熱真空環境下的高精度密封測試裝置製造方法
2023-05-28 14:18:56 2
熱真空環境下的高精度密封測試裝置製造方法
【專利摘要】熱真空環境下的高精度密封測試裝置，包括調節機座、觀測組、撥杆裝置、連接花鍵、熱真空箱，調節機座安裝在熱真空箱內，調節機座上安裝待測件，待測件連接待測件輸出軸，待測件輸出軸通過連接花鍵連接磁流體密封傳動軸，磁流體密封傳動軸穿過熱真空箱引出到箱外，連接花鍵連接撥杆裝置，撥杆裝置安裝在熱真空箱內，熱真空箱的箱壁設有觀測組。本發明採用觀測鏡頭觀測並記錄待測件輸出軸的位置，採用撥杆裝置控制待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸之間的脫合，通過調節機座調整待測件在熱真空罐內的空間位置，有效的避免了熱真空試驗中待測件變形對測試產生的影響，適用於熱真空環境下高精度密封傳動測試，操作簡單、精度高。
【專利說明】熱真空環境下的高精度密封測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱真空試驗下的傳動測試裝置【背景技術】
[0002]航天用器材因其應用於外太空環境的特殊性，所以有極高的性能要求。為滿足設計需要，需在地面模擬外太空的熱真空環境，在真空和熱循環條件下檢驗待測件的性能和功能。如在對被測件進行驅動或加載以模擬被測機構所受驅動及負載的熱真空試驗中，不僅需要合理的傳動裝置，而且還要具實時高精度測量設備轉矩、轉角及轉速等信息的能力。
[0003]由於熱真空環境下，傳感器、動力設備的可靠性下降，使用壽命縮短，測試過程中難以控制，因此將待測件放置在模擬熱真空環境的真空箱內，通過密封裝置將轉矩傳遞到真空罐的外部，驅動加載和信息測量在熱真空罐外進行。熱真空試驗中常採用磁流體密封傳動裝置作為密封，將待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸連接引出到外界常溫環境。
[0004]待測件需要在不同溫度下進行熱真空試驗，即在某一恆定溫度下測試完成後，再進行升溫或降溫，待其平穩後進行下一次測試。測試過程中熱真空箱始終處於密封狀態，因此對箱內待測件的調節難度很大。待測件及底座均屬非對稱件，因此在熱真空環境下，待測件會產生不規則變形，使得其輸出軸的軸心位置發生偏移，從而影響其與與磁流體密封傳動軸的連接。再者，在測量待測件空載特性時候，需要對待測件進行轉矩加載，再將待測件輸出軸與罐外的加載裝置脫開使其自由釋放，若在罐外脫開磁流體密封傳動軸與加載裝置的連接，可方便操作，但是會引入磁流體密封裝置轉動摩擦力的影響，若在罐內直接脫開待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸的連接，測試結果精確但是受熱真空罐的影響不易操作。
【發明內容】
[0005]為了解決熱真空試驗中待測件變形對測試產生影響、熱真空環境下待測件空載特性測試難以操作等問題，本發明提供一種不受待測件變形影響的、可方便操作的熱真空環境下高精度密封傳動測試裝置。
[0006]本發明解決其技術問題採用的技術方案是:
[0007]熱真空環境下的高精度密封測試裝置，包括調節機座、觀測組、撥杆裝置、連接花鍵、熱真空箱。所述調節機座安裝在熱真空箱內，所述調節機座上安裝待測件，所述待測件連接待測件輸出軸，所述待測件輸出軸通過連接花鍵連接磁流體密封傳動軸，所述磁流體密封傳動軸穿過熱真空箱引出到箱外；所述連接花鍵連接撥杆裝置，所述撥杆裝置安裝在熱真空箱內；所述熱真空箱的箱壁設有觀測組。
