[發明專利]空間動量輪軸承摩擦力矩試驗機及其試驗方法

有效

• 申請號: 202110259023.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113049154B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張執南;陳實;劉松愷;蔡曉江
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01L3/04
• 分類號: G01L3/04;G01M13/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 劉宗磊

本發明提供了一種空間動量輪軸承摩擦力矩試驗機及其試驗方法，由驅動模塊、力矩模塊組成；力矩模塊包含有力矩標定塊、標定軸、力矩測量裝置。試驗機處于標定模式時，標定軸安裝在驅動軸和力矩測量裝置之間，驅動軸不轉動，僅由力矩標定裝置施加軸向力矩M₁，然后力矩模塊對標定軸加載豎直方向的力矩M₂，獲得此時力矩測量裝置得到的軸向力矩M₁’，根據不同M₂下M₁和M₁’之間的關系完成標定。測量模式時，驅動軸轉動帶動飛輪旋轉，力矩模塊輸出豎直方向的力矩M₂并測得力矩M₁’，根據標定結果獲得實際軸向摩擦力矩M₁，有效消除力矩M₂對測量結果帶來的誤差。本發明可實現航天衛星姿態調節系統中動量輪的工況模擬，從而對動量輪進行摩擦力矩測量試驗。

技術領域

本發明涉及動量輪的性能測試，具體涉及到一種空間動量輪軸承摩擦力矩試驗機及其試驗方法。

背景技術

動量輪是航天衛星姿態調節的重要執行機構，面向航天器姿態與軌道控制性能增長需求，飛輪軸承組件傳統潤滑方案已經不能滿足可靠性和壽命增長要求，空間長效潤滑問題已經成為航天器壽命的主要制約因素。因此需要開發動量輪軸承摩擦力矩試驗機研究動量輪在長期運行工況下的軸承摩擦力矩變化情況。

綜合考慮動量輪的低真空工作環境、工作過程受到與旋轉軸正交的扭矩、旋轉軸不動飛輪轉動等特點，本發明提出一種動量輪軸承摩擦力矩測量試驗裝置，旨在模擬航天動量輪的實際工況進行摩擦力矩試驗，獲得動量輪摩擦力矩不同工況下的變化特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種軸承摩擦力矩試驗機，可用于軸承摩擦力矩測量。其模擬工況適用于常見航天動量輪，包括真空環境、軸承受到與旋轉軸正交的扭矩載荷、旋轉軸不動飛輪轉動等工況，支持航天動量輪的研制和改進。為了實現以上目的，本發明采用的技術方案為：

一種空間動量輪軸承摩擦力矩試驗機，所述動量輪包含有飛輪以及橫向穿過飛輪中心穿裝孔的轉軸，所述空間動量輪軸承摩擦力矩試驗機安裝在真空腔體內，所述空間動量輪軸承摩擦力矩試驗機由驅動模塊、力矩模塊組成；

所述驅動模塊包含有一水平布置的驅動軸，所述驅動軸通過支撐裝置固定在工作臺上；

裝夾模塊由同軸連接的第一、第二聯軸器構成；

力矩模塊包含有力矩標定塊、標定軸、力矩測量裝置、十字交叉導軌、測量轉動座和測量基座，

力矩標定塊可拆卸的安裝在工作臺上以加載標定力矩至驅動軸，標定軸可拆卸的連接在驅動軸端部和力矩測量裝置之間，力矩測量裝置通過十字交叉導軌固定在測量轉動座上，測量轉動座固定在測量基座上，測量基座底部通過位置調節機構固定在工作臺上表面，測量轉動座通過轉動副與砝碼相連，所述動量輪可拆卸的連接在驅動軸和力矩測量裝置之間用于替換所述標定軸，通過添減砝碼實現對動量輪的恒定力矩標定；

其中，所述標定軸的兩端與驅動軸和力矩測量裝置均剛性連接，所述動量輪的一端通過飛輪與驅動軸剛性連接，且動量輪的另一端通過轉軸與力矩測量裝置剛性連接。

進一步的，驅動軸通過裝夾模塊與標定軸或者飛輪連接，所述裝夾模塊由同軸連接的第一、第二聯軸器構成，第一聯軸器與驅動軸同軸固定連接，第二聯軸器與標定軸或者飛輪同軸固定連接；驅動軸通過裝夾模塊帶動飛輪轉動。

進一步的，轉軸或者標定軸通過力矩傳遞機構與力矩測量裝置相連，所述力矩傳遞機構包含有力矩傳遞盤和力矩傳遞塊，力矩傳遞盤靠近力矩傳遞塊的一端固定有兩個螺栓滾輪，力矩傳遞盤一端通過第三聯軸器與標定軸或者動量輪的轉軸相連，位于力矩傳遞盤上的螺栓滾輪通過力矩傳遞塊連接力矩測量裝置，力矩傳遞塊軸向滑動位于兩個螺栓滾輪之間。

進一步的，所述力矩模塊通過左右兩組轉動副與測量基座連接，