[發明專利]一種熱真空環境下的高精度角度和扭矩測試裝置

有效

• 申請號: 201310430531.X
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103486999A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 單曉杭;周丹鋒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22;G01L5/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發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境下的高精度角度和扭矩測試裝置。

背景技術

熱真空試驗是指在規定的真空和熱循環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境的真空模擬系統，而且需要有能對設備進行驅動或加載以模擬機構所受驅動及負載裝置，同時還要具備實時高精度測量設備的轉矩、轉角及轉速等信息的能力。

在對被測件進行扭轉加載的熱真空試驗中，由于熱真空環境下，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，因此常采用熱真空外模擬系統即真空罐外測試。罐外測試是指通過密封裝置將轉矩傳遞到真空罐的外部，轉矩的測試在真空罐外進行。

如罐外加載及測量裝置通過傳動軸與罐內的待測電機輸出軸固定進行測試，以分析熱真空環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，這在熱真空環境下難度很大。若被測件為聯軸器等，需要雙向出軸與罐外加載及測量裝置連接。

熱真空試驗系統常采用磁流體密封傳動裝置與真空罐內被測件連接，旋轉磁流體密封軸一方面可以滿足保證熱真空環境密封要求，另一方面也可以實現真空罐外對罐內的動力傳遞，如專利申請號為200710068382.1的“真空設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。專利申請號為201010243123.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外，這就使得對熱真空模擬環境內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需軸承支撐來保證不發生偏轉，如果使用軸承支撐，軸承的摩擦力會對轉矩測量產生極大的影響；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境下會產生變形，而被測件固定在罐內，變形會影響被測件與磁流體密封軸的連接，使其連接軸心發生改變，產生偏轉等影響測試的結果。

發明內容

針對熱真空扭轉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境下的高精度角度和扭矩測試裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種熱真空環境下的高精度角度和扭矩測試裝置，包括熱真空罐和被測件，所述熱真空罐內設有熱沉，被測件連接被測件輸出軸；它還包括傳動軸、測試軸、被測件輸出軸、氣浮套、無磁性座、磁芯組件；所述傳動軸為空心軸，所述磁芯組件包括第一磁芯組件和第二磁芯組件；所述第一磁芯組件、氣浮套套裝在傳動軸上，所述氣浮套和第一磁芯組件之間間隔一定的距離，所述無磁性座套裝在第一磁芯組件、氣浮套上，所述傳動軸和氣浮套有微小間隙，所述無磁性座上設有徑向進氣孔，所述徑向進氣孔與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，所述無磁性座位于氣浮套與第一磁芯組件的間隙部分沿徑向均布泄氣孔，所述測試軸左端固接被測件輸出軸，所述傳動軸的左端與被測件輸入軸通過撥桿裝置連接，所述傳動軸套在測試軸上，傳動軸與測試軸通過第二磁芯組件連接，所述傳動軸穿過熱真空罐，所述傳動軸右端外接熱真空罐外加載設備；所述測試軸右端外接角度測量裝置和扭矩測量裝置；

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，所述方形凸臺包括上下對稱的兩個小凸臺，所述撥桿設有四根，撥桿的一端連接傳動軸，四根撥桿在傳動軸端面均勻對稱分布，四根撥桿的另一端均通過彈簧連接四個滑輪，四個滑輪分別靠在方形凸臺的兩個小凸臺兩側面；

所述第一磁芯組件和第二磁芯組件均包括兩塊環形磁極、永磁鐵，所述永磁鐵位于兩塊環形磁極之間，所述第一磁芯組件的環形磁極的內表面上設有極齒凹槽，所述第二磁芯組件的環形磁極的內表面和外表面上均設有極齒凹槽，所述極齒凹槽與傳動軸的微小間隙間設有密封用磁性流體；所述無磁性座上設有磁性流體灌裝孔；

所述無磁性座與熱真空罐間設有第一〇型密封圈，所述兩塊環形磁極與無磁性座之間安裝有設第二〇型密封圈，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。

本發明的設計思路及優點表現在:傳動軸上套裝氣浮套，通過無磁性座上的徑向進氣孔供氣，可在傳動軸上形成穩定的氣膜，對傳動軸形成氣浮支撐，由于氣浮裝置無摩擦的優點，避免了普通軸承的摩擦力對轉矩測量的影響，進一步提高了測試精度。