[0008]所述調節機座包括工件固定板、裝置固定板、主動軸、從動軸、主動齒輪、從動齒輪、離合器等。所述工件固定板與裝置固定板之間通過從動軸支撐，所述從動軸至少有三根，所述從動軸與工件固定板間安裝雙浮動接頭，所述從動軸與裝置固定板支間通過滾動軸承連接；所述從動齒輪套裝在從動軸上，所述多個從動齒輪在軸向上位置錯開。
[0009]所述主動軸通過軸承安裝在裝置固定板的中心，所述主動齒輪可軸向滑動的套裝在主動軸上，所述主動軸旋轉可帶動主動齒輪旋轉，所述主動齒輪可與從動齒輪嚙合。所述齒輪調節板一端套裝在主動軸上且與主動軸之間不接觸，所述齒輪調節板在軸向上支撐主動齒輪，所述齒輪調節板另一端通過螺紋孔套裝在升降螺柱上，所述升降螺柱通軸承安裝在裝置固定板上。
[0010]所述離合器包含主動盤和從動盤，所述從動盤固定在工件固定板的下方，所述主動盤固定在主動齒輪上，當離合器的主動盤和從動盤嚙合後，旋轉主軸可帶動工件固定板旋轉。
[0011]所述主軸及升降螺柱下端通過裝置固定板分別與引出到熱真空箱外的兩根軟軸連接。
[0012]所述裝置固定板下端通過移動座和滑塊套裝在移動螺杆和移動軸上，所述移動螺杆和移動軸平行安裝且與熱真空箱固定，所述移動螺杆一端通過密封裝置穿過熱真空箱引出到箱外。
[0013]所述待測件輸出軸末端和磁流體密封傳動軸頂端分別套裝花鍵軸，所述花鍵套套裝在花鍵軸上。
[0014]所述撥杆裝置包括撥片、兩端帶滑動軸的齒條、齒輪、轉軸。所述兩端帶滑動軸的齒條通過滑動軸安裝座固定在撥杆安裝板上，所述齒輪中心與轉軸固定且與齒條嚙合，所述轉軸通密封套引出到熱真空箱外，所述撥片有兩個且垂直固定在齒條上，所述撥片分別穿過待測件輸出軸和磁流體密封傳動軸套裝在花鍵套的兩端，所述撥片隨齒條移動可推動花鍵套而不影響花鍵軸。
[0015]所述觀測組安裝在熱真空箱頂端和側面且與待測件輸出軸側面位置相對；所述觀測組包括觀測鏡頭和觀察窗；所述觀測鏡頭包括目鏡、液晶分劃板、物鏡，所述液晶分劃板安裝在目鏡與物鏡之間，所述液晶分劃板在外加電源控制下可顯示兩條間距可調的平行刻度線及中心線。
[0016]所述熱真空箱還包含箱蓋和箱體，所述箱體通過箱蓋密封，所述磁流體密封傳動軸穿過箱蓋。
[0017]本發明的測試方法是:
[0018]1、在常溫非真空環境下，將待測件裝夾在調節機座的工件固定板上，將待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸通過花鍵連接。
[0019]2、調整熱真空箱頂部和側面的觀測鏡頭，使得能夠清晰的觀測到待測件的輸出軸，再分別調節觀測鏡頭液晶分劃板上的兩條刻度線，使其恰好與輸出軸邊線重合，以此時液晶分劃板上的中心線作為後續調節的基準。
[0020]3、轉動撥杆裝置的轉軸，轉軸上的齒輪帶動齒條移動，通過齒條上的撥片將花鍵套撥向傳動軸一側，脫開待測件輸出軸與傳動軸之間的連接使其處於自由狀態。
[0021]4、密封熱真空箱，當其達到測試所需溫度及真空環境時再進行測試。
[0022]5、待溫度平穩後，通過觀測鏡頭觀測待測件輸出軸的變形偏移量。
[0023]6、旋轉軟軸可帶動熱真空箱內升降螺柱和主軸的旋轉，通過升降螺柱來選擇需要嚙合的齒輪或離合器，再旋轉主軸可調節工件固定板的升降或旋轉，以調整工件固定板上待測件的空間位置。
