一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置，涉及熱真空實驗下的密封測試裝置領(lǐng)域。它包括傳動軸、氣浮套、無磁性座、磁芯組件、熱真空罐和被測件，傳動軸上套裝磁芯組件起到密封作用；傳動軸上套裝兩個氣浮套，對傳動軸形成氣浮支撐，由于氣浮裝置無摩擦的優(yōu)點，避免了軸承的摩擦力對轉(zhuǎn)矩測量的影響，進一步提高了測試精度；熱真空罐內(nèi)設(shè)有的熱沉將熱真空罐分為熱真空層和近常溫真空層，在高溫環(huán)境下工件受高溫容易產(chǎn)生變形，因此我們將角度測量裝置設(shè)在近常溫層；同時，通過撥桿連接被測件輸出軸和傳動軸，消除工件在高溫下變形產(chǎn)生的軸心偏移對傳動的影響，在傳動軸上測量工件的扭矩，利用被測件輸出軸上安裝的法蘭盤測量角度。
【專利說明】一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱真空實驗下的密封測試裝置，尤其涉及一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱真空試驗是指在規(guī)定的真空和熱循環(huán)條件下檢驗被測件的性能和功能的試驗。熱真空試驗不僅需要有能模擬外太空真空環(huán)境的真空模擬系統(tǒng)，而且需要有能對設(shè)備進行驅(qū)動或加載以模擬機構(gòu)所受驅(qū)動及負(fù)載裝置，同時還要具備實時高精度測量設(shè)備的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速等信息的能力。
[0003]在對被測件進行扭轉(zhuǎn)加載的熱真空試驗中，由于熱真空環(huán)境下，傳感器、動力設(shè)備的可靠性下降，使用壽命縮短，測試過程中難以控制，因此常采用熱真空外模擬系統(tǒng)即真空罐外測試。罐外測試是指通過密封裝置將轉(zhuǎn)矩傳遞到真空罐的外部，轉(zhuǎn)矩的測試在真空罐外進行。
[0004]如罐外加載及測量裝置通過傳動軸與罐內(nèi)的待測電機輸出軸固定進行測試，以分析熱真空環(huán)境下電機的各個特性，如果還需測量電機的空載特性，在測試過程中需要將電機輸出軸與傳動軸脫開，這在熱真空環(huán)境下難度很大。若被測件為聯(lián)軸器等，需要雙向出軸與罐外加載及測量裝置連接。
[0005]熱真空試驗系統(tǒng)常采用磁流體密封傳動裝置與真空罐內(nèi)被測件連接，旋轉(zhuǎn)磁流體密封軸一方面可以滿足保證熱真空環(huán)境密封要求，另一方面也可以實現(xiàn)真空罐外對罐內(nèi)的動力傳遞，如專利申請?zhí)枮?00710068382.1的“真空設(shè)備傳動軸用磁流體密封傳動裝置”就公開了一種采用檢測精度高、可靠性好的磁流體密封傳動裝置。專利申請?zhí)枮?01010243123.X的“磁流體密封裝置”也公開了一種磁性密封裝置；由于傳感器等測量裝置位于熱真空模擬系統(tǒng)外，這就使得對熱真空模擬環(huán)境內(nèi)被測件信息的測量成了間接測量，磁流體密封傳動裝置自身摩擦功耗小，但是磁流體密封軸兩側(cè)需軸承支撐來保證不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如果使用軸承支撐，軸承的摩擦力會對轉(zhuǎn)矩測量產(chǎn)生極大的影響；被測件通過磁流體密封傳動裝置與罐外的加載及測量裝置固定相連，由于被測件在熱真空環(huán)境下會產(chǎn)生變形，而被測件固定在罐內(nèi)，變形會影響被測件與磁流體密封軸的連接，使其連接軸心發(fā)生改變，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)等影響測試的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對熱真空扭轉(zhuǎn)實驗中被測件形變及磁流體密封傳動裝置的摩擦影響等問題，本發(fā)明提供了一種消除摩擦力的、不受被測件變形影響的熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