[发明专利]超高转速轴机一体化自旋系统

权利要求书

1.一种用于超高转速自旋实验的轴机一体化系统，其特征在于：主要由光谱仪和监控系统、传动装置、变频电机、变频器、无线供电传输装置、采集仪、供油冷却系统、轴机一体化发动机、固定安全系统、动平衡监测系统、转速传感器和远程控制系统组成；

轴机一体化发动机包括采集卡、自旋轴体壳体一体化结构、超高转速陶瓷轴承、压力传感器、点火头、前封头、点火药盒、绝热套、固体推进剂、安全装置、后挡药板、喷管、后封头、温度传感器、绝热板、前挡药板组成；通过轴机一体化设计实现自旋轴体和发动机壳体一体化结构，极大减少装置的数量、质量、所占体积和径向直径，同时提高自旋试验装药的体积，更加接近真实环境；且直径减少，零部件减少，使得系统在超高速自旋下所受的离心力减少，增大系统的稳定和安全性；直径减少、质量减少，轴机一体化发动机的转动惯量减少，惯性功率减少；同时，轴机一体化发动机采用内嵌式设计，极大的减少气动阻力，提高系统的最大转速和效率；

超高转速轴机一体化自旋系统采用双电机“对称”分布动力布局，使得皮带的压紧力、拉力对带轮轴和超高速陶瓷轴承的影响相互抵消，进而减少了自旋状态下，陶瓷轴承的摩擦力，提高系统的最大转速；避免了单一动力、单一皮带下对超高转速陶瓷轴承的挤压磨损，同时采用供油冷却减少陶瓷摩擦产生的热量并采用绝热套减少羽流散热对轴承的影响，提高了陶瓷轴承的使用寿命；同时减少在超高转速下单一拉力引入系统的振动，平衡性更好，提高了系统的稳定和安全性；同时，采用双电机“对称”分布动力布局，能够提高皮带对轴机一体化发动机拉力的极限值，进而进一步提高系统的最大转速。

2.如权利要求1所述的一种用于超高转速自旋实验的轴机一体化系统，其特征在于：为了便于发动机装药的拆卸和自旋轴体壳体一体化结构的重复使用，所述固体推进剂装药提前浇注于绝热套内；绝热套可以根据不同药型进行设计，进一步满足不同型号实验的需求；绝热套通过外表面凹陷与自旋轴体壳体一体化结构内表面凸起进行周向定位，通过后挡药板和绝热板进行轴向定位，防止超高转速自旋时发生位移和振动；同时绝热套能够减少高温燃气对自旋轴体内表面的侵蚀，延长轴机一体化发动机的使用寿命，且绝热套能够减少高温燃气对轴承的传热，配合供油冷却模块，降低陶瓷轴承在超高转速自旋下的温度，延长使用寿命，提高系统的稳定和安全性。

3.如权利要求2所述的一种用于超高转速自旋实验的轴机一体化系统，其特征在于：采用同步带传动替换传统链条传动，减少电机振动对于轴机一体化发动机超高速自旋状态的影响；同时采用轴机一体化设计，减少轴机一体化发动机的转动惯量、无效摩擦力和风阻，进而减少皮带的负载；远程控制系统控制变频器进而控制双电机启动、停止、以特定转速自旋；由于缺少能直接达到预定超高转速的电机，必须借助传动装置来增加转速和传递扭矩。

4.如权利要求3所述的一种用于超高转速自旋实验的轴机一体化系统，其特征在于：采用无线供电传输模块替换传统滑环，实现对超高速自旋下的采集卡供电和信号传输；所述无线供电传输模块对随自旋轴体壳体一体化结构超高转速自旋的采集卡进行无线供电，同时将远程控制系统的指令通过无线传输给采集卡，控制发动机的点火和数据采集；采集卡将温度和压力传感器采集的数据通过无线中转给远程控制系统。采用无线供电传输模块能够避免传统滑环在超高转速下发生磨损，导致信号传输和供电不稳，且进一步减少系统的无效摩擦力、提高超高转速自旋轴机一体化系统的稳定性。