[0024]7、保持液晶分劃板內基準中心線的位置不變，等距擴大或縮小分劃板內兩條刻度線之間的距離，配合調節機座移動或旋轉待測件，直到兩條平行的刻度線再次與輸出軸的邊線重合，此時可認為待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸的軸線重合。
[0025]8、轉動撥杆裝置的轉軸，將花鍵套撥向待測件輸出軸一側，重新連接待測件輸出軸和磁流體密封軸。進行待測件驅動或加載等性能測試。
[0026]9、重複操作步驟2至8，可進行不同溫度下的待測件性能測試。
[0027]本發明的設計思路及優點表現在:
[0028]受熱真空環境的影響，待測件會產生不規則變形，從而影響到待測件輸出軸與罐外測試裝置的連接。
[0029]本發明採用觀測鏡頭觀測並記錄待測件輸出軸的位置，採用撥杆裝置控制待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸之間的脫合,通過調節機座調整待測件在熱真空罐內的空間位置。因此，在常溫環境下觀測鏡頭記錄待測件輸出軸的初始位置，然後通過撥杆裝置脫開其與磁流體密封傳動軸的連接，讓待測件在熱真空環境下自由變形，待溫度平穩後，通過觀測鏡頭配合調整機座，使得待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸的軸線重新重合，再通過撥杆裝置連接待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸，進行後續測試。對待測件加載完成後也可以通過撥杆裝置脫開待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸的連接，方便進行空載特性的測試。
[0030]撥杆裝置採用了齒輪齒條的設計原理，旋轉引出到熱真空罐外的轉軸可通過轉軸上的齒輪帶動齒條移動，撥片垂直安裝在齒條上，因此，熱真空罐外轉軸的旋轉可控制熱真空罐內撥片的移動。待測件輸出軸及磁流體密封傳動軸上分別套裝花鍵軸，花鍵套套裝在花鍵軸上，撥片位於花鍵套的兩側，撥片移動帶動花鍵套往磁流體密封傳動軸一側移動，可脫開花鍵套與待測件輸出軸上花鍵軸之間的連接，從而將待測件輸出軸自由釋放；同理，旋轉轉軸帶動撥片移動，帶動花鍵套往待測件輸出軸一側移動，可將花鍵套與待測件輸出軸上的花鍵軸重新嚙合。撥杆裝置可實現待測件輸出軸與磁流體密封傳動軸之間脫開與連接。
[0031]調節機座可實現五自由度。待測件是固定在工件固定板上的，設定待測件輸出軸向方向為X方向，垂直工件固定板的方向為I方向。工件固定板下方通過至少三個從動軸作為支撐，從動軸與工件固定板之間安裝雙浮動接頭且從動軸上端與雙浮動接頭螺接，因此旋轉從動軸可實現雙浮動接頭的升降，三根以上的從動軸相互配合，就可實現工件固定板的y向移動及X、z向的旋轉。
[0032]雙浮動接頭有多個自由度，因此在調整單個從動軸時不會被其他從動軸限制。從動齒輪套裝在從動軸上且在軸向上位置錯開，旋轉軟軸可帶動熱真空箱內升降螺柱和主軸的旋轉，通過升降螺柱控制主動齒輪的軸向移動，選擇需要嚙合的從動齒輪，旋轉主軸便可帶動從動軸旋轉。
