本發(fā)明具體涉及一種航天軸承固定裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在航天衛(wèi)星各類載荷中，難以避免使用大量各種類型的運動機構(gòu)；而運動機構(gòu)較為通用的方案中多數(shù)會使用到軸承，但是軸承的固定，對航天軸系結(jié)構(gòu)的精度、預(yù)緊力、摩擦力矩、環(huán)境適應(yīng)性以及在軌可靠性均有很大的影響。

2、隨著航天技術(shù)的發(fā)展，要求運動機構(gòu)越來越緊湊，而航天軸系結(jié)構(gòu)的固定受限于運動機構(gòu)的空間限制，其不能通過端蓋固定，只能通過螺母、卡簧等固定。卡簧的可靠度又遠遠低于螺母固定的可靠度。

3、常規(guī)的航天軸系結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸、軸承座、外隔圈、內(nèi)隔圈、軸承、軸承鎖緊螺母以及軸承端蓋。其中外隔圈、內(nèi)隔圈會因為其厚度不同對軸承進行預(yù)緊，也可直接通過軸承自身內(nèi)圈與外圈控制。軸承鎖緊螺母和軸承端蓋分別用于固定軸承的內(nèi)圈和外圈，限制其軸向竄動。軸承端蓋也可以用類似結(jié)構(gòu)的軸承鎖緊螺母替代。常規(guī)裝配中，對軸承鎖緊螺母利用開口扭矩扳手固定，一般根據(jù)裝配人員的手感以及軸系的運轉(zhuǎn)順暢度，判斷軸承鎖緊螺母是否擰緊到位。此種方法使得軸承的裝配過程不受控，裝配結(jié)果的優(yōu)劣完全取決于是否有足夠經(jīng)驗的操作人員，且會使得航天軸系結(jié)構(gòu)的一致性不能保證，加大了裝配風(fēng)險與在軌風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有航天軸系結(jié)構(gòu)在裝配過程中不受控，導(dǎo)致運動機構(gòu)的一致性不能保證，存在裝配風(fēng)險與在軌風(fēng)險的技術(shù)問題，而提供了一種航天軸承固定裝置及方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種航天軸承固定裝置，用于將軸承安裝于轉(zhuǎn)軸上；其特殊之處在于：包括外隔圈、內(nèi)隔圈、軸承鎖緊螺母、接口件、扭矩扳手、角度刻度盤以及角度指針；

4、轉(zhuǎn)軸一端的外壁上設(shè)置有定位臺階，定位臺階用于設(shè)置軸承并限位；

5、外隔圈、內(nèi)隔圈由外至內(nèi)依次同軸套設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，且位于兩個軸承之間；

6、軸承鎖緊螺母套設(shè)在轉(zhuǎn)軸另一端，接口件一端固定套設(shè)在軸承鎖緊螺母的外側(cè)，軸承鎖緊螺母用于將軸承、外隔圈以及內(nèi)隔圈壓緊；

7、扭矩扳手上設(shè)置有棘爪頭、力矩刻度和力矩調(diào)節(jié)旋鈕；棘爪頭的外側(cè)壁與接口件另一端內(nèi)側(cè)壁相適配；

8、力矩刻度用于顯示軸承鎖緊螺母的擰緊力矩；力矩調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)力矩刻度；

9、角度刻度盤可旋轉(zhuǎn)套設(shè)于扭矩扳手的套筒上；

10、角度指針的一端與棘爪頭的外壁固連，另一端用于指示軸承鎖緊螺母的旋轉(zhuǎn)角度，且角度指針的位置與角度刻度盤上的刻度相對應(yīng)。

11、進一步地，所述接口件包括依次同軸連接的第一接口件與第二接口件以及用于連接第一接口件、第二接口件的連接環(huán)板；第一接口件內(nèi)設(shè)置有與軸承鎖緊螺母的外側(cè)壁相適配的內(nèi)孔，第一接口件通過內(nèi)孔與軸承鎖緊螺母外側(cè)連接；第二接口件內(nèi)設(shè)置有與棘爪頭相適配的矩形孔，第二接口件通過矩形孔與棘爪頭連接；角度刻度盤可旋轉(zhuǎn)設(shè)置于第二接口件外壁上，角度指針的一端與第二接口件固連。

