一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置制造方法及图纸

技术编号：40557686 阅读：10 留言：0更新日期：2024-03-05 19:19

本发明专利技术提供了一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，包括接触头、六维力传感器和直线驱动部件，接触头的一端设有弧形凹槽，且弧形凹槽与气浮球体的外围轮廓相适应，接触头的另一端安装六维力传感器，六维力传感器的一端固定连接至直线驱动部件，直线驱动部件固定连接至固定位置或待检测航天器模拟器。本发明专利技术所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，采用气浮技术实现两个自由度平动和三个自由度转动，采用液力平衡方法实现一个自由度方向的随动和升降；采用直线驱动部件给气浮球轴承施加力矩，使得自主可控，替代了三轴模拟器全物理仿真中需要冷气推力控制姿态的问题；实现了气浮球轴承的力矩可测可调的功能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天器地面微重力模拟试验领域，尤其是涉及一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置。

技术介绍

1、随着人类太空探索技术的不断发展，探索规模的不断扩大，人类的活动已经不再局限于地球及近地空间，而是将眼光投向更为遥远的深空。航天任务不断发展，变化，对地面全物理仿真试验的需求也提出了新要求。航天器模拟器地面全物理仿真试验，三个转动自由度多用于气浮球轴承实现，目前气浮球轴承多用于航天器模拟器的全物理交会对接、姿态控制试验的验证中，因此对气浮球轴承的需求是承载大、摩擦力矩小、转动范围较小等特点。

2、对于一些结构机构的验证试验以及空间博弈的捕获试验中，需要释放三个轴的转动自由度，但是地面试验验证的重点侧重于结构的验证，对于三轴的转动摩擦力矩要求并不高，因此本专利技术设计了一种用于新型气浮球轴承的自动调节力矩装置，可对气浮球轴承施加摩擦力矩，施加的力及力矩可调可测，精准的控制地面试验中的变量，姿态可通过摩擦力矩实现自稳定，不需要冷气推力系统进行姿态的控制。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，以解决现有技术根据航天器结构结构及空间捕获等相关试验，在地面需进行三自由度模拟器的全物理仿真验证试验，传统的气浮球轴承可很好的释放三轴的转动自由度，但是由于气浮球轴承运行过程中，气膜的摩擦力很小，需要进行冷气推力系统控制三轴模拟器的姿态，使得地面试验系统较复杂的问题。

2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：</p>

3、一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，包括接触头、六维力传感器和直线驱动部件，接触头的一端设有弧形凹槽，且弧形凹槽与气浮球体的外围轮廓相适应，接触头的另一端安装六维力传感器，六维力传感器的一端固定连接至直线驱动部件，直线驱动部件固定连接至固定位置或待检测航天器模拟器。

4、进一步的，所述六维力传感器用于检测直线驱动部件活动端对气浮球体施加的轴向力矩以及气浮球体绕接触头转动的切向力矩。

5、进一步的，所述气浮球体外围分别设置上半球窝和下半球窝，上半球窝的一端和下半球窝的一端分别设有凹槽，气浮球体外围分别嵌设至凹槽内，且气浮球体外围与凹槽内壁设有缝隙，气浮球体外围固定连接至连接法兰，且连接法兰连接至外接注气设备，气浮球体外围均布喷气孔，外接注气设备依次通过法兰内部、气浮球体内部和喷气孔向缝隙内注入高压气体，所述高压气体在缝隙内形成均匀气膜。

6、进一步的，所述上半球窝或下半球窝上固定安装主体框架，直线驱动部件安装至主体框架上，上半球窝、下半球窝或主体框架固定连接至待检测航天器模拟器。

7、进一步的，所述直线驱动部件包括第一丝杠、第一驱动电机、第一螺母和限位轴，螺母外围转动套接至六维力传感器内圈，螺母上设有第一滑孔，主体框架上安装限位轴，限位轴滑动连接至第一滑孔，第一丝杠外围螺纹连接至第一螺母内圈，第一丝杠的一端固定连接至第一驱动电机的输出端，第一驱动电机固定安装至主体框架上。