[0033]離合器的主動盤和從動盤分別固定在主動齒輪的上方和工件固定板的下方，控制主動齒輪上升使得離合器的主動盤和從動盤嚙合，再旋轉主軸就可實現工件固定板的y向旋轉。裝置固定板下端通過移動座和滑塊套裝在沿z向安裝的移動螺杆和移動軸上，因此旋轉移動螺杆，可實現調整機座的z向移動。待測件繞X軸方向的移動和旋轉不影響花鍵軸與花鍵套的連接，所以可以不做考慮。待測件在熱真空環境下的變形量不是很大，調節機座可滿足其五個自由度的調節。
[0034]熱真空箱內的輸出軸無法進行中心線的標定，因此必須採用輔助工具。由於液晶分劃板在外加電源控制下可顯示兩條間距可調的平行刻度線及中心線，所以調整觀測鏡頭液晶分劃板上的兩條刻度線，使其恰好與輸出軸邊線重合，就可獲得輸出軸中心線的位置。通過熱真空箱頂端和側面兩個觀測鏡頭的相互配合，可觀測待測件輸出軸四個自由度方向的變化，滿足調節要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是熱真空環境下的高精度密封測試裝置示意圖
[0036]圖2是圖1是左視圖
[0037]圖3是圖1的俯視圖
【具體實施方式】
[0038]結合附圖1至3，熱真空環境下的高精度密封測試裝置，包括調節機座、觀測組3、撥杆裝置、連接花鍵。所述調節機座安裝在熱真空箱內，所述連接花鍵連接待測件輸出軸9與磁流體密封傳動軸6，所述撥杆裝置固定在熱真空箱內且撥片作用在連接花鍵上，所述觀測組3安裝在熱真空箱頂端和側面且與待測件輸出軸9側面位置相對。
[0039]所述調節機座包括工件固定板23、裝置固定板15、主動軸16、從動軸22、主動齒輪21、從動齒輪14、離合器等。所述工件固定板23與裝置固定板15之間通過四根從動軸22支撐，所述從動軸22與工件固定板23間安裝雙浮動接頭12，所述從動軸22與裝置固定板15支間通過滾動軸承連接；所述從動齒輪14套裝在從動軸22上，所述多個從動齒輪14在軸向上位置錯開。
[0040]所述主動軸16通過軸承安裝在裝置固定板15的中心，所述主動齒輪21可軸向滑動的套裝在主動軸16上,所述主動軸16旋轉可帶動主動齒輪21旋轉,所述主動齒輪21可與從動齒輪14嚙合。所述齒輪調節板13 —端套裝在主動軸16上且與主動軸16之間不接觸，所述齒輪調節板13在軸向上支撐主動齒輪21，所述齒輪調節板13另一端通過螺紋孔套裝在升降螺柱29上，所述升降螺柱29通軸承安裝在裝置固定板15上。
[0041]所述離合器包含主動盤7和從動盤24，所述從動盤24固定在工件固定板23的下方，所述主動盤7固定在主動齒輪21上，當離合器的主動盤7和從動盤24嚙合後，旋轉主軸16可帶動工件固定板23旋轉。
[0042]所述主軸16及升降螺柱29下端通過裝置固定板15分別與引出到熱真空箱外的兩根軟軸18、32連接。
[0043]所述裝置固定板15下端通過移動座19套裝在移動螺杆20和移動軸17上，所述移動螺杆20和移動軸17平行安裝且與熱真空箱箱體I固定，所述移動螺杆20 —端通過密封裝置25穿過熱真空箱箱體I引出到箱外。
[0044]所述待測件輸出軸9末端和磁流體密封傳動軸6頂端分別套裝花鍵軸33，所述花鍵套11套裝在花鍵軸33上。
[0045]所述撥杆裝置包括撥片10、兩端帶滑動軸的齒條30、齒輪28、轉軸26。所述兩端帶滑動軸的齒條30通過滑動軸安裝座31固定在撥杆安裝板27上，所述齒輪28中心與轉軸26固定且與齒條30嚙合，所述轉軸26通密封套25引出到熱真空箱外，所述撥片10有兩片且垂直固定在齒條30上，所述撥片10分別穿過待測件輸出軸9和磁流體密封傳動軸6套裝在花鍵套11的兩端，所述撥片10隨齒條30移動可推動花鍵套11而不影響花鍵軸33。
