一种主动式补充供油装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种主动式补充供油装置，其应用于卫星飞轮和控制力矩陀螺的轴承组件，包含：储油结构、供油结构、若干个输油部件和雾化供油部件；每一所述输油部件联通所述储油结构和所述供油结构，以将存储于所述储油结构中的润滑油输送至所述供油结构中；所述雾化供油部件设置在所述供油结构内部，用于对所述供油结构内的润滑油进行雾化并喷向所述轴承组件的轴承滚道上。本发明专利技术所述雾化供油部件将位于所述供油结构中的润滑油表面能打散，而产生微小液滴，同时在动能的作用下喷向轴承滚道，实现对轴承滚道的微量补充供油，延长轴承使用寿命的目的。

An active supplementary oil supply device

【技术实现步骤摘要】
一种主动式补充供油装置
本专利技术涉及空间滚动轴承长效润滑
，特别涉及一种主动式补充供油装置。
技术介绍
飞轮(卫星飞轮)和控制力矩陀螺作为卫星姿态控制系统中关键执行部件，通过与卫星本体进行动量交换，从而实现精确控制卫星姿态的目的，其中轴承组件是飞轮和控制力矩陀螺的关键部件，也是限制飞轮最高转速等性能指标和寿命的主要因素。一份NASA技术备忘录中指出空间长效润滑问题是限制飞轮寿命的主要原因。在真空、失重的空间环境下，润滑油易挥发、爬移而损耗，在润滑油损耗过大时，使轴承滚道无法形成弹性流体润滑油膜，加速轴承磨损，且在低速和机动工况下，轴承处于贫油或半润滑状态，易诱发保持架运转不稳定和轴承磨损量增大，降低轴承使用寿命，直接导致卫星失效或寿命下降。最有效的直接解决办法是补充供油，但由于轴承组件内部空间狭小，空间环境液压泵不可实现，不可人工更换组件或注油等限制条件，故研究可靠、高效的长期补充供油技术具有重要意义。目前国内飞轮和控制力矩陀螺轴承采用的多孔聚合物含油保持架毛细供油，可保证轴承组件2～3年寿命。结合储油器(环)来实现润滑油储存和离心式供油，可使轴承寿命达到5～8年。然后现有的供油装置如下：离心式储油器在轴承组件内、外隔圈之间，依靠离心力和多孔材料的渗流-扩散行为实现被动式供油。经过大量的研究分析可知，在轨情况下其具有以下缺点：供油量、供油速度、供油时机和供油位置不可根据实际情况实时控制；连续供油造成供油利用率低、润滑油损耗大；多孔质储油材料存在润滑油真空挥发损耗现象；随着润滑油的甩出，储油器内含油质量下降，离心力减小，供油速率降低，甚至不出油，造成供油不稳定；在低转速下，离心力不足以将油甩出，润滑效果不好。目前虽然具有采用固液复合润滑技术以弥补离心式被动供油器低速下润滑效果不良问题的方法，但该方法存在固态润滑和边界润滑之间的衔接空档，润滑效果仍不能完全满足工况要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主动式补充供油装置，实现在真空、失重的空间环境下，采用主动供油方式，在模糊控制系统的控制下，以雾化状态进行供油，以满足空间轴承长效润滑、微量补给要求的目的。为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种主动式补充供油装置，其应用于卫星飞轮和控制力矩陀螺的轴承组件，包含：储油结构、供油结构、若干个输油部件和雾化供油部件；每一所述输油部件连通所述储油结构和所述供油结构，以将存储于所述储油结构中的润滑油输送至所述供油结构中；所述雾化供油部件设置在所述供油结构内部，用于对所述供油结构内的润滑油进行雾化并喷向所述轴承组件的轴承滚道上。可选地，所述储油结构和所述供油结构设置在所述轴承组件的转动隔圈与静止隔圈之间，且均与所述静止隔圈过盈接触。可选地，所述储油结构和所述供油结构均相对于所述静止隔圈静止。可选地，所述供油结构为两个，分别位于所述储油结构的两端，且喷射位置与所述轴承组件的轴承滚道对应。可选地，所述储油结构设有储油腔，所述储油腔的储油量不小于4克，每一所述输油部件均位于所述储油腔内部；每一所述输油部件的两端端部分别对应贯穿所述储油结构的两端端部，以对应连通所述供油结构。可选地，每一所述输油部件为毛细管结构。可选地，所述雾化供油部件为压电陶瓷片；所述供油结构设有供油腔，所述压电陶瓷片位于所述供油腔内的润滑油表面上且与所述润滑油表面接触。可选地，所述压电陶瓷片上设有若干个通孔，所述润滑油经所述若干个通孔雾化喷出。可选地，所述若干个通孔的孔径尺寸为微米级。可选地，所述主动式补充供油装置还包含：控制电路模块，其与所述雾化供油部件电连接，位于所述卫星飞轮和控制力矩陀螺的飞轮控制电路上，用于根据所述卫星飞轮自身测量的所述卫星飞轮和控制力矩陀螺的驱动电机电流值、所述轴承的轴承温度和所述轴承的轴承振动信号，判断所述轴承滚道上的所述润滑油的膜状态，以控制补充供油时机和所需供油量。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术所提供的一种主动式补充供油装置，其应用于飞轮和控制力矩陀螺的轴承组件，包含：储油结构、供油结构、若干个输油部件和雾化供油部件；每一所述输油部件均连通(联通)所述储油结构和所述供油结构，以将存储于所述储油结构中的润滑油输送至所述供油结构中；所述雾化供油部件设置在所述供油结构内部，用于对所述供油结构内的润滑油进行雾化并喷向所述轴承组件的轴承滚道上。由此可知，本专利技术所设置的所述雾化供油部件将位于所述供油结构中的润滑油的表面能打散，而产生微小液滴，在动能作用下，实现对轴承润滑最需要的静止滚道(轴承滚道)微量补充雾化供油的目的，解决了现有技术中的被动式供油(离心式供油)所导致的一系列问题，例如：其连续供油所造成的供油利用率低、润滑油损耗大的问题；由于采用多孔质储油材料制备的储油器导致的润滑油真空挥发损耗的问题；随着润滑油的甩出，储油器内含油质量下降，离心力减小，供油速率降低，造成供油不稳定，甚至不出油的问题；由于在低转速下，离心力不足以将润滑油甩出，导致润滑效果不好的问题。(2)本专利技术所采用的每一所述输油部件为毛细管结构，由于在真空失重环境下，要在狭小结构空间内，实现可靠地润滑油输送，不适宜采用泵或者电机驱动装置，受失重条件限制，常规液压泵设计无法实现润滑油的运输，而电机驱动的可靠性设计难以保证。本专利技术采用毛细管结构连通储油腔和供油腔，作为输油装置，当液体与毛细管壁之间的附着力大于液体分子之间的内聚力时，液体就会沿着毛细管液面上升，发生毛细现象，将润滑油由储油结构输送至供油结构。由此，实现在真空、失重空间环境下，可利用毛细管材料的毛细现象，将所述润滑油从储油结构主动输送至供油结构内的目的，且简化了所述主动式补充供油装置的结构复杂度。(3)本专利技术所述储油结构设有储油腔，所述储油腔的储油量不小于4克，可以满足飞轮轴承15年以上需求；具体的，采用主动式供油方式给长寿命空间滚动轴承润滑，可将飞轮在轨工作寿命从5年延长至15年以上。(4)所述雾化供油部件为压电陶瓷片；所述供油结构设有供油腔，所述压电陶瓷片位于所述供油腔内的润滑油表面上且与所述润滑油表面接触。由此可知，由于其体积小，响应速度快，由此减小了主动供油装置体积和降低了结构复杂性，且选用压电陶瓷片，采用先进的激光打孔工艺，在其上打孔数个微孔，利用电子高频振荡，通过陶瓷片的高频谐振，将液体分子表面能(润滑油表面能)打散，而产生微小液滴，在动能和受挤压双重作用下，实现雾化供油。由于其具有一定动能，故可以指向一定方向实现雾化供油。即实现对轴承润滑最需要的静止滚道补充供油的目的。(5)本专利技术所提供的主动式补充供油装置还包含：控制电路模块，其与所述雾化供油部件电连接，位于所述卫星飞轮和控制力矩陀螺的飞轮控制电路上，用于根据所述卫星飞轮自身测量的所述卫星飞轮和控制力矩陀螺的驱动电机电流值、所述轴承的轴承温度和所述轴承的轴承振动信号，判断所述轴承滚道上的所述润滑油的膜状态，以控制补充供油时机和所需供油量。由此可知，本专利技术通过模糊控制算法实现轴承润滑补本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动式补充供油装置，其应用于卫星飞轮和控制力矩陀螺的轴承组件，其特征在于，包含：储油结构、供油结构、若干个输油部件和雾化供油部件；/n每一所述输油部件连通所述储油结构和所述供油结构，以将存储于所述储油结构中的润滑油输送至所述供油结构中；所述雾化供油部件设置在所述供油结构内部，用于对所述供油结构内的润滑油进行雾化并喷向所述轴承组件的轴承滚道。/n