置，包括熱真空罐和被測件，所述熱真空罐內(nèi)設(shè)有熱沉，被測件連接被測件輸出軸；它還包括傳動軸、氣浮套、無磁性座、磁芯組件；所述氣浮套包括第一氣浮套和第二氣浮套，所述磁芯組件、第一氣浮套、第二氣浮套依次套裝在傳動軸上，所述磁芯組件和第一氣浮套、第一氣浮套和第二氣浮套之間間隔一定的距離，所述無磁性座套裝在第一氣浮套、第二氣浮套、磁芯組件上，所述傳動軸與第一氣浮套、第二氣浮套之間有微小間隙，所述無磁性座上設(shè)有兩個徑向進氣孔，所述徑向進氣孔分別與兩個氣浮套上的進氣腔相通，所述無磁性座左端與熱真空罐固定，所述無磁性座右端安裝端蓋，所述無磁性座位于磁芯組件與第一氣浮套的間隙部分及第一氣浮套和第二氣浮套的間隙部分沿徑向均布泄氣孔，所述傳動軸穿過熱真空罐，所述傳動軸的左端與被測件輸入軸通過撥桿裝置連接，被測件輸出軸穿過熱沉,所述傳動軸右端外接熱真空罐外加載設(shè)備和扭矩傳感器；
[0008]所述被測件輸出軸的一端穿過熱沉連接被測件，被測件輸出軸位于熱沉右側(cè)的部分上設(shè)有法蘭盤，法輪盤的外側(cè)裝有環(huán)形編碼盤，熱真空罐上裝有激光探測頭，激光探測頭用于讀取環(huán)形編碼盤的角度；
[0009]所述撥桿裝置包括撥桿，彈簧，滑輪，方形凸臺，所述方形凸臺固定在被測件輸出軸的端面，所述撥桿設(shè)有四根，撥桿的一端連接轉(zhuǎn)動軸，四根撥桿在轉(zhuǎn)動軸端面均勻?qū)ΨQ分布，四根撥桿的另一端均通過彈簧連接四個滑輪，四個滑輪靠在方形凸臺的兩側(cè)面；
[0010]所述磁芯組件包括兩個環(huán)形磁極、永磁鐵，所述永磁鐵位于兩塊環(huán)形磁極之間，所述環(huán)形磁極的內(nèi)表面上設(shè)有極齒凹槽，所述極齒凹槽與傳動軸的微小間隙間設(shè)有密封用磁性流體；所述無磁性座上設(shè)有磁性流體灌裝孔；
[0011]所述無磁性座與熱真空罐間設(shè)有第一〇型密封圈，所述兩塊環(huán)形磁極與無磁性座之間安裝有設(shè)第二〇型密封圈，所述第一、第二氣浮套外圈與無磁性座之間安裝有第三〇型密封圈。
[0012]本發(fā)明的設(shè)計思路及優(yōu)點表現(xiàn)在:傳動軸上套裝磁芯組件起到密封效果，但磁芯組件不起支撐作用；傳動軸上套裝兩個氣浮套，通過無磁性座上的徑向進氣孔供氣，可在傳動軸上形成穩(wěn)定的氣膜，兩個氣浮套間隔一定的距離，對傳動軸形成氣浮支撐，防止傳動軸出現(xiàn)彎曲，由于氣浮裝置無摩擦的優(yōu)點，避免了普通軸承的摩擦力對轉(zhuǎn)矩測量的影響，進一步提聞了測試精度。
[0013]熱真空罐內(nèi)設(shè)有的熱沉將熱真空罐分為熱真空層和近常溫真空層，在高溫環(huán)境下工件受高溫容易產(chǎn)生變形，因此我們將角度測量裝置設(shè)在近常溫層；同時，通過撥桿連接被測件輸出軸和傳動軸，消除工件在高溫下變形產(chǎn)生的軸心偏移對傳動的影響，在傳動軸上測量工件的扭矩，利用被測件輸出軸上安裝的法蘭盤測量角度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是撥桿裝置截面圖的放大圖。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。
[0017]結(jié)合附圖1，附圖2，一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置，包括熱真空罐2和被測件6，熱真空罐2內(nèi)設(shè)有熱沉8，被測件6連接被測件輸出軸5，該裝置還包括傳動軸1、氣浮套、無磁性座14、磁芯組件，氣浮套包括第一氣浮套3和第二氣浮套4，磁芯組件、第一氣浮套3、第二氣浮套4依次套裝在傳動軸I上，磁芯組件和第一氣浮套3、第一氣浮套3和第二氣浮套4之間間隔一定的距離，無磁性座14套裝在第一氣浮套3、第二氣浮套4、磁芯組件上，傳動軸I與第一氣浮套3、第二氣浮套4之間有微小間隙，無磁性座上設(shè)有兩個徑向進氣孔13，徑向進氣孔13分別與兩個氣浮套上的進氣腔相通，無磁性座14左端與熱真空罐2固定，無磁性座14右端安裝端蓋17，無磁性座14位于磁芯組件與第一氣浮套3的間隙部分及第一氣浮套3和第二氣浮套4的間隙部分沿徑向均布泄氣孔12，傳動軸I穿過熱真空罐2，傳動軸I的左端與被測件輸入軸5通過撥桿裝置連接，被測件輸出軸5穿過熱沉8，傳動軸I右端外接熱真空罐外加載設(shè)備和扭矩傳感器。
