[发明专利]一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置及方法，检测装置包括主动回转件、外环、X向测力机构、X向局部支撑件、Y向测力机构及Y向局部支撑件，使用时，将弹性滚环对应放置在主动回转件和外环之间，由相应局部支撑件向外环提供局部支撑，由X向测力机构检测弹性滚环顶压外环的X向作用力，由Y向测力机构检测弹性滚环顶压外环的Y向作用力，在旋转轴带着内环回转时，驱使弹性滚环环绕内环公转的同时自转，模拟弹性滚环的实际工作状态，并根据同步采集到的扭矩和作用力数据，计算弹性滚环受到的实时摩擦力和压缩力。本实施例所提供的检测装置结构简单，方便检测弹性滚环滚动过程中实时受到的摩擦力和压缩力。

技术领域

本发明属于滚动摩擦试验领域，具体涉及一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置及方法。

背景技术

导电旋转关节是运动部件之间电能传输和电信号传递的唯一通道，广泛存在于雷达、空间太阳能帆板驱动机构、风电变桨系统、控制力矩陀螺等高端装备中。其导电部位由金属或碳等导电材料接触形成，在旋转摩擦过程中完成电流输送，因而称之为载流摩擦副。

载流摩擦副属于“单点失效”部件，其摩擦/导电性能是整机能源和信号传输的瓶颈，载流摩擦副摩擦磨损失效或导电失效均会导致整个系统功率下降或功能丧失。高可靠性的载流摩擦副是雷达、航天器等高端装备安全运行的前提。

受滚动轴承的启发，基于滚动摩擦低摩擦系数、低磨损率的先天优势，上世纪80年代美国航空航天局(NASA)设计制造了弹性滚环导电旋转关节，并满足了“自由号”空间站的高功率电能传输需求，这种滚动导电关节的主体由内、外导电环以及多个弹性滚环构成，弹性滚环采用薄壁弹性结构，依靠自身弹性变形产生的预紧力与内外环稳定接触，传导滚动力矩和电流。整体结构如授权公告号为CN105226477B的中国发明专利中公开了一种滚动电旋转传输装置，其包括轴体部分、壳体部分以及位于两者之间的环体部分，其中，环体部分由若干个完全相同的环路滚动摩擦副轴向叠加而成，每个环路滚动摩擦副由内导电环、外导电环、柔性环、惰轮、导轨和绝缘垫圈组成，其中，内导电环的外周面设置内导电环环槽，外导电环的内周面设置外导电环环槽，在内导电环跟随轴体部分回转过程中，柔性环在围绕内导电环公转的情况下同时围绕自身中心轴线自传，实现柔性环与内导电环环槽、外导电环环槽滚动摩擦配合，以在转动过程中实现导电传输。

目前，研究者开展了大量的弹性滚环载流摩擦研究探索，中国电子科技集团公司第三十八研究所为获得可靠电接触和足够的抗结构疲劳性，设计了合适的工作压力及结构参数，总结了弹性环的详细设计流程，并对弹性环的表面处理及装配技术进行了简要概述。西安交通大学团队从电接触角度出发，通过实验研究了镀层、气氛、电流强度等条件下滚环的电接触性能，进行了5A、60A电流传输试验。上海宇航工程研究所对空间大功率长寿命滚环电传输装置技术进行了理论分析、样机研制，并开展了10⁵转性能测试，充分验证了滚环导电的优势。

目前试验中的已知载荷为初始载荷，由弹性环几何尺寸、材料弹性模量和压缩量决定，其可以获取弹性滚环滚动时的实时导电特性、实时扭矩，但无法检测弹性滚环滚动时的实时载荷。而在长期服役过程中弹性滚环存在疲劳现象，进而导致接触力逐渐衰退，最终影响弹性滚环载流摩擦接触状态和服役性能。因此，有必要开发一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置和方法，能够方便快速地获得滚动过程中弹性滚环的实时压缩受力情况，为研究弹性滚环弹性失效、服役性能及其衰退机制提供试验手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置，以能够方便快速地获得弹性滚环的实时压缩力；同时，本发明还提供一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测方法，以能够方便快速地获得弹性滚环的实时压缩力。

为实现上述目的，本发明所提供的弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置的技术方案是：一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置，包括：

主动回转件，其外周面上设有外环槽，用于与待检测的弹性滚环滚动摩擦配合；