【技术特征摘要】
1.一种主动式补充供油装置，其应用于卫星飞轮和控制力矩陀螺的轴承组件，其特征在于，包含：储油结构、供油结构、若干个输油部件和雾化供油部件；
每一所述输油部件连通所述储油结构和所述供油结构，以将存储于所述储油结构中的润滑油输送至所述供油结构中；所述雾化供油部件设置在所述供油结构内部，用于对所述供油结构内的润滑油进行雾化并喷向所述轴承组件的轴承滚道。


2.如权利要求1所述的主动式补充供油装置，其特征在于，所述储油结构和所述供油结构设置在所述轴承组件的转动隔圈与静止隔圈之间，且均与所述静止隔圈过盈接触。


3.如权利要求2所述的主动式补充供油装置，其特征在于，所述储油结构和所述供油结构均相对于所述静止隔圈静止。


4.如权利要求3所述的主动式补充供油装置，其特征在于，所述雾化供油部件为两个，分别位于所述储油结构的两端，且喷射位置与所述轴承组件的轴承滚道对应。


5.如权利要求1～4中任意一项所述的主动式补充供油装置，其特征在于，
所述储油结构设有储油腔，所述储油腔的储油量不小于4克，每一所述输油部件均位于所述储油腔内部；
每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：单题元，魏新生，王勇，孙丹峰，张云环，孙丹，王森，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31