大揚程氣浮高精度重力卸荷裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于地面微重力模擬實驗平臺的航空宇航技術領域。
【背景技術】
[0002] 為降低宇航設備的開發(fā)成本，提高可靠性，縮短研發(fā)周期，需要在研發(fā)過程中或發(fā) 射前在地面上對設備功能、性能指標、工作可靠性、操作流程、故障模式與應對措施等設備 全壽命周期內可能面對的所有問題進行盡可能的和高效率的驗證，以幫助設計人員盡早發(fā) 現(xiàn)設計缺陷并修改、驗證，并幫助操作人員和管理人員制定合理的操作流程，可靠的意外情 況應對措施，熟悉操作過程。然而，由于宇航設備的結構設計與材料使用大多要適應低發(fā)射 負載要求和低重力工作環(huán)境，所需要在地球重力環(huán)境中模擬在太空中微重力或低重力的工 作狀態(tài)。
[0003] 地面微重力模擬的主要方法有計算機仿真和半物理實驗的方法，但是依賴于計算 機仿真的方案往往不能夠準確反映出實際的環(huán)境。半物理實驗的方法主要有落塔法、水浮 法、懸吊法、氣浮法等。"氣浮法"的代表設備是各種氣浮平臺。原理是利用氣體浮力將待測 物于光滑的水平面上托起維持低重力環(huán)境。氣體由平面止推氣浮軸承噴出后，通過改變節(jié) 流孔氣體壓力，使被測工件保持懸浮狀態(tài)。上世紀60年代，歐洲空間局已經建立氣浮平臺 來研宄低重力系統(tǒng)。氣浮法的優(yōu)點在于它的精度高，可靠性強，并且成本較低，但缺點在于 它只能實現(xiàn)二維平面內的實驗，最多5個運動自由度。對于例如巡視車可能遇到的越障，爬 坡情況無法做出有效的評價。氣浮設備的供氣管路、排氣推力、氣瓶在工作中的質量變化都 是可能影響實驗的因素，此類系統(tǒng)在設計時應盡量減小或避免這些因素的影響。氣浮設備 多種多樣，是減小環(huán)境摩擦、振動影響的有力工具，但單純使用氣浮技術難以實現(xiàn)多自由的 運動模擬，因而氣浮平臺技術一般都是忽略最困難的一個自由度，即垂直方向的。因此，將 基于氣浮法的微重力模擬設備與懸吊法重力卸荷相結合，實現(xiàn)大揚程、高精度、多功能的重 力卸荷設備是非常重要的。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種大揚程氣浮高精度重力卸荷裝置，是為了解決現(xiàn)有微重 力及低重力模擬設備技術存在不足的問題。
[0005] 所述的目的是通過以下方案實現(xiàn)的：所述的一種大揚程氣浮高精度重力卸荷裝 置，它包括底座1、碼盤式小功率電動機2、小量程扭矩傳感器3、第一氣浮軸承4、大直徑卷 筒5、小直徑卷筒6、第二氣浮軸承7、單邊氣浮常閉離合器8、大量程扭矩傳感器9、減速器 10、制動器11、碼盤式大功率電動機12、往復式滑動平臺13、第一滑輪14、第二滑輪15、第三 滑輪16、配重塊17、第一吊索繩18、第二吊索繩19 ; 所述大直徑卷筒5的右端面與小直徑卷筒6的左端面同軸連接；大直徑卷筒5的左側 軸通過第一氣浮軸承4轉動安裝在底座1上，小直徑卷筒6的右側軸通過第二氣浮軸承7 轉動安裝在底座1上，碼盤式小功率電動機2、碼盤式大功率電動機12、單邊氣浮常閉離合 器8、第三滑輪16、減速器10和制動器11都安裝在底座1上，使碼盤式小功率電動機2的 輸出轉軸通過小量程扭矩傳感器3與大直徑卷筒5的左側軸同軸傳動連接；使碼盤式大功 率電動機12的輸出轉軸通過減速器10、大量程扭矩傳感器9、單邊氣浮常閉離合器8與小 直徑卷筒6的右側軸傳動連接；在碼盤式大功率電動機12的輸出轉軸上安裝有制動器11 ; 第一吊索繩18纏繞在大直徑卷筒5的繩槽內，第二吊索繩19纏繞小直徑卷筒6的繩槽內； 