大扬程气浮高精度重力卸荷装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地面微重力模拟实验平台的航空宇航技术领域。
【背景技术】
[0002] 为降低宇航设备的开发成本，提高可靠性，缩短研发周期，需要在研发过程中或发 射前在地面上对设备功能、性能指标、工作可靠性、操作流程、故障模式与应对措施等设备 全寿命周期内可能面对的所有问题进行尽可能的和高效率的验证，以帮助设计人员尽早发 现设计缺陷并修改、验证，并帮助操作人员和管理人员制定合理的操作流程，可靠的意外情 况应对措施，熟悉操作过程。然而，由于宇航设备的结构设计与材料使用大多要适应低发射 负载要求和低重力工作环境，所需要在地球重力环境中模拟在太空中微重力或低重力的工 作状态。
[0003] 地面微重力模拟的主要方法有计算机仿真和半物理实验的方法，但是依赖于计算 机仿真的方案往往不能够准确反映出实际的环境。半物理实验的方法主要有落塔法、水浮 法、悬吊法、气浮法等。"气浮法"的代表设备是各种气浮平台。原理是利用气体浮力将待测 物于光滑的水平面上托起维持低重力环境。气体由平面止推气浮轴承喷出后，通过改变节 流孔气体压力，使被测工件保持悬浮状态。上世纪60年代，欧洲空间局已经建立气浮平台 来研宄低重力系统。气浮法的优点在于它的精度高，可靠性强，并且成本较低，但缺点在于 它只能实现二维平面内的实验，最多5个运动自由度。对于例如巡视车可能遇到的越障，爬 坡情况无法做出有效的评价。气浮设备的供气管路、排气推力、气瓶在工作中的质量变化都 是可能影响实验的因素，此类系统在设计时应尽量减小或避免这些因素的影响。气浮设备 多种多样，是减小环境摩擦、振动影响的有力工具，但单纯使用气浮技术难以实现多自由的 运动模拟，因而气浮平台技术一般都是忽略最困难的一个自由度，即垂直方向的。因此，将 基于气浮法的微重力模拟设备与悬吊法重力卸荷相结合，实现大扬程、高精度、多功能的重 力卸荷设备是非常重要的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种大扬程气浮高精度重力卸荷装置，是为了解决现有微重 力及低重力模拟设备技术存在不足的问题。
[0005] 所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种大扬程气浮高精度重力卸荷装 置，它包括底座1、码盘式小功率电动机2、小量程扭矩传感器3、第一气浮轴承4、大直径卷 筒5、小直径卷筒6、第二气浮轴承7、单边气浮常闭离合器8、大量程扭矩传感器9、减速器 10、制动器11、码盘式大功率电动机12、往复式滑动平台13、第一滑轮14、第二滑轮15、第三 滑轮16、配重块17、第一吊索绳18、第二吊索绳19 ; 所述大直径卷筒5的右端面与小直径卷筒6的左端面同轴连接；大直径卷筒5的左侧 轴通过第一气浮轴承4转动安装在底座1上，小直径卷筒6的右侧轴通过第二气浮轴承7 转动安装在底座1上，码盘式小功率电动机2、码盘式大功率电动机12、单边气浮常闭离合 器8、第三滑轮16、减速器10和制动器11都安装在底座1上，使码盘式小功率电动机2的 输出转轴通过小量程扭矩传感器3与大直径卷筒5的左侧轴同轴传动连接；使码盘式大功 率电动机12的输出转轴通过减速器10、大量程扭矩传感器9、单边气浮常闭离合器8与小 直径卷筒6的右侧轴传动连接；在码盘式大功率电动机12的输出转轴上安装有制动器11 ; 第一吊索绳18缠绕在大直径卷筒5的绳槽内，第二吊索绳19缠绕小直径卷筒6的绳槽内； 大直径卷筒5的绳槽节距与小直径卷筒6的绳槽节距相等；往复式滑动平台总成13安装在 