[发明专利]空间动量轮轴承摩擦力矩试验机及其试验方法

说明书

本发明提供了一种空间动量轮轴承摩擦力矩试验机及其试验方法，由驱动模块、力矩模块组成；力矩模块包含有力矩标定块、标定轴、力矩测量装置。试验机处于标定模式时，标定轴安装在驱动轴和力矩测量装置之间，驱动轴不转动，仅由力矩标定装置施加轴向力矩M₁，然后力矩模块对标定轴加载竖直方向的力矩M₂，获得此时力矩测量装置得到的轴向力矩M₁’，根据不同M₂下M₁和M₁’之间的关系完成标定。测量模式时，驱动轴转动带动飞轮旋转，力矩模块输出竖直方向的力矩M₂并测得力矩M₁’，根据标定结果获得实际轴向摩擦力矩M₁，有效消除力矩M₂对测量结果带来的误差。本发明可实现航天卫星姿态调节系统中动量轮的工况模拟，从而对动量轮进行摩擦力矩测量试验。

技术领域

本发明涉及动量轮的性能测试，具体涉及到一种空间动量轮轴承摩擦力矩试验机及其试验方法。

背景技术

动量轮是航天卫星姿态调节的重要执行机构，面向航天器姿态与轨道控制性能增长需求，飞轮轴承组件传统润滑方案已经不能满足可靠性和寿命增长要求，空间长效润滑问题已经成为航天器寿命的主要制约因素。因此需要开发动量轮轴承摩擦力矩试验机研究动量轮在长期运行工况下的轴承摩擦力矩变化情况。

综合考虑动量轮的低真空工作环境、工作过程受到与旋转轴正交的扭矩、旋转轴不动飞轮转动等特点，本发明提出一种动量轮轴承摩擦力矩测量试验装置，旨在模拟航天动量轮的实际工况进行摩擦力矩试验，获得动量轮摩擦力矩不同工况下的变化特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴承摩擦力矩试验机，可用于轴承摩擦力矩测量。其模拟工况适用于常见航天动量轮，包括真空环境、轴承受到与旋转轴正交的扭矩载荷、旋转轴不动飞轮转动等工况，支持航天动量轮的研制和改进。为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种空间动量轮轴承摩擦力矩试验机，所述动量轮包含有飞轮以及横向穿过飞轮中心穿装孔的转轴，所述空间动量轮轴承摩擦力矩试验机安装在真空腔体内，所述空间动量轮轴承摩擦力矩试验机由驱动模块、力矩模块组成；

所述驱动模块包含有一水平布置的驱动轴，所述驱动轴通过支撑装置固定在工作台上；

装夹模块由同轴连接的第一、第二联轴器构成；

力矩模块包含有力矩标定块、标定轴、力矩测量装置、十字交叉导轨、测量转动座和测量基座，

力矩标定块可拆卸的安装在工作台上以加载标定力矩至驱动轴，标定轴可拆卸的连接在驱动轴端部和力矩测量装置之间，力矩测量装置通过十字交叉导轨固定在测量转动座上，测量转动座固定在测量基座上，测量基座底部通过位置调节机构固定在工作台上表面，测量转动座通过转动副与砝码相连，所述动量轮可拆卸的连接在驱动轴和力矩测量装置之间用于替换所述标定轴，通过添减砝码实现对动量轮的恒定力矩标定；

其中，所述标定轴的两端与驱动轴和力矩测量装置均刚性连接，所述动量轮的一端通过飞轮与驱动轴刚性连接，且动量轮的另一端通过转轴与力矩测量装置刚性连接。

进一步的，驱动轴通过装夹模块与标定轴或者飞轮连接，所述装夹模块由同轴连接的第一、第二联轴器构成，第一联轴器与驱动轴同轴固定连接，第二联轴器与标定轴或者飞轮同轴固定连接；驱动轴通过装夹模块带动飞轮转动。

进一步的，转轴或者标定轴通过力矩传递机构与力矩测量装置相连，所述力矩传递机构包含有力矩传递盘和力矩传递块，力矩传递盘靠近力矩传递块的一端固定有两个螺栓滚轮，力矩传递盘一端通过第三联轴器与标定轴或者动量轮的转轴相连，位于力矩传递盘上的螺栓滚轮通过力矩传递块连接力矩测量装置，力矩传递块轴向滑动位于两个螺栓滚轮之间。

进一步的，所述力矩模块通过左右两组转动副与测量基座连接，