[發(fā)明專利]一種真空環(huán)境內(nèi)重型裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)與鎖緊機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510358049.9
• 申請(qǐng)日: 2015-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN105043797A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁希侖;劉舒婷;張武翔;徐坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種真空環(huán)境內(nèi)重型裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)與鎖緊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以對(duì)真空罐內(nèi)的重型裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)變位操作并對(duì)其進(jìn)行鎖緊，可用于在真空環(huán)境中對(duì)月壤筒內(nèi)不同位置的月壤進(jìn)行鉆取試驗(yàn)研究，屬于空間資源探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

探月工程(三期)項(xiàng)目的任務(wù)為發(fā)射無(wú)人月面著陸器，在月面進(jìn)行鉆取和表面采樣，并將采集到的月壤樣品帶回地球。為了完成鉆取和采樣的任務(wù)，需要在模擬月面環(huán)境中進(jìn)行多次鉆取試驗(yàn)，研究鉆進(jìn)月壤過(guò)程中的熱特性，為探月工程(三期)項(xiàng)目的任務(wù)提供相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備，以保證機(jī)構(gòu)的安全可靠性。

月面環(huán)境的氣壓近似為10^-10Pa，屬于超高真空的范疇；月表正午的溫度可達(dá)130℃左右，午夜溫度則低至約-180℃，正午與午夜月表溫差可達(dá)300℃左右；月表幾乎沒有氣體，來(lái)自太陽(yáng)以及其它星球的X射線、紅外輻射、紫外線、可見光等的輻射能夠直接到達(dá)月表，總的來(lái)說(shuō)，月面環(huán)境主要包含：高真空、高低溫、強(qiáng)輻射等。

月面鉆進(jìn)月壤過(guò)程中的熱特性與月壤的物理特性密切相關(guān)，會(huì)影響鉆具的切削性能及采樣質(zhì)量，而月壤的物理性質(zhì)如熱導(dǎo)率、比熱容等都與真空度、溫度密切相關(guān)，月壤在月面特殊環(huán)境較在地面環(huán)境中的物理性質(zhì)有所不同，因此在進(jìn)行月壤鉆取試驗(yàn)時(shí)，需要在模擬月面環(huán)境的真空罐內(nèi)進(jìn)行，以獲得更有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

由于真空罐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模擬真空度指標(biāo)高，加熱制冷的月壤多，所以每次抽真空和加熱制冷都需要較長(zhǎng)時(shí)間，并且需要消耗大量人力物力財(cái)力。整個(gè)鉆取試驗(yàn)需要獲得多組試驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)分析處理，如果每獲得一次模擬月面環(huán)境，只進(jìn)行一次鉆取試驗(yàn)，則整個(gè)試驗(yàn)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)大。若將下鉆點(diǎn)設(shè)計(jì)成與月壤筒偏心，盛放模擬月壤的月壤筒可以轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在每次轉(zhuǎn)動(dòng)后均可對(duì)月壤筒進(jìn)行鎖緊，則獲得模擬月面環(huán)境后，每次鉆取后轉(zhuǎn)動(dòng)月壤筒，即可進(jìn)行下一次鉆取試驗(yàn)，大大減少試驗(yàn)周期和試驗(yàn)費(fèi)用，且在同一條件下進(jìn)行多次鉆取試驗(yàn)，可以排除因環(huán)境不同帶來(lái)的誤差，增大了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提出一種真空環(huán)境內(nèi)重型裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)與鎖緊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可以對(duì)真空罐內(nèi)月壤筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)變位操作并對(duì)其進(jìn)行鎖緊，從而變換下鉆點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)多次鉆取的目的。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)為齒輪副，齒輪副位于真空罐內(nèi)。大齒輪為外圈帶齒的回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈固定在真空罐底座上，外圈與月壤筒固聯(lián)；小齒輪軸從真空罐內(nèi)伸出，伸出段末端上帶孔，可插入輔助轉(zhuǎn)動(dòng)的操作工具。實(shí)際工作時(shí)，利用軸類操作工具插入小齒輪軸末端孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪軸，小齒輪軸帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，回轉(zhuǎn)支承外圈大齒輪也跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)固聯(lián)在外圈上的月壤筒轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。

上述小齒輪軸與真空罐壁之間采用J型動(dòng)密封形式，實(shí)現(xiàn)低速旋轉(zhuǎn)密封。

上述回轉(zhuǎn)支承的啟動(dòng)力矩和工作力矩都很小，因此小齒輪軸需要的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也很小，直接人工轉(zhuǎn)動(dòng)即可，必要時(shí)也可采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可更好的控制轉(zhuǎn)動(dòng)位置與轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

所述鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用杠桿原理，在真空罐外壁圓周均布三組，實(shí)現(xiàn)對(duì)月壤筒三個(gè)方向上的壓緊。杠桿末端為操作把手，靠近操作把手的孔為鎖緊孔，下方另外一個(gè)孔處為壓桿推送位置。鎖緊時(shí)，沿真空罐徑向方向內(nèi)推操作把手，此時(shí)壓桿跟隨杠桿沿徑向方向靠近并壓緊月壤筒，當(dāng)杠桿上的鎖緊孔與真空罐外壁上的鎖緊孔對(duì)齊時(shí)，用鎖緊插銷插入兩個(gè)孔內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)鎖緊功能；松開時(shí)，移走鎖緊插銷，外拉操作把手，此時(shí)壓桿跟隨杠桿沿徑向方向遠(yuǎn)離月壤筒，實(shí)現(xiàn)解鎖功能。

上述壓桿與杠桿連接點(diǎn)間設(shè)有彈簧，實(shí)現(xiàn)軟鎖緊，可根據(jù)月壤筒位置偏差自動(dòng)調(diào)整鎖緊位置與鎖緊力度。

上述壓桿與彈簧均置于彈簧套筒內(nèi)，彈簧套筒與真空罐壁之間采用O型動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的密封。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明可用于真空環(huán)境中，與真空罐有相匹配的密封接口，整個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)真空室的真空度影響較小；

(2)本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)真空罐內(nèi)重型裝置(月壤筒裝滿月壤大于2t)的轉(zhuǎn)動(dòng)和鎖緊功能；

(3)本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)與鎖緊操作均在真空罐外進(jìn)行，不需要開啟真空罐；

(4)本發(fā)明鎖緊機(jī)構(gòu)中采用彈簧，屬于軟鎖緊，可根據(jù)月壤筒位置偏差自動(dòng)調(diào)整鎖緊位置與鎖緊力度，避免損壞月壤筒，減小鉆進(jìn)過(guò)程中的振動(dòng)；

(5)本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中需要的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩很小，可直接人工操作，也可用電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；

(6)本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用缺齒齒輪，可實(shí)現(xiàn)對(duì)月壤筒轉(zhuǎn)動(dòng)±60°位置的粗略定位，且缺齒齒輪流導(dǎo)小，對(duì)真空室內(nèi)真空度的影響少。

附圖說(shuō)明