[发明专利]一种可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置

说明书

本发明提供了一种可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置，包括：机架组件，包括放置于地面上的底座面板、设置在底板侧边的第一铰杆与第二铰杆、与第一铰杆连接的支架面板、固定在支架面板上的密封罩、设置在密封罩前端的轴承固定板、设置在密封罩后端的抽气接口、围绕密封罩外部设置的铜管以及与第二铰杆连接并与支架面板连接的导杆；转动组件，包括与支架面板固定连接的底板、电机座、电机、联轴器、与该联轴器连接的主轴、设置在主轴两端的轴承座、设置在轴承座前端的密封环、设置在轴承座内部的角接触球轴承以及设置在主轴中部的飞轮体；以及信号采集组件，包括加速度传感器、温度传感器以及电涡流传感器。

技术领域

本发明属于航天航空领域，具体涉及一种可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置。

背景技术

动量轮系统是高精度航天器常用的姿态控制和姿态稳定核心部件，航天器通过动量轮系统实现在太空中的姿态稳定、姿态机动以及运动轨道的有效控制。角接触球轴承作为航天器动量轮系统的关键部件，其组件出现故障或失效时，将直接导致航天器姿态调整能力的降低甚至丧失。航天器高可靠性地、高稳定地运行要求动量轮轴承组件能够在较长的任务时间内始终稳定可靠地工作，因此开展动量轮轴承故障检测及其机理研究极其重要。由于航天任务特殊性与空间环境复杂性，使得航天器飞轮轴承的性能退化评估与传统轴承存在很大差异；另外，航天器飞轮系统的振动特性、工作电流、输出转矩等动态响应受到轴承故障、转子不平衡、变转速、交变温度等多因素耦合影响，电流、轴温、振动等单一信号难以真实、有效地表征轴承性能退化过程，需要深入挖掘多源信号中蕴含的性能退化信息。然而，现有的试验手段大多基于单一因素可变条件下、进行单一物理源信号采集，难以准确探究航天器工作环境下动量轮轴承的真实运行状况。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置。

本发明提供了一种可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置，具有这样的特征，包括：机架组件，包括放置于地面上的底座面板、竖直设置在底座面板侧边中的第一铰杆与第二铰杆、与第一铰杆连接的支架面板、通过螺栓固定在支架面板上的密封罩、设置在密封罩前端的轴承固定板、设置在密封罩后端的抽气接口、围绕密封罩外部设置的铜管以及与第二铰杆连接并与支架面板连接的导杆；转动组件，包括与支架面板固定连接的底板、固定设置在底板一侧的电机座、安装在电机座中的电机、设置在电机座与底板之间并与电机连接的联轴器、与该联轴器连接的主轴、设置在主轴两端的两个轴承座、设置在轴承座前端的密封环、设置在轴承座内部的角接触球轴承以及设置在主轴中部的位于两个轴承座之间的飞轮体；以及信号采集组件，包括安装在轴承座上的用于采集轴承振动信号的加速度传感器与用于采集轴承温度信号的温度传感器以及安装在密封罩上的用于采集飞轮体径向位移信号的电涡流传感器，其中，设置于飞轮体两侧的两个轴承座，一个轴承座固定在轴承固定板中，另一个轴承座固定在底板上，并通过固定在支架面板上的底板来将飞轮体、主轴以及角接触球轴承固定置于密封罩中。

在本发明提供的可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，密封罩的后端还设有插头，电机还设有外部驱动组件来进行驱动控制，信号采集组件还设有外部信号采集器来进行信号采集，外部驱动组件和外部信号采集器均通过插头来与电机和信号采集组件进行连接。

在本发明提供的可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一铰杆的数量为两个，对称设置在底座面板的侧边中，第一铰杆与底座面板以及支架面板形成转动副。

在本发明提供的可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，第二铰杆的数量为两个，对称设置在底座面板的侧边中，第二铰杆与导杆形成移动副。

在本发明提供的可模拟多种工况的动量轮轴承故障研究试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，轴承座与主轴之间还安装有储油环，该储油环中装有润滑油，用于在主轴转动时给角接触球轴承润滑。