[發(fā)明專利]基于球面氣浮軸承的多參數(shù)質(zhì)量特性測(cè)試臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810325271.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN108444706B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜晨;陳勉;徐在峰;趙科;王洪鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04;G01D21/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于球面氣浮軸承的多參數(shù)質(zhì)量特性測(cè)試臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)包括球氣浮軸承組件、擺桿組件、擺錘組件以及擺錘回零組件4個(gè)部分，本發(fā)明通過具有特定結(jié)構(gòu)的四個(gè)部分，以及多種形式的氣浮潤(rùn)滑方法，有效地控制了外界阻尼對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，大幅提高測(cè)試設(shè)備的測(cè)試能力和測(cè)試精度，同時(shí)最大程度地減少測(cè)試工裝的數(shù)量，提高測(cè)試工作效率和測(cè)試的安全性、可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種航天器整星、航天器零部件和航天器分系統(tǒng)的質(zhì)量特性測(cè)試的設(shè)備以及其使用方法，屬于航天器總裝測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。另外，本發(fā)明也可以在汽車、火車等交通運(yùn)輸工具的整車及零部件、航空、武器等領(lǐng)域中使用，完成相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量特性測(cè)試。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段，航天器質(zhì)量特性測(cè)試設(shè)備由質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合測(cè)試臺(tái)和直線型三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)組成，其中質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合測(cè)試臺(tái)可由質(zhì)心臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量臺(tái)組合而成。其中，質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合測(cè)試臺(tái)1次安裝，可以測(cè)量航天器的質(zhì)量、2個(gè)橫向質(zhì)心參數(shù)和1個(gè)鉛錘軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)。

直線三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)是航天器質(zhì)量特性測(cè)試的通用化工裝，實(shí)現(xiàn)航天器坐標(biāo)系與測(cè)試坐標(biāo)系間的位置關(guān)系自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能。

三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)測(cè)試技術(shù)，就是將質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合測(cè)試臺(tái)和直線型三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)結(jié)合使用，使航天器僅需安裝定位一次，通過三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)自動(dòng)變換航天器坐標(biāo)系與測(cè)試坐標(biāo)系間的位置關(guān)系，即可測(cè)量質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、慣性積等全部質(zhì)量特性參數(shù)。

然而，三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)測(cè)試技術(shù)仍然存在較大的缺陷。一是：必須設(shè)計(jì)制造與被測(cè)產(chǎn)品重量相當(dāng)?shù)娜鴺?biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)。因此，測(cè)試臺(tái)的承載能力和測(cè)試精度將受到測(cè)試工裝的嚴(yán)重影響；二是：隨著航天器的大型化發(fā)展，研制更大型三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)存在巨大的技術(shù)困難。三是：慣性積的測(cè)量屬于間接測(cè)量，相對(duì)于動(dòng)平衡機(jī)法測(cè)試精度不高；

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供一種可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、慣性積一體化的測(cè)試設(shè)備。航天器通過簡(jiǎn)易的橫向工裝在本發(fā)明的測(cè)試臺(tái)安裝定位一次，即可測(cè)量出航天器各個(gè)方向的所有質(zhì)量特性參數(shù)。

本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

1、多參數(shù)球面氣浮軸承質(zhì)量特性測(cè)試臺(tái)，包括球氣浮軸承組件、擺桿組件、擺錘組件以及分別安裝在擺錘組件左右兩側(cè)的兩套擺錘回零組件，其中：

球氣浮軸承組件包括氣浮球頭、氣浮球窩、基架；氣浮球頭位于整臺(tái)設(shè)備的頂部，氣浮球頭的上部圓形對(duì)接平面提供被測(cè)試件的機(jī)械接口，下部為球缺結(jié)構(gòu)，其球心位置高于對(duì)接平面，在球缺與氣浮球窩之間通入壓縮空氣，產(chǎn)生氣膜，氣浮球頭在氣浮球窩內(nèi)做無阻尼運(yùn)動(dòng)；基架為立方體框式結(jié)構(gòu)，是整個(gè)設(shè)備的安裝基礎(chǔ)，氣浮球窩下部與基架上部通過螺栓進(jìn)行剛性連接；

擺桿組件由支撐套、扭桿彈簧、扭擺運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、扭擺光柵尺、扭擺驅(qū)動(dòng)電機(jī)、平面氣浮下盤、旋轉(zhuǎn)電機(jī)組成，支撐套是中空管狀結(jié)構(gòu)，上部與氣浮球頭的底部通過螺栓剛性連接，下部與平面氣浮下盤通過螺栓剛性連接，扭桿彈簧貫穿支撐套內(nèi)部，扭桿彈簧上部通過扭桿鍵和扭桿螺母與氣浮球頭的底部剛性連接；扭桿彈簧下部通過連軸節(jié)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)緊固連接，扭擺光柵尺剛性連接到支撐套中部位置，扭擺運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)扭擺驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)；

擺錘組件包括擺錘、氣浮套、擺動(dòng)光柵尺、平面氣浮導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架、旋轉(zhuǎn)剎車氣缸，其中氣浮套為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，氣浮套套裝在支撐套下部，放置在氣浮下盤上，氣浮套的空心圓柱體內(nèi)腔與支撐套下部圓柱外側(cè)面采取間隙配合；擺錘中部為空心圓柱結(jié)構(gòu)，與氣浮套圓柱外側(cè)面采用螺栓連接形成剛性連接，擺錘上部安裝扭擺驅(qū)動(dòng)電機(jī)，擺錘下部中間區(qū)域?yàn)槠矫娼Y(jié)構(gòu)，前后兩側(cè)為圓弧曲面，擺動(dòng)光柵尺安裝在圓弧曲面上，擺錘的前后兩側(cè)平面與平面氣浮導(dǎo)軌平面之間采取間隙配合，在間隙內(nèi)通入壓縮空氣，形成平面氣膜，擺錘沿著氣浮導(dǎo)軌進(jìn)行無阻尼簡(jiǎn)諧擺動(dòng)；氣浮導(dǎo)軌的底部固定安裝在基架上的下平面上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架兩側(cè)剛性連接到擺錘的底部平面上，中間部分下表面與旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子通過螺栓剛性連接；剎車氣缸的缸套連接到旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架中間部分上表面；