底座1上，第一滑轮14和第二滑轮15都安装在往复式滑动平台总成13的滑动平台上，当 往复式滑动平台总成13按大直径卷筒5的轴向移动工作时，使第一吊索绳18在水平切线 出大直径卷筒5的绳槽后能直接进入第一滑轮14的滑轮槽内，使第一吊索绳18水平向下 折弯90度，实现垂直悬吊被测工件20 ;同时也使第二吊索绳19在水平切线出小直径卷筒6 的绳槽后能直接进入第二滑轮15的滑轮槽内，然后再通过第三滑轮16变换方向使第二吊 索绳19垂直向下悬吊配重块17。
[0006] 本发明相对现有技术具有如下有益效果：本装置结构紧凑，由于引入了多种气浮 设备，减小了系统部件运动的阻尼，消除了部件振动的影响，精度高，可靠性强，并且成本较 低；采用大小两个电机，即起重电机与平衡电机，控制吊索的悬吊运动，既可分别用于不同 工作模式，也可按照粗调微调的分工协同运动。滑动支架的运动可以始终保证吊索沿直线 由线槽引出，平滑进入滑轮槽，无额外摩擦干扰。大电机在离合器分离后伺服跟踪小电机运 动，使离合器输出端与输入端的相对转速近似为〇。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是图1的俯视结构示意图； 图3是【具体实施方式】二的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]
【具体实施方式】一：结合图1、图2所不，它包括底座1、码盘式小功率电动机2、小量 程扭矩传感器3、第一气浮轴承4、大直径卷筒5、小直径卷筒6、第二气浮轴承7、单边气浮常 闭离合器8、大量程扭矩传感器9、减速器10、制动器11、码盘式大功率电动机12、往复式滑 动平台总成13、第一滑轮14、第二滑轮15、第三滑轮16、配重块17、第一吊索绳18、第二吊 索绳19 ; 所述大直径卷筒5的右端面与小直径卷筒6的左端面同轴连接；大直径卷筒5的左侧 轴通过第一气浮轴承4转动安装在底座1上，小直径卷筒6的右侧轴通过第二气浮轴承7 转动安装在底座1上，码盘式小功率电动机2、码盘式大功率电动机12、单边气浮常闭离合 器8、第三滑轮16、减速器10和制动器11都安装在底座1上，使码盘式小功率电动机2的 输出转轴通过小量程扭矩传感器3与大直径卷筒5的左侧轴同轴传动连接；使码盘式大功 率电动机12的输出转轴通过减速器10、大量程扭矩传感器9、单边气浮常闭离合器8与小 直径卷筒6的右侧轴传动连接；在码盘式大功率电动机12的输出转轴上安装有制动器11 ; 第一吊索绳18缠绕在大直径卷筒5的绳槽内，第二吊索绳19缠绕小直径卷筒6的绳槽内； 大直径卷筒5的绳槽节距与小直径卷筒6的绳槽节距相等；往复式滑动平台总成13安装在 底座1上，第一滑轮14和第二滑轮15都安装在往复式滑动平台总成13的滑动平台上，当 往复式滑动平台总成13按大直径卷筒5的轴向移动工作时，使第一吊索绳18在水平切线 出大直径卷筒5的绳槽后能直接进入第一滑轮14的滑轮槽内，使第一吊索绳18水平向下 折弯90度，实现垂直悬吊被测工件20 ;同时也使第二吊索绳19在水平切线出小直径卷筒6 的绳槽后能直接进入第二滑轮15的滑轮槽内，然后再通过第三滑轮16变换方向使第二吊 索绳19垂直向下悬吊配重块17。
[0009] 所述大直径卷筒5的直径大于小直径卷筒6的直径。
[0010]当本装置工作在低重力模拟和零重力非悬空运动模拟场景下，配重块17的质量 小于实际质量或为零质量。
[0011] 往复式滑动平台总成13可为齿轮齿条式往复机构总成或丝杠螺母式往复机构总 成。
[0012] 所述码盘式小功率电动机2的型号为C041 ;小量程扭矩传感器3的型