[发明专利]基于轴承的微推力测量装置

说明书

本发明公开了一种基于轴承的微推力测量装置，包括：外框、振动内框、弹性枢轴、横梁，振动内框容纳安装于外框内，弹性枢轴沿振动内框的轴向安装于振动内框的相对面上，并分别与外框相连接；横梁沿振动内框的径向贯穿振动内框，并向外框外延伸形成置物端；弹性枢轴上分别套设轴承，弹性枢轴和轴承分别与外框相连接。该装置采用轴承承载待测推力器和配重质量，使其能用于测量各类重量超过50kg的推力器，如实现直接测量离子、霍尔等大重量电微推力器产生的推力。

技术领域

本发明涉及一种基于轴承的微推力测量装置，属于航天器微推进领域。

背景技术

推力是微推力器的重要推进性能指标。在微推力器设计、研制和应用阶段必须对推力性能进行评估。通常推力性能评估采用扭摆、吊摆等测量装置进行直接测量，由于扭摆系统能够将推力和重力分离，且对纵向振动不敏感，是微推力测量中一种常见的测量装置。

在推力作用下，扭摆系统将推力转化为转动部件横梁的转动角度进行直接测量。但是在扭摆微推力测量系统中，待测物需要直接放置在转动平台上，承受推力器及横梁重量的转动平台弹性枢轴由于最大自身承重的限制，导致了在测量过程中很容易受到推力器重量的限制，尤其对于大质量微推力器来说，采用弹性枢轴的扭摆系统很难发挥其在微小推力测量中的优势。另一方面，在地面进行微推力测量时，为避免外接电缆对推力测量装置的干扰影响，需要将推力器腔体、电源、工质储箱等器件整体放置在推力测量装置的横梁上，常用扭摆微推力测量装置的承载能力受到很大限制。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种承载质量大、结构简单的基于轴承的微推力测量装置。该装置采用轴承承载待测推力器和配重质量，使其能用于测量各类重量超过50kg的推力器，如实现直接测量离子、霍尔等大重量电微推力器产生的推力。

所述基于轴承的微推力测量装置包括：外框、振动内框、弹性枢轴、横梁，所述振动内框容纳安装于所述外框内，所述弹性枢轴沿所述振动内框的轴向安装于所述振动内框的相对面上，并分别与所述外框相连接；所述横梁沿所述振动内框的径向贯穿所述振动内框，并向所述外框外延伸形成置物端；所述弹性枢轴上分别套设轴承，所述弹性枢轴和所述轴承分别与所述外框相连接。

优选的，所述外框中部设有沿所述外框径向贯通所述外框的通槽，所述振动内框容纳设置于所述通槽内。

优选的，所述外框包括第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔和所述第二安装孔分设于所述外框的顶面和底面上，所述第一安装孔沿所述外框的轴向贯通所述外框；所述第二安装孔沿所述外框的轴向贯通所述外框。

优选的，所述基于轴承的微推力测量装置还包括上枢轴套和下枢轴套，所述上枢轴套安装于所述第一安装孔内，所述上枢轴套夹紧所述弹性枢轴的第一端；所述下枢轴套安装于所述第二安装孔内，所述下枢轴套夹紧所述弹性枢轴的第二端。

优选的，所述下枢轴套包括第一下枢轴套和第二下枢轴套，所述第一下枢轴套和所述第二下枢轴套沿所述第二安装孔径向抱合所述弹性枢轴的第二端。

优选的，所述基于轴承的微推力测量装置还包括轴部件，所述轴部件套设于所述弹性枢轴上，所述轴承套设于所述轴部件上。

优选的，所述轴部件包括第一轴部件和第二轴部件，所述第一轴部件套设于所述弹性枢轴的第一端上；所述第二轴部件套设于所述弹性枢轴的第二端上。

优选的，所述基于轴承的微推力测量装置还包括轴承定位块，所述轴承定位块包括夹紧环和固定凸块；所述固定凸块设置于所述夹紧环的外壁上；所述夹紧环的内壁夹紧所述轴承，所述固定凸块与所述外框固定连接。

优选的，所述轴承定位块包括上轴承定位块和下轴承定位块；所述上轴承定位块夹紧所述弹性枢轴第一端上的轴承，并与所述外框固定连接；所述下轴承定位块夹紧所述弹性枢轴第二端上的轴承，并与所述外框固定连接。轴承通过轴承定位块与外框固定，从而有效的通过轴承分担横梁所承受重量。