[發(fā)明專利]一種采用記憶合金的GEO伺服轉(zhuǎn)臺軸系鎖緊裝置

有效

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• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN106089869B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 張家齊;李小明;李響;白楊楊;李英超;孟立新;張立中;陶宗惠;康一丁
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: F16B1/00
• 分類號: F16B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種采用記憶合金的GEO伺服轉(zhuǎn)臺軸系鎖緊裝置，在衛(wèi)星發(fā)射時對GEO伺服轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)鎖緊，屬于機械工程技術領域和航天領域。

背景技術

GEO伺服轉(zhuǎn)臺軸系由基座、轉(zhuǎn)動體、高精度軸承、電機和光電編碼器等組成，衛(wèi)星發(fā)射時，為防止轉(zhuǎn)動體的隨機轉(zhuǎn)動，并提高系統(tǒng)的剛度，需對轉(zhuǎn)動體進行鎖緊。GEO伺服轉(zhuǎn)臺中廣泛應用各種壓緊釋放裝置，目前GEO伺服轉(zhuǎn)臺軸系的鎖緊裝置主要采用火工品，火工品是裝有火藥或炸藥，受外界刺激后產(chǎn)生燃燒或爆炸，以引燃火藥、引爆炸藥或作機械功的一次性使用的元器件和裝置的總稱。該類鎖緊裝置具有一定的缺陷：爆炸時火藥粉末會污染光學系統(tǒng)、爆炸殘骸會傷及周圍的結構和設備；爆炸沖擊大、燃氣釋放多；不能循環(huán)利用，只能一次性使用的元器件，因此急需開發(fā)非火工品鎖緊裝置來滿足更嚴苛多變的航天要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術的不足，針對GEO伺服轉(zhuǎn)臺使用特點，提出了一種采用記憶合金的GEO伺服轉(zhuǎn)臺軸系鎖緊裝置。鎖緊裝置中的加熱絲8未通電加熱時，通過鎖緊體3本身材料的彈性變形對轉(zhuǎn)動體進行鎖緊，在鎖緊體3不受力的狀態(tài)下，鎖緊體3的縫隙寬度比轉(zhuǎn)動體1被夾持位置厚度略小，實現(xiàn)鎖緊體3對轉(zhuǎn)動體1的鎖緊動作；當加熱絲8通電加熱時，TiNi記憶合金棒6吸收加熱絲8的熱量，當達到相變溫度時TiNi記憶合金棒6的長度發(fā)生延伸，產(chǎn)生的變形力作用在鎖緊體3上使鎖緊體發(fā)生反向的彈性變形，卸掉對轉(zhuǎn)動體1的鎖緊力，此時外力驅(qū)動轉(zhuǎn)動體1從鎖緊體3中轉(zhuǎn)出，實現(xiàn)鎖緊結構釋放動作。此結構提高了整個系統(tǒng)的剛度，避免軸承在衛(wèi)星發(fā)射時承受過大的單項沖擊載荷，并且不會對光學系統(tǒng)和周圍其它結構和設備造成破壞，且能夠重復利用，原理簡單，可靠性高。

本發(fā)明采用的技術方案為：

1、鎖緊裝置主要包括：鎖緊體3、TiNi記憶合金棒6和加熱絲8；為減小軸系軸承在發(fā)射時所受沖擊載荷，同時提高系統(tǒng)的剛度，每個軸系采用兩個鎖緊裝置，通過固定鎖緊體螺釘12對稱固定于基座2上；

2、鎖緊裝置利用TiNi記憶合金的形狀記憶效應，通過對加熱絲8通電或斷電，使TiNi記憶合金棒6加熱到相變溫度或冷卻至環(huán)境溫度，外力驅(qū)動轉(zhuǎn)動體1轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出鎖緊體3，從而控制鎖緊體3是否對轉(zhuǎn)動體1鎖緊；

3、鎖緊體3采用U型體設計，便于實現(xiàn)鎖緊，U型口水平放置，用于鎖緊轉(zhuǎn)動體1，上下板厚度不同，上板厚度大于下板厚度，上側開一U型槽用以調(diào)節(jié)上夾板與下夾板剛度，從而實現(xiàn)上、下夾板同步對軸系轉(zhuǎn)動體1的鎖緊或釋放，保證鎖緊體3上下的彈性變形近似相等，避免軸承承受鎖緊體帶來的上下不均勻載荷；

4、TiNi記憶合金棒6放在鎖緊體3的U型口內(nèi)，TiNi記憶合金棒螺釘11把TiNi記憶合金棒6固定在鎖緊體3上，當加熱到記憶合金相變溫度時，TiNi記憶合金棒6迅速伸長，產(chǎn)生的變形力作用在鎖緊體3上使鎖緊塊發(fā)生反向的彈性變形，將鎖緊體3的U型口擴張，冷卻時記憶合金棒又能恢復到加熱前的形狀，此時在不受力的狀態(tài)下，鎖緊體3的縫隙寬度比轉(zhuǎn)動體1被夾持位置厚度略小，通過自身的彈性變形對轉(zhuǎn)動體1鎖緊；

5、加熱絲8固定在TiNi記憶合金棒6內(nèi)，提高熱量利用率，減小對周圍其它設備的熱影響。

附圖說明

圖1為GEO伺服轉(zhuǎn)臺方位運動鎖緊裝置結構圖，其中1為轉(zhuǎn)動體，2為基座，3為鎖緊體，該圖同時作為摘要附圖。

圖2為本專利鎖緊裝置示意圖，圖中4為鎖緊體安裝孔，5為鎖緊體U型槽，6為TiNi記憶合金棒，7為加熱絲線纜引出孔，8為加熱絲，9固定記憶合金棒螺紋孔，10固定記憶合金安裝孔，11固定TiNi記憶合金棒螺釘，12固定鎖緊體螺釘。

具體實施方式

一種采用記憶合金的GEO伺服轉(zhuǎn)臺軸系鎖緊裝置，其特征在于：

整個系統(tǒng)分以下幾個部分：轉(zhuǎn)動體1、基座2、鎖緊體3、鎖緊體安裝孔4、鎖緊體U型槽5、TiNi記憶合金棒6、加熱絲線纜引出孔7、加熱絲8、固定TiNi記憶合金棒螺紋孔9、固定TiNi記憶合金棒安裝孔10、固定TiNi記憶合金棒螺釘11、固定鎖緊體螺釘12；

加熱絲8固定在TiNi記憶合金棒6內(nèi)，通過TiNi記憶合金棒螺釘11把TiNi記憶合金棒6固定在鎖緊體3上，再通過鎖緊體螺釘12把鎖緊體3固定在基座2上；