一种反作用飞轮扭矩测试装置。

背景技术：

太空中的卫星通过反作用飞轮产生的扭矩实现姿态控制，因此在地面上要对反作用飞轮输出扭矩进行精确测量。目前国内科研院所对反作用飞轮扭矩测试进行了研究，专利CN200810137335.2《飞轮反作用力矩测试装置》，该发明利用反作用力矩使力矩器的定转子之间发生相对转动，并通过在转子线圈上施加可控电流，使力矩器的定转子保持相对静止。该发明对反作用力矩进行扰动追踪，需要复杂的闭环控制系统，且对制作力矩器提出更高要求。专利CN201521054101.3《一种瞬态微小力矩测试装置》，该发明将扭矩测量转换成力的测量，通过事先标定出力臂的长度，将测量的力与标定力臂的长度相乘从而获得扭矩，由于力臂与力传感器非刚性连接因此反作用飞轮正反测试扭矩会导致力臂杆与力传感器产生碰撞冲击，同时气缸气体刚性差采用气缸不能牢靠锁紧设备。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、高精度正反向扭矩测试及锁紧牢靠的反作用飞轮扭矩测试装置。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案包括供气系统、机械台体和控制箱。所述机械台体包括高精度气浮主轴、电阻应变式测量系统和锁紧装置，高精度气浮主轴通过主轴套固定在台体外壳上，高精度气浮主轴能承受径向和双向轴向力，电阻应变式测量系统一端通过压配固定在高精度气浮主轴的下止推板上，另一端通过涨紧套固定在隔板上，隔板通过螺钉固定在台体外壳上。所述电阻应变式测量系统包括两段钢制轴、弹性轴和两组互成直角的电阻应变片，弹性轴通过焊接与两段钢制轴连接，两组互成直角的电阻应变片分别胶粘在弹性轴两条互成180°的轴线和中部圆周线上，电阻应变片将弹性轴的扭转变形转化成应变信号输出，通过解算盒将应变信号转换成扭矩值。所述锁紧装置包括2个定位销，2个锁紧固定块，2个锁紧固定块安装在气浮主轴上止推板上，通过定位销在锁紧固定块内上下运动使定位销从台体外壳中插入和拔出从而达到闭锁/解锁的功能。

为了提高装置测试效果弹性轴优选材质铍青铜，高精度气浮主轴优选包括芯轴、上止推板、下止推板、主轴套、喷嘴、密封圈及外罩的结构形式，

本发明通过解算盒将电阻应变片测量到的应变值转换成扭矩值，两组互成直角的电阻应变片组成全桥电路可以消除轴向力、弯矩及温度对测试结果的影响。与现有技术相比本实用新型能对正反扭矩进行测试且提高了测试的灵敏度同时降低了对机械装配和测试温度的要求。

附图说明

图1是本装置的系统结构示意图

图2是机械台体局部剖结构示意图

图3是高精度气浮主轴全剖结构示意图

图4是电阻应变式测量系统结构示意图

图5是电阻应变片弹性轴展开结构示意图

图中：10供气系统，11机械台体，12控制箱，1台体外壳，2高精度气浮主轴，3电阻应变式测量系统，4解算盒，5隔板，6锁紧装置，7调平螺栓，8涨紧套，2-1芯轴，2-2上止推板，2-3下止推板，2-4主轴套，2-5喷嘴，2-6密封圈，2-7外罩，3-1钢制轴，3-2弹性轴，3-3电阻应变片，6-1定位销，6-2锁紧固定块

具体实施方式

下面结合具体实施对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

本发明所述一种反作用飞轮扭矩测试装置包括供气系统(10)，机械台体(11)和控制箱(12)。

供气系统典型组成包括储气罐、空气压缩机、油雾分离器、过滤器，所述供气系统通过供气管道与机械台体连接。

如图2和图3所示，机械台体(11)包括台体外壳(1)、高精度气浮主轴(2)、电阻应变式测量系统(3)、解算盒(4)、隔板(5)、锁紧装置(6)、调平螺栓(7)。高精度气浮主轴(2)通过主轴套(2-4)用螺钉与台体外壳(1)固定，所述高精度气浮主轴(2)包括芯轴(2-1)、上止推板(2-2)、下止推板(2-3)、主轴套(2-4)、喷嘴(2-5)、密封圈(2-6)，外罩(2-7)。电阻应变式测量系统(3)一端通过压配固定在高精度气浮主轴(2)的下止推板(2-3)上，另一端通过涨紧套(8)固定在隔板(5)上，隔板(5)通过螺钉固定在台体外壳(1)上。

如图4所示，所述电阻应变式测量系统(3)包括两段钢制轴(3-1)、弹性轴(3-2)和两组互成直角的电阻应变片(3-3)，弹性轴(3-2)通过焊接与两段钢制轴(3-1)连接。

如图5所示，在弹性轴(3-2)划有两条互成180°的轴线和中部的圆周线，作为粘贴电阻应变片(3-3)的标记，电阻应变片(3-3)将弹性轴(3-2)的扭转变形转化成应变信号输出，通过解算盒(4)将应变信号转换成扭矩值输出给控制箱(12)。

如图2所示，所述锁紧装置(6)包括2个定位销(6-1)、2个锁紧固定块(6-2)，2个锁紧固定块(6-2)安装在高精度气浮主轴(2)的上止推板(2-2)上，通过定位销(6-1)在锁紧固定块(6-2)内的上下运动使定位销从台体外壳(1)中插入和拔出从而达到闭锁/解锁的功能。

反作用飞轮通过螺钉与上止推板(2-2)固定，装置通电后即可对反作用飞轮扭矩进行测量。