[实用新型]关节精密轴系刚度和摩擦力矩性能退化试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及在高低温和交变温度环境下的一种轴系刚度和摩擦力矩性能退化试验装置，具体涉及一种关节精密轴系刚度和摩擦力矩性能退化试验装置。

背景技术

空间探索、开发和利用逐步深入，航天技术发展迅猛。航天特种装备的功能逐渐多样化和专一化，结构也日渐复杂化。由于空间环境的严酷性、苛刻性和在轨维护的困难性，要求航天特种机构的具有高精度和高可靠性；空间特种装备关节精密轴系工作于空间环境，各种故障因素，包括高低温、交变温度、工作载荷、装配过盈量、初始预紧力及服役延时等都将影响其可靠性，进而影响机构的功能和精度可靠性，决定着艰巨和复杂航天任务的成败。

在空间温度作用下，由于组成机构的零部件膨胀系数的差异性，导致其热效应缺乏一致性，配合表面挤压协调或产生间隙分离，从而导致预紧力过大或不足，引起空间轴承运转时振动或卡死。在初始预紧和工作载荷的耦合作用下，轴系刚度发生变化并可能引起轴系精度失效。随着在轨服役时间的延长，空间轴承固体润滑膜磨损逐渐加剧，导致工作间隙增大引发精度失效。在特殊的工作环境中，空间精密轴系的失效模式和失效机理与地面环境中的轴系有很大的差异。目前大规模在空间进行试验探究空间精密轴系失效模式不现实，急需在地面先通过理论分析和试验模拟环境对空间精密轴承的影响及失效机理进行研究。

发明内容

本发明旨在通过小型化设计，提供一种轴系可更换、可局部改装、可局部或整体进行环境温变处理、可在地面模拟环境中对关节精密轴系刚度和摩擦力矩性能退化进行研究的试验装置。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种关节精密轴系刚度性能退化试验装置，其包括驱动和传动装置、转台轴系、被测轴系、被测轴系固定加载装置、微位移测量装置、机架，所述驱动和传动装置包括步进电机、联轴器、转台空心轴、电机架，所述步进电机通过联轴器与转台空心轴相连，并通过电机架与所述机架固连；所述转台轴系包括转台轴系锁紧螺母、转台空心轴、支撑座、支撑轴承、密封端盖、固定板、连接座，所述支撑座与支撑轴承外圈配合，支撑座上端与密封端盖固接，支撑座下端与所述机架相连，所述支撑轴承内圈与转台轴系锁紧螺母和转台空心轴配合，所述固定板与连接座连接并固定在转台空心轴上；所述被测轴系上端与加载护帽连接，下端通过螺钉连接在连接座上，被测轴系轴承座和转台空心轴一起旋转；所述被测轴系固定加载装置包括紧定螺钉、加载护帽、加载力传感器、导向帽、导向套、加载螺母、加载螺栓、加载上板、上支柱、上板，所述加载护帽通过紧定螺钉固定在被测轴系上端，所述导向帽插入导向套，所述加载力传感器与导向帽、加载护帽螺纹连接，所述加载螺栓旋入加载螺母，加载螺栓底部抵靠在导向帽上，所述加载螺母和导向套固定连接在加载上板上，所述加载上板通过上支柱与上板连接，所述上板与所述机架相连；所述被测轴系固定加载装置对被测轴系施加轴向载荷，通过改变加载螺栓在加载螺母中的旋入量改变施加载荷的大小，通过导向套、导向帽、加载力传感器、加载护帽和紧定螺钉将轴向载荷传递到被测轴系主轴上，通过所述加载力传感器获得所施加轴向载荷的大小；所述微位移测量装置包括电涡流传感器探头和信号传输单元，所述电涡流传感器探头和信号传输单元通过器件固定架固定在转台空心轴上，所述微位移测量装置用于测量轴向载荷下的被测轴系主轴相对于轴承座的微小位移量，微小位移量信号通过电涡流传感器探头测得，并通过信号传输单元以无线传输方式传送到外部接收器。

所述导向套与导向帽的连接采用U型槽形式，二者可产生相对轴向移动但不能产生周向相对转动。

所述信号传输单元包括按环形分布安装在所述器件固定架上的电源、电涡流传感器前置器、稳压模块、AD转换器、无线传输模块，所述器件固定架固定在所述转台空心轴上。

所述被测轴系在安装尺寸许可范围内可实现替换，完成不同被测轴系的测量。

在所述上板和连接座之间安装止转销轴禁止转台空心轴和机架之间的相对转动，在被测轴系主轴和轴承座不发生相对转动的状态下完成静态轴系刚度的测量。