[发明专利]一种基于空气弹簧的恒力装置及其使用方法

说明书

一种基于空气弹簧的恒力装置，包括机构转接件(1)、缸体(2)等；机构转接件(1)安装在缸体(2)一端，缸体(2)另一端安装气浮支撑挡块(10)；气悬浮式活塞(3)安装在缸体(2)内；气浮支座(5)固定安装在缸体(2)内，气浮支座(5)轴向通过气浮支撑挡块(10)进行限位，活塞杆件(4)一端连接气悬浮式活塞(3)，另一端依次穿过气浮支座(5)、气浮支撑挡块(10)后，通过螺杆(6)连接气浮轴承(7)；第一进气塞(8)、第二进气塞(9)分别安装在气悬浮式活塞(3)两侧的缸体(2)侧壁上。本发明基于气压控制且具有一定承载能力，为一种低刚度、低阻尼及低摩擦的空气恒力装置。

技术领域

本发明涉及一种恒力装置。

背景技术

为了保证空间机构地面装调及试验的真实性，需要在地面上模拟空间微重力环境。在地面进行空间机构装调测试时，除了要保证机构处于微重力状态外，还要求机构处于自由状态。

目前，空间机构地面微重力模拟采用重力卸载工装补偿重力的方式实现微重力状态模拟，在实现在微重力的同时引入了约束或外干扰，严重影响产品的振动模态；同时引入过多附加质量，也会影响空间机构的频率振动特性。因此，空间机构地面装调测试需要实现“自由—自由”的边界条件，模拟产品在空间中无约束状态，这就要求微重力模拟设备具有一定承载能力的同时具有低刚度、低阻尼、低摩擦且在运动方向上具有一定的行程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供一种基于空气弹簧的恒力装置，解决现有重力卸载工装在实现空间机构地面装调测试微重力模拟过程中，引入外界约束及附加质量的不足，本发明基于气压控制且具有一定承载能力，为一种低刚度、低阻尼及低摩擦的空气恒力装置。

本发明所采用的技术方案是：一种基于空气弹簧的恒力装置，包括机构转接件、缸体、气悬浮式活塞、活塞杆件、气浮支座、螺杆、气浮轴承、第一进气塞、第二进气塞及气浮支撑挡块；机构转接件安装在缸体一端，缸体另一端安装气浮支撑挡块；气悬浮式活塞为中空式腔体结构，安装在缸体内，径向分布有若干节流孔，轴向分布有若干条节流孔供气通道；气浮支座固定安装在缸体内，气浮支座轴向通过气浮支撑挡块进行限位；气浮支座轴向分布有若干条节流孔供气通道，径向分布有若干节流孔，沿中心轴开有中心通孔；活塞杆件一端连接气悬浮式活塞，另一端依次穿过气浮支座的中心通孔、气浮支撑挡块的中心通孔后，通过螺杆连接气浮轴承；第一进气塞、第二进气塞分别安装在气悬浮式活塞两侧的缸体侧壁上。

螺杆与气浮轴承的接触部分为球头结构。

所述气悬浮式活塞与缸体为间隙配合。

所述气浮支座中心通孔与活塞杆件间隙配合。

所述气悬浮式活塞径向的节流孔将气悬浮式活塞内的腔体与气悬浮式活塞侧壁连通；气悬浮式活塞轴向的节流孔供气通道将气悬浮式活塞内的腔体与气悬浮式活塞端面连通。

所述气浮支座径向的节流孔将气浮支座轴向的节流孔供气通路与气浮支座中心通孔连通。

所述缸体为圆筒结构。

所述机构转接件为圆盘形端盖。

一种基于空气弹簧的恒力装置的使用方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一、将机构转接件与空间机构的运动部件连接，将所述恒力装置通过气浮轴承竖直放置在气浮平台上，调节所述恒力装置与空间机构的初始相对位置关系，使得空间机构的运动部件的质心与恒力装置同轴；

步骤二、将第一进气塞与气压传感器相连，气压传感器连接控制器，控制器连接放大器，放大器通过比例阀与气源相连；将第二进气塞通过比例阀与气源相连；