12、進一步地，所述還包括鋼珠；

13、角度刻度盤的內(nèi)圈設(shè)置有與鋼珠相適配的第一球形凹槽；套筒的外圓周上設(shè)置有與鋼珠相適配的第二球形凹槽；鋼珠設(shè)置于第一球形凹槽與第二球形凹槽中，用于帶動角度刻度盤沿套筒的外圓周轉(zhuǎn)動；

14、或者，還包括轉(zhuǎn)動軸承；轉(zhuǎn)動軸承外圈與角度刻度盤的內(nèi)圈固連，轉(zhuǎn)動軸承內(nèi)圈與套筒的外圓周固連；轉(zhuǎn)動軸承用于帶動角度刻度盤沿套筒的外圓周轉(zhuǎn)動。

15、進一步地，還包括軸承座與防松膠；軸承座同軸套設(shè)于轉(zhuǎn)軸外側(cè)；軸承座的內(nèi)徑大于第一接口件的外徑；軸承、外隔圈與內(nèi)隔圈均位于軸承座與轉(zhuǎn)軸之間；防松膠涂覆于軸承鎖緊螺母與轉(zhuǎn)軸之間。

16、進一步地，還包括軸承端蓋；軸承端蓋套設(shè)于轉(zhuǎn)軸一端，且與軸承座連接；軸承端蓋的內(nèi)徑大于等于軸承的外圈內(nèi)徑。

17、本發(fā)明還提供了一種航天軸承固定方法，基于上述航天軸承固定裝置，其特殊之處在于，包括以下步驟：

18、1】確定航天軸承固定裝置的推薦擰緊力矩m1；

19、2】計算軸承鎖緊螺母的第一擰緊力矩m2；

20、3】比較推薦擰緊力矩m1和第一擰緊力矩m2；

21、若m1＞m2，則軸承鎖緊螺母的第二擰緊力矩m＝m2；否則，軸承鎖緊螺母的第二擰緊力矩m＝m1；

22、4】計算軸承鎖緊螺母的旋轉(zhuǎn)角度θ；

23、5】利用力矩調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整力矩刻度，使得力矩刻度值與軸承鎖緊螺母的第二擰緊力矩m值一致；

24、6】利用扭矩扳手通過接口件旋轉(zhuǎn)軸承鎖緊螺母，使得角度指針在角度刻度盤上的旋轉(zhuǎn)角度相對值等于軸承鎖緊螺母的旋轉(zhuǎn)角度θ時，或達到軸承鎖緊螺母的第二擰緊力矩m值扭矩扳手發(fā)出咔噠聲時，完成航天軸承固定。

25、進一步地，步驟2】具體為：

26、2.1、計算軸承的許用變形δl：

27、δl＝k3×dw

28、式中，k3為許用變形的比例系數(shù)，dw為軸承的鋼球直徑；

29、2.2、確定軸承的許用變形δl對應(yīng)的最大軸向載荷f；

30、2.3、計算軸承鎖緊螺母的第一擰緊力矩m2：

31、

32、式中：d為軸承鎖緊螺母的公稱直徑；k1為與軸承鎖緊螺母和轉(zhuǎn)軸材料本身、粗糙度、潤滑狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)；k2為與防松膠的類型、狀態(tài)、用量相關(guān)的系數(shù)。