8、进一步的，所述直线驱动部件是直线驱动器，直线驱动器的活动端固定连接至六维力传感器。

9、进一步的，所述直线驱动部件包括第二驱动电机，第二驱动电机固定连接至主体框架上，第二驱动电机的输出轴上设有凸台，主体框架上设有第二螺母，第二螺母内螺纹连接第二丝杠，第二丝杠的一端固定连接至六维力传感器的一端，第二丝杠的另一端设有与第二驱动电机输出轴配合的凹槽，且凸台为多边形结构，凹槽内圈轮廓与凸台相适应。

10、相对于现有技术，本专利技术所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置具有以下有益效果：

11、采用气浮技术实现两个自由度平动和三个自由度转动，采用液力平衡方法实现一个自由度方向的随动和升降；

12、采用直线驱动部件给气浮球轴承施加力矩，使得自主可控，替代了三轴模拟器全物理仿真中需要冷气推力控制姿态的问题；实现了气浮球轴承的力矩可测可调的功能；

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【技术保护点】

1.一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：包括接触头(3)、六维力传感器(2)和直线驱动部件(1)，接触头(3)的一端设有弧形凹槽，且弧形凹槽与气浮球(7)体的外围轮廓相适应，接触头(3)的另一端安装六维力传感器(2)，六维力传感器(2)的一端固定连接至直线驱动部件(1)，直线驱动部件(1)固定连接至固定位置或待检测航天器模拟器。

2.根据权利要求1所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：六维力传感器(2)用于检测直线驱动部件(1)活动端对气浮球(7)体施加的轴向力矩以及气浮球(7)体绕接触头(3)转动的切向力矩。

3.根据权利要求1所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：气浮球(7)体外围分别设置上半球窝(5)和下半球窝(6)，上半球窝(5)的一端和下半球窝(6)的一端分别设有凹槽，气浮球(7)体外围分别嵌设至凹槽内，且气浮球(7)体外围与凹槽内壁设有缝隙，气浮球(7)体外围固定连接至连接法兰(8)，且连接法兰(8)连接至外接注气设备，气浮球(7)体外围均布喷气孔，外接注气设备依次通过法兰内部、气浮球(7)体内

4.根据权利要求3所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：上半球窝(5)或下半球窝(6)上固定安装主体框架(4)，直线驱动部件(1)安装至主体框架(4)上，上半球窝(5)、下半球窝(6)或主体框架(4)固定连接至待检测航天器模拟器。

5.根据权利要求1所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：直线驱动部件(1)包括第一丝杠(11)、第一驱动电机(12)、第一螺母(13)和限位轴(14)，螺母外围转动套接至六维力传感器(2)内圈，螺母上设有第一滑孔，主体框架(4)上安装限位轴(14)，限位轴(14)滑动连接至第一滑孔，第一丝杠(11)外围螺纹连接至第一螺母(13)内圈，第一丝杠(11)的一端固定连接至第一驱动电机(12)的输出端，第一驱动电机(12)固定安装至主体框架(4)上。

6.根据权利要求1所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：直线驱动部件(1)是直线驱动器，直线驱动器的活动端固定连接至六维力传感器(2)。

7.根据权利要求1所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：直线驱动部件(1)包括第二驱动电机，第二驱动电机固定连接至主体框架(4)上，第二驱动电机的输出轴上设有凸台，主体框架(4)上设有第二螺母，第二螺母内螺纹连接第二丝杠，第二丝杠的一端固定连接至六维力传感器(2)的一端，第二丝杠的另一端设有与第二驱动电机输出轴配合的凹槽，且凸台为多边形结构，凹槽内圈轮廓与凸台相适应。

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【技术特征摘要】

4.根据权利要求3所述的一种用于气浮球轴承的自动调节力矩装置，其特征在于：上半球窝(5)或下半球窝(6)上固定安...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海腾，李占芯，张烁，关志伟，李瑜，侯玮杰，
申请(专利权)人：天津航天机电设备研究所，
类型：发明
国别省市：

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