[0046]所述觀測組包括觀測鏡頭3和觀察窗2。所述觀測鏡頭3包括目鏡34、液晶分劃板35、物鏡36，所述液晶分劃板35安裝在目鏡34與物鏡36之間，所述液晶分劃板35在外加電源控制下可顯示兩條間距可調的平行刻度線及中心線。
[0047]所述熱真空箱還包含箱蓋4和箱體I，所述箱體I通過箱蓋4密封，所述磁流體密封傳動軸6穿過箱蓋4。
【權利要求】
1.一種熱真空環境下的高精度密封傳動裝置，其特徵在於:包括調節機座、觀測組、撥杆裝置、連接花鍵、熱真空箱；所述調節機座安裝在熱真空箱內，所述調節機座上安裝待測件，所述待測件連接待測件輸出軸，所述待測件輸出軸通過連接花鍵連接傳動軸，所述傳動軸穿過熱真空箱引出到箱外；所述連接花鍵連接撥杆裝置，所述撥杆裝置安裝在熱真空箱內；所述熱真空箱的箱壁設有觀測組； 所述調節機座包括工件固定板、裝置固定板、主動軸、從動軸、主動齒輪、從動齒輪、離合器等；所述工件固定板與裝置固定板之間通過從動軸支撐，所述從動軸至少有三根，所述從動軸與工件固定板間安裝雙浮動接頭，所述從動軸與裝置固定板支間通過滾動軸承連接；所述從動齒輪套裝在從動軸上，所述多個從動齒輪在軸向上位置錯開； 所述主動軸通過軸承安裝在裝置固定板的中心，所述主動齒輪可軸向滑動的套裝在主動軸上，所述主動軸旋轉可帶動主動齒輪旋轉，所述主動齒輪可與從動齒輪嚙合；所述齒輪調節板一端套裝在主動軸上且與主動軸之間不接觸，所述齒輪調節板在軸向上支撐主動齒輪，所述齒輪調節板另一端通過螺紋孔套裝在升降螺柱上，所述升降螺柱通軸承安裝在裝置固定板上； 所述離合器包含主動盤和從動盤，所述從動盤固定在工件固定板的下方，所述主動盤固定在主動齒輪上，當離合器的主動盤和從動盤嚙合後，旋轉主軸可帶動工件固定板旋轉; 所述主軸及升降螺柱下端通過裝置固定板分別與引出到熱真空箱外的兩根軟軸連接; 所述裝置固定板下端通過移動座和滑塊套裝在移動螺杆和移動軸上，所述移動螺杆和移動軸平行安裝且與熱真空箱固定，所述移動螺杆一端通過密封裝置穿過熱真空箱引出到箱外； 所述待測件輸出軸末端和磁流體密封傳動軸頂端分別套裝花鍵軸，所述花鍵套套裝在花鍵軸上； 所述撥杆裝置包括撥片、兩端帶滑動軸的齒條、齒輪、轉軸；所述兩端帶滑動軸的齒條通過滑動軸安裝座固定在撥杆安裝板上，所述齒輪中心與轉軸固定且與齒條嚙合，所述轉軸通密封套引出到熱真空箱外，所述撥片有兩個且垂直固定在齒條上，所述撥片分別穿過待測件輸出軸和磁流體密封傳動軸套裝在花鍵套的兩端，所述撥片隨齒條移動可推動花鍵套而不影響花鍵軸； 所述觀測組安裝在熱真空箱頂端和側面且與待測件輸出軸側面位置相對；所述觀測組包括觀測鏡頭和觀察窗；所述觀測鏡頭包括目鏡、液晶分劃板、物鏡，所述液晶分劃板安裝在目鏡與物鏡之間，所述液晶分劃板在外加電源控制下可顯示兩條間距可調的平行刻度線及中心線。
2.如權利要求書I所述的一種熱真空環境下的高精度密封傳動裝置，其特徵在於:所述熱真空箱還包含箱蓋和箱體，所述箱體通過箱蓋密封，所述磁流體密封傳動軸穿過箱蓋。
【文檔編號】G01M13/00GK103471835SQ201310428982
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】謝毅 申請人:浙江工商大學