33、進一步地，步驟4】具體為：

34、根據(jù)軸承鎖緊螺母的螺距p，通過下式計算軸承鎖緊螺母的旋轉(zhuǎn)角度θ：

35、

36、式中，k4為軸承鎖緊螺母的壓緊量。

37、進一步地，步驟5】還包括：

38、調(diào)整角度刻度盤，使角度指針與角度刻度盤上的0度位置對齊；

39、步驟2.2中，軸承許用變形δl對應(yīng)的最大軸向載荷f采用有限元分析確定。

40、進一步地，還包括步驟7】：

41、拆掉第一接口件，在軸承鎖緊螺母與轉(zhuǎn)軸外圍涂抹標(biāo)識膠，用于輔助固定軸承鎖緊螺母與轉(zhuǎn)軸。

42、本發(fā)明的有益效果：

43、1、本發(fā)明一種航天軸承固定裝置，通過軸承鎖緊螺母、接口件、扭矩扳手、角度刻度盤以及角度指針，使得航天軸系的裝配過程受控，不會受操作人員、操作工具、材料特性的不同影響而導(dǎo)致裝配過程不受控制，提高了航天軸系的可靠性。

44、2、本發(fā)明一種航天軸承固定裝置，利用扭矩扳手與角度刻度盤以及角度指針配合，實現(xiàn)角度控制和力矩控制，同時解決了限制旋轉(zhuǎn)角度和限制力矩值的問題。

45、3、本發(fā)明一種航天軸承固定方法，優(yōu)化了軸承固定工藝，量化了軸承固定數(shù)值，其中軸承鎖緊螺母的固定采用了多參數(shù)結(jié)合的方法，且進行了角度和力矩的量化，使得裝配過程可控，避免因控制單一參數(shù)操作或者不進行數(shù)值量化控制，使得過程不可控。

46、4、本發(fā)明一種航天軸承固定方法，確定了軸承鎖緊螺母的工藝路線，可根據(jù)實際情況對角度和力矩進行調(diào)整，使得該方法具有普適性。

技術(shù)特征：

1.一種航天軸承固定裝置，用于將軸承(5)安裝于轉(zhuǎn)軸(1)上；其特征在于：包括外隔圈(3)、內(nèi)隔圈(4)、軸承鎖緊螺母(6)、接口件(8)、扭矩扳手、角度刻度盤(10)以及角度指針(13)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天軸承固定裝置，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種航天軸承固定裝置，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種航天軸承固定裝置，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種航天軸承固定裝置，其特征在于：

6.一種航天軸承固定方法，基于權(quán)利要求1至5任一所述一種航天軸承固定裝置，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種航天軸承固定方法，其特征在于，步驟2】具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種航天軸承固定方法，其特征在于，步驟4】具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一所述一種航天軸承固定方法，其特征在于，步驟5】還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種航天軸承固定方法，其特征在于，還包括步驟7】：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明具體涉及一種航天軸承固定裝置及方法，解決現(xiàn)有航天軸系結(jié)構(gòu)在裝配過程中不受控，導(dǎo)致運動機構(gòu)的一致性不能保證，存在裝配風(fēng)險與在軌風(fēng)險的技術(shù)問題。本發(fā)明一種航天軸承固定裝置，包括外隔圈、內(nèi)隔圈、軸承鎖緊螺母、接口件、扭矩扳手、角度刻度盤以及角度指針；轉(zhuǎn)軸上設(shè)有定位臺階，用于設(shè)置軸承并限位；軸承鎖緊螺母用于將軸承、外隔圈以及內(nèi)隔圈壓緊；角度指針用于指示軸承鎖緊螺母的旋轉(zhuǎn)角度，且角度指針的位置與角度刻度盤相對應(yīng)。本發(fā)明方法，優(yōu)化了軸承固定工藝，量化了軸承固定數(shù)值，其中軸承鎖緊螺母的固定采用了多參數(shù)結(jié)合的方法，且進行了角度和力矩的量化，使得裝配過程可控。

技術(shù)研發(fā)人員：郝雄波,張昕,李思遠,楊賓宏,楊星瑤,柯善良,汝靜
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5