[發(fā)明專利]推進系統(tǒng)螺接球頭裝配擰緊裝置及擰緊方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710084400.9
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN107538422A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張延磊;邊玉川;樊友高;衛(wèi)月娥;代衛(wèi)兵;顧世新;王偉;劉玉剛;肖榮旭;謝新潮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號: B25B23/142
• 分類號: B25B23/142;B25B13/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器總裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具備通用性的螺接球頭力矩量化擰緊設(shè)備，擰緊系統(tǒng)和相關(guān)的能擰緊方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星的推進系統(tǒng)是衛(wèi)星最重要的子系統(tǒng)之一，其性能好壞直接影響了衛(wèi)星的控制精度、壽命和可靠性。推進系統(tǒng)一般由發(fā)動機、推進劑貯箱、自鎖閥、加排閥、壓力傳感器、過濾器等部件組成。推進系統(tǒng)采用擠壓方式通過推進管路輸送推進劑，因此推進系統(tǒng)的管路內(nèi)部壓力較高。為了確保連接密封可靠性，衛(wèi)星推進系統(tǒng)管路和部件連接通常采用焊接形式，推力器與管路通常采用推力器電磁閥體錐面和管路球頭螺紋聯(lián)接(以下簡稱螺接球頭)密封結(jié)構(gòu)形式。

螺接球頭的密封性能指標是衡量裝配質(zhì)量高低的一個重要參數(shù)，它直接地關(guān)系到航天器發(fā)射和在軌運行的成功與否。微小的漏孔也可能造成巨大的損失，不僅影響衛(wèi)星壽命，甚至發(fā)射或在軌運行失敗。在軌運行中，航天器的泄漏還可能污染有效載荷，使航天器無法完成預(yù)定的工作目標。

總裝過程中，對于漏率超標的螺接球頭需要進行重新安裝，對于多次安裝仍不能滿足設(shè)計要求的密封面，采取加墊處理的方式，加墊處理后仍不滿足要求的，需根據(jù)情況采取重新焊接管路球頭的措施。這將對衛(wèi)星研制進度產(chǎn)生較大的影響，對控制衛(wèi)星推進管路系統(tǒng)質(zhì)量存在較大風(fēng)險。

表1給出了近5年來遙感、通信、導(dǎo)航、深空等平臺36顆衛(wèi)星在總裝階段的發(fā)動機螺接球頭一次擰緊合格率統(tǒng)計結(jié)果。

表1近5年型號螺接球頭一次擰緊合格率統(tǒng)計表

通過表1可以看出，目前各型號同類型推力器(發(fā)動機)球頭一次擰緊合格率很不穩(wěn)定。比較而言，1N、10N推力器球頭一次合格率較高，型號最低的合格率分別為87.5％和83.3％；而5N、20N推力器和490N發(fā)動機球頭一次合格率較低，個別型號合格率為0。

目前，推進管路螺接球頭裝配過程中，各衛(wèi)星型號推力器均安裝于推力器支架上，而推力器球頭密封面又位于支架內(nèi)部，操作工況復(fù)雜、部位狹小，在整個裝配過程中由于操作空間限制，用現(xiàn)有力矩扳手加轉(zhuǎn)接工裝難以實現(xiàn)100％測力，增加了螺接球頭一次擰緊合格率的不穩(wěn)定性。

因此，需要針對各型號推力器所處的具體工況進行分析，研究設(shè)計滿足量化擰緊測力要求的專用測量工裝工具，實現(xiàn)各型號推力器球頭量化擰緊測力的全覆蓋。

發(fā)明內(nèi)容：

針對上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種具備通用性的、高集成度的擰緊力矩在線測試設(shè)備，該測試設(shè)備制造簡單，結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效提升航天器推進系統(tǒng)螺接球頭的一次擰緊合格率，通過將應(yīng)力測試轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變測試來獲得推進系統(tǒng)的力矩可測，實現(xiàn)了螺接球頭擰緊力矩100％可測，測試精度也顯著提高。

此外，本發(fā)明另一目的是提供了一種高集成度的擰緊力矩在線測試方法，該方法通過精確控制應(yīng)變測量，使得擰緊力矩可測的情況下，高精度地完成測量。

本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的推進系統(tǒng)螺接球頭裝配擰緊裝置，包括力矩扳手，力矩標定模塊、應(yīng)變測量模塊和控制器，力矩扳手的扳手柄和扳手頭，扳手頭附近的測量面上粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變測量模塊通過接線端子與應(yīng)變片電連接，力矩標定模塊在進行螺接球頭擰緊操作前對力矩扳手的力矩進行測量并將力矩擰緊過程中應(yīng)變片測量得到的響應(yīng)與力矩標定模塊的標定值進行一一匹配，其特征在于，控制器分別與力矩標定模塊、應(yīng)變測量模塊進行電連接并對其進行控制，在螺接球頭擰緊操作過程中，根據(jù)力矩測量模塊標定的測量點應(yīng)變與施加力矩值得對應(yīng)關(guān)系基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)變測量模塊實時測量的應(yīng)變，確定是否達到擰緊。

其中，力矩測量模塊包括測量模塊和顯示模塊，能夠?qū)崟r顯示力矩扳手施加的力矩值，能夠在線對力矩扳手的測量點應(yīng)變與施加的力矩值進行一一對應(yīng)關(guān)系的標定。

其中，通過應(yīng)變測量裝置輸出并顯示最終實施的力矩值和應(yīng)變量。

其中，力矩扳手分為三種規(guī)格，使用航天器上所有的推力器/發(fā)動機螺接球頭的擰緊。

其中，推力器/發(fā)動機螺接球頭的擰緊力分別為1N、5N、10N、20N、490N。

其中，力矩標定模塊的測量單元通過傳感器測量到力矩扳手施加的扭轉(zhuǎn)力矩(順時針或逆時針)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后通過RS232串口傳輸?shù)狡渲鹘缑骘@示或者傳輸?shù)綉?yīng)變測量模塊的顯示器上進行顯示。

其中，應(yīng)變測量模塊包括電源模塊、電阻測量模塊、鍵盤顯示器和DVD刻錄光驅(qū)，將相應(yīng)被測應(yīng)變片接入測試電路后，通過基準源模塊向被測應(yīng)變片提供恒定電流，再由A/D采集模塊采集相應(yīng)應(yīng)變片電壓，實現(xiàn)對應(yīng)變片信號的測量，DVD刻錄光驅(qū)用于對計算結(jié)果存儲到光盤中進行保存。