[0018]被測件6通過底座7與熱真空罐2固定。
[0019]被測件輸出軸5的一端穿過熱沉8連接被測件6，被測件輸出軸5位于熱沉8右側(cè)的部分上設(shè)有法蘭盤9，法輪盤9外側(cè)裝有環(huán)形編碼盤22，熱真空罐上裝有激光探測頭16，激光探測頭16用于讀取環(huán)形編碼盤22的角度。
[0020]撥桿裝置包括撥桿19，彈簧20，滑輪21，方形凸臺18，方形凸臺18固定在被測件輸出軸5的端面,撥桿19設(shè)有四根，撥桿19的一端連接傳動軸I,四根撥桿19在傳動軸I端面均勻?qū)ΨQ分布，四根撥桿19的另一端均通過彈簧20連接四個滑輪21，四個滑輪21靠在方形凸臺18的兩側(cè)面。通過撥桿裝置連接被測件輸出軸5與傳動軸1，消除工件變形是軸心偏移帶來對測量的影響。
[0021 ] 磁芯組件包括兩個環(huán)形磁極10、永磁鐵11，永磁鐵11位于兩塊環(huán)形磁極10之間，環(huán)形磁極10的內(nèi)表面上設(shè)有極齒凹槽15，極齒凹槽15與傳動軸I的微小間隙間設(shè)有密封用磁性流體；無磁性座14上設(shè)有磁性流體灌裝孔。
[0022]無磁性座14與熱真空罐2間有第一〇型密封圈，兩塊環(huán)形磁極10與無磁性座14之間安裝有第二〇型密封圈，兩個`氣浮套外圈與無磁性座14之間安裝有第三〇型密封圈。
【權(quán)利要求】
1.一種熱真空環(huán)境下的高精度角度測試裝置，包括熱真空罐和被測件，所述熱真空罐內(nèi)設(shè)有熱沉，被測件連接被測件輸出軸；其特征在于:它還包括傳動軸、氣浮套、無磁性座、磁芯組件；所述氣浮套包括第一氣浮套和第二氣浮套，所述磁芯組件、第一氣浮套、第二氣浮套依次套裝在傳動軸上，所述磁芯組件和第一氣浮套、第一氣浮套和第二氣浮套之間間隔一定的距離，所述無磁性座套裝在第一氣浮套、第二氣浮套、磁芯組件上，所述傳動軸與第一氣浮套、第二氣浮套之間有微小間隙，所述無磁性座上設(shè)有兩個徑向進氣孔，所述徑向進氣孔分別與兩個氣浮套上的進氣腔相通，所述無磁性座左端與熱真空罐固定，所述無磁性座右端安裝端蓋，所述無磁性座位于磁芯組件與第一氣浮套的間隙部分及第一氣浮套和第二氣浮套的間隙部分沿徑向均布泄氣孔，所述傳動軸穿過熱真空罐，所述傳動軸的左端與被測件輸入軸通過撥桿裝置連接，被測件輸出軸穿過熱沉，所述傳動軸右端外接熱真空罐外加載設(shè)備和扭矩傳感器； 所述被測件輸出軸的一端穿過熱沉連接被測件，被測件輸出軸位于熱沉右側(cè)的部分上設(shè)有法蘭盤，法輪盤的外側(cè)裝有環(huán)形編碼盤，熱真空罐上裝有激光探測頭，激光探測頭用于讀取環(huán)形編碼盤的角度； 所述撥桿裝置包括撥桿，彈簧，滑輪，方形凸臺，所述方形凸臺固定在被測件輸出軸的端面，所述撥桿設(shè)有四根，撥桿的一端連接轉(zhuǎn)動軸，四根撥桿在轉(zhuǎn)動軸端面均勻?qū)ΨQ分布，四根撥桿的另一端均通過彈簧連接四個滑輪，四個滑輪靠在方形凸臺的兩側(cè)面； 所述磁芯組件包括兩個環(huán)形磁極、永磁鐵，所述永磁鐵位于兩塊環(huán)形磁極之間，所述環(huán)形磁極的內(nèi)表面上設(shè)有極齒凹槽，所述極齒凹槽與傳動軸的微小間隙間設(shè)有密封用磁性流體；所述無磁性座上設(shè)有磁性流體灌裝孔； 所述無磁性座與熱真空罐間設(shè)有第一〇型密封圈，所述兩塊環(huán)形磁極與無磁性座之間安裝有設(shè)第二〇型密封圈，所述第一、第二氣浮套外圈與無磁性座之間安裝有第三〇型密封圈。`
【文檔編號】G01B11/26GK103486981SQ201310430392
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】周丹鋒 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)