大直徑卷筒5的繩槽節(jié)距與小直徑卷筒6的繩槽節(jié)距相等；往復式滑動平臺總成13安裝在 底座1上，第一滑輪14和第二滑輪15都安裝在往復式滑動平臺總成13的滑動平臺上，當 往復式滑動平臺總成13按大直徑卷筒5的軸向移動工作時，使第一吊索繩18在水平切線 出大直徑卷筒5的繩槽后能直接進入第一滑輪14的滑輪槽內，使第一吊索繩18水平向下 折彎90度，實現(xiàn)垂直懸吊被測工件20 ;同時也使第二吊索繩19在水平切線出小直徑卷筒6 的繩槽后能直接進入第二滑輪15的滑輪槽內，然后再通過第三滑輪16變換方向使第二吊 索繩19垂直向下懸吊配重塊17。
[0006] 本發(fā)明相對現(xiàn)有技術具有如下有益效果：本裝置結構緊湊，由于引入了多種氣浮 設備，減小了系統(tǒng)部件運動的阻尼，消除了部件振動的影響，精度高，可靠性強，并且成本較 低；采用大小兩個電機，即起重電機與平衡電機，控制吊索的懸吊運動，既可分別用于不同 工作模式，也可按照粗調微調的分工協(xié)同運動?；瑒又Ъ艿倪\動可以始終保證吊索沿直線 由線槽引出，平滑進入滑輪槽，無額外摩擦干擾。大電機在離合器分離后伺服跟蹤小電機運 動，使離合器輸出端與輸入端的相對轉速近似為〇。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖； 圖2是圖1的俯視結構示意圖； 圖3是【具體實施方式】二的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0008]
【具體實施方式】一：結合圖1、圖2所不，它包括底座1、碼盤式小功率電動機2、小量 程扭矩傳感器3、第一氣浮軸承4、大直徑卷筒5、小直徑卷筒6、第二氣浮軸承7、單邊氣浮常 閉離合器8、大量程扭矩傳感器9、減速器10、制動器11、碼盤式大功率電動機12、往復式滑 動平臺總成13、第一滑輪14、第二滑輪15、第三滑輪16、配重塊17、第一吊索繩18、第二吊 索繩19 ; 所述大直徑卷筒5的右端面與小直徑卷筒6的左端面同軸連接；大直徑卷筒5的左側 軸通過第一氣浮軸承4轉動安裝在底座1上，小直徑卷筒6的右側軸通過第二氣浮軸承7 轉動安裝在底座1上，碼盤式小功率電動機2、碼盤式大功率電動機12、單邊氣浮常閉離合 器8、第三滑輪16、減速器10和制動器11都安裝在底座1上，使碼盤式小功率電動機2的 輸出轉軸通過小量程扭矩傳感器3與大直徑卷筒5的左側軸同軸傳動連接；使碼盤式大功 率電動機12的輸出轉軸通過減速器10、大量程扭矩傳感器9、單邊氣浮常閉離合器8與小 直徑卷筒6的右側軸傳動連接；在碼盤式大功率電動機12的輸出轉軸上安裝有制動器11 ; 第一吊索繩18纏繞在大直徑卷筒5的繩槽內，第二吊索繩19纏繞小直徑卷筒6的繩槽內； 大直徑卷筒5的繩槽節(jié)距與小直徑卷筒6的繩槽節(jié)距相等；往復式滑動平臺總成13安裝在 底座1上，第一滑輪14和第二滑輪15都安裝在往復式滑動平臺總成13的滑動平臺上，當 往復式滑動平臺總成13按大直徑卷筒5的軸向移動工作時，使第一吊索繩18在水平切線 出大直徑卷筒5的繩槽后能直接進入第一滑輪14的滑輪槽內，使第一吊索繩18水平向下 折彎90度，實現(xiàn)垂直懸吊被測工件20 ;同時也使第二吊索繩19在水平切線出小直徑卷筒6 的繩槽后能直接進入第二滑輪15的滑輪槽內，然后再通過第三滑輪16變換方向使第二吊 索繩19垂直向下懸吊配重塊17。
[0009] 所述大直徑卷筒5的直徑大于小直徑卷筒6的直徑。
[0010]當本裝置工作在低重力模擬和零重力非懸空運動模擬場景下，配重塊17的質量 小于實際質量或為零質量。
[0011] 往復式滑動平臺總成13可為齒輪齒條式往復機構總成或絲杠螺母式往復機構總 成。
[0012] 所述碼盤式小功率電動機2的型號為C041 ;小量程扭矩傳感器3的型