[发明专利]航天器大型旋转载荷高精度动平衡测量装置

说明书

技术领域

本发明属于转子动平衡校正技术领域，尤其是动平衡的测量装置，更具体地说，涉及一种航天器大型旋转载荷高精度动平衡测量装置。

背景技术

由于材料、加工、装配等多方面的原因，转动部件存在不均匀的质量分布、不期望的装配间隙等问题从而引起动不平衡，影响转动部件运动的精度和寿命等。对于空间飞行器转动部件而言，动不平衡引起的干扰力矩会影响卫星平台的稳定性，从而影响整星正常工作。因此，对空间飞行器转动部件的动平衡控制具有非常重要的意义。

由于卫星及其携带的转动部件结构和运行状态的特殊性，对其进行动平衡工作的设备也需要有较强的针对性，以保证动平衡机能满足对卫星类物体动平衡的要求。

目前，空间飞行器转动部件动平衡控制主要集中在陀螺、飞轮等小型高速转动部件和自旋航天器等超大型自由转动部件上。空间飞行器转动部件平衡一般采用专用平衡机来实现，如陀螺转子平衡使用陀螺转子平衡机，自旋航天器配平使用大型宇航平衡机，而适合大型低速旋转载荷的高精度动平衡机很少。此类大型低速旋转载荷结构复杂，由转动体总成和承力外筒组成，转动体总成由挠性部分及其可展开收拢支撑机构和刚性转子组成。如果仅对转动体总成进行平衡，此时选择动平衡机所含驱动系统驱动，但转动体总成安装到承力外筒后，可能由于装配等问题旋转载荷整机工作时仍存在不平衡量，残余不平衡量会对卫星姿控产生影响，有必要在对转动体平衡后需要对旋转载荷整机进行动平衡。考虑到旋转载荷自身驱动稳定度很高，任何两个相临的周期相比差值小于0.34ms，因此旋转载荷整机动平衡选择旋转载荷自身驱动方式。为了准确测量此类旋转载荷(部件)低速转动情况下的微小不平衡力和力矩，动平衡机采用硬支承结构，同时竖直安装能够确保旋转载荷以最佳状态安装到动平衡机上，且能够被准确旋转起来，需要一种立式动平衡机，旋转载荷转动体结构是非对称结构，存在着动不平衡，故需要进行双面配平。另外考虑到旋转载荷转动惯量较大，转速较高(达35rpm)且其安装位置离遥感卫星质心较远，要求残余动不平衡量非常小。基于上述考虑，此类旋转载荷动平衡测试时，需要一种含有双驱动方式的高精度双面立式硬支承动平衡机。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决现有动平衡机不能对一类航天器大型旋转载荷的有效动平衡，本发明的目的在于提出一种大型低速旋转载荷的高精度双面立式动平衡机，利用本发明，可以进行大型低速旋转载荷整机动平衡，也可以进行低速转动部件的动平衡。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种航天器大型旋转载荷高精度动平衡测量装置，

根据本发明的一个方面，提供一种航天器大型旋转载荷高精度动平衡测量装置，其特征在于，包括如下模块：

气浮主轴系统，采用高刚度、超低摩擦的气浮轴承技术，所述气浮主轴系统包括气浮主轴，所述气浮主轴包括上气浮盘，下气浮盘，内气浮套，外气浮套，所述气浮主轴采用气体静压的方式将上、下气浮盘及内、外气浮套分离，内、外气浮套提供径向约束并准确传递径向作用力，上、下气浮盘有足够的垂直于转轴的转动刚度，并能确保气浮主轴在小摩擦低阻力情况下测量物体的不平衡量；

驱动系统，其用于驱动工作转台和被测物体按照所需转速转动；在测量时，既可由动平衡机所含圈带驱动系统驱动，也可由被测物体自身含有的驱动装置驱动；为了实现动平衡机的两种测量模式，本动平衡机采用圈带驱动方式，驱动电机安装在气浮主轴旁边，这样便于动平衡机在被测物体自身驱动旋转时准确测量其不平衡量；为了准确测量转动部件自身驱动时由于动不平衡产生的测振系统信号，动平衡机所含驱动系统选择圈带驱动方式，由安装在主轴系统一旁的电机驱动。

测量系统，其采用两个高精度压力传感器作为测力单元，两个压力传感器分别水平和垂直安装，直接感受不平衡量产生的力和力矩；

数据处理与显示系统，其用于对测量系统输出的信号进行调理、传输和处理，形成所需的结果并显示。由于采用了气浮轴承系统，阻力比非常小，不平衡量的振动周期等信息受其它不良因素的干扰较小，采集的信号比使用常规轴承要准确，对压力式传感器的测量信号进行计算就能得到被测物体的不平衡量，同时应用软件具有良好的人机交互界面，配平结果显示形象化，易于理解。

优选地，动平衡机支承采用气浮主轴系统。

优选地，动平衡测试时，驱动方式可选择动平衡机驱动或被测物体自身驱动方式。

优选地，还包括如下模块：

机体，其用于支撑动平衡机各组成部分并提供安装位置。