[发明专利]多点布站式质心测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种多点布站式质心测量装置，包括三点测力式质心台、多台移动式称重单元以及托架，试件的两端支撑在托架的圆弧形铝托上，托架与三点测力式质心台进行紧固连接，多台移动式称重单元分别放置于托架底部的支撑位置，移动式称重单元与托架之间设置钢球，形成线接触，保证移动式称重单元相对于试件机械坐标系的位置精度。本发明减小了托架的变形，大幅降低工装重量，增大有效载荷，充分利用传感器的高精度工作范围，同时，提高了测试工装的通用性，降低测试工装生产研制成本和周期。

技术领域

本发明属于航天器总装测试技术领域，具体而言，本发明涉及一种针对大型航天器沿长度方向质心(纵向质心)测试，提高测试能力的测量装置，以及使用该装置进行测量的方法，本发明适用于轨道车辆、火箭箭体等领域中，完成相关产品的质心测试。

背景技术

目前，大型试件质心测试时，主要采用三点测力式质心台。在测量大型试件纵向质心时，需要使用质量、体积很大的纵向测试工装，即托架。试件圆柱两端停放在托架的圆弧形铝托上。

目前，大型试件纵向质心测试方法存在以下问题：

1)三点测力式质心台的承载能力限制：为保证试件质心测试精度，特别是横向质心精度，在三点测力式质心台设计时，优先选择满足横向质心测量精度的较小量程高精度的秤重传感器作为敏感元器件，三点测力式质心台承载能力受到一定限制。

2)托架自身质量较大：为保证测试精度，必须减小托架两端变形。因此，托架自重很大，(大约是试件自重的25％～30％)，减小了三点测力式质心台的有效测试能力，产生测试能力不足的困难。

采用其他测试技术方案，解决这个问题，也存在一些困难和不足。

1)研制更大量程的质心台。选择大量程高精度的秤重传感器作为敏感元器件，降低了试件横向质心测试精度。设备研制投资大，占用大量的总装场地。

2)柔性测试方案。主要的不足表现为：一是，量程扩展有限，可扩展量程25％；二是，测试现场需要借助精度测量手段，测量可移动的秤重传感器相对于试件坐标系的位置以及作用力方向等物理参数，效率低；三是，托架通用性差，不能用于试件惯量测试。

发明内容

本发明解决的技术问题是：利用现有三点测力式质心台，测试托架，适当增加高精度移动式称重单元的数量，提高质心测试装置的能力130％以上。

本发明采用了以下的技术方案：

本发明的多点布站式质心测量装置，包括：三点测力式质心台、多台移动式称重单元以及托架，大型试件的两端支撑在托架的圆弧形铝托上，托架与三点测力式质心台进行紧固连接，保证了试件的机械坐标系与质心台的位置关系，其特征在于，多台移动式称重单元分别放置于托架底部的支撑位置，移动式称重单元与托架之间设置钢球，形成线接触，保证移动式称重单元相对于试件机械坐标系的位置精度。

其中，移动式称重单元由钢球、转接板、丝杆升降机和秤重模块组成，钢球位于丝杆升降机顶部的转接板上部的球窝里，球心位于丝杆升降机的丝杆轴线上，丝杆升降机底部支撑在秤重模块的上接口板上，秤重模块由上接口板、3个摇柱、3个秤重传感器、3个垫块、下接口板和保护螺栓组成，上接口板底部设置三个摇柱，且摇柱底部分别对应设置在3个秤重传感器上，称重传感器底部通过垫块支撑在下接口板上且三个称重传感器的受力点位于同一个圆周上，并且成120°分布，丝杆升降机的丝杆轴线通过圆心，保证从钢球传下来的力，通过圆心。

进一步地，上下接口板的侧面通过保护螺栓进行固定连接以对称重单元结构进行支撑和保护。

进一步地，3个秤重传感器采用平行排列形式，即秤重传感器安装摇柱的位置分别位于秤重传感器固定螺栓的左、右、左侧。

其中，所述紧固连接是通过定位销和连接螺栓进行紧固的。