專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，尤其是一種摩擦力矩的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
：熱真空試驗(yàn)是指在空間的真空、冷黑和太陽(yáng)輻射環(huán)境，即在規(guī)定的真空和熱循環(huán)條件下驗(yàn)證機(jī)構(gòu)或裝置的功能和性能的一種試驗(yàn)。通常將被測(cè)機(jī)構(gòu)或裝置放入真空罐內(nèi)，通過(guò)專(zhuān)用熱真空設(shè)備實(shí)現(xiàn)所需的環(huán)境。在熱真空試驗(yàn)中，機(jī)構(gòu)或裝置的力矩測(cè)試往往是很重要的一根指標(biāo)。由于被測(cè)機(jī)構(gòu)或裝置在熱真空環(huán)境中，由于普通傳感器在熱真空環(huán)境下無(wú)法正常使用，因此常溫常壓下很容易做到的測(cè)量就非常困難。常用的測(cè)試方法是通過(guò)磁流體密封軸將力矩傳遞到真空罐外部，在真空罐外，即常溫常壓環(huán)境下裝傳感器進(jìn)行測(cè)試。磁流體密封軸采用磁性流體作為密封，具有傳統(tǒng)密封方式所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。密封裝置由永磁體、磁極、磁回路、磁性流體和軸組成。磁極與旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙成為密封間隙，在其內(nèi)部充入磁性流體。永磁體的磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)密封間隙。由于極尖下磁場(chǎng)最強(qiáng)，因而磁性流體集中于極尖處，在密封間隙內(nèi)形成液體"O"形密封環(huán)。從而將環(huán)兩邊隔開(kāi)，起到密封的作用。磁場(chǎng)中的磁流體受到磁場(chǎng)力的作用，在無(wú)外力作用時(shí)，磁性流體將保持在磁場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)。在外力的作用下，磁性流體的位置和形狀將發(fā)生變化，引起磁場(chǎng)力的變化，磁場(chǎng)力與外力相平衡。使磁性流體處于新的平衡狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中不能有效測(cè)量摩擦力矩。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下無(wú)法測(cè)量摩擦力矩的不足，本發(fā)明提供一種能有效測(cè)量摩擦力矩的磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是—種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法，真空罐兩側(cè)同軸設(shè)置兩個(gè)磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設(shè)有專(zhuān)用軸，所述專(zhuān)用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個(gè)磁流體密封軸真空罐外部分各安裝一根轉(zhuǎn)矩傳感器；所述測(cè)試方法包括以下步驟步驟1:一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另一根磁流體密封軸連接負(fù)載，記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將另一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一根磁流體密封軸連接負(fù)載，再記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到兩個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩和Nab;設(shè)一根磁流體密封軸的摩擦力矩為Na，另一根磁流體密封軸的摩擦力矩為Nb，則Nab=Na+Nb步驟2:—根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，再一根磁流體密封軸連接負(fù)載，記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一根磁流體密封軸連接負(fù)載，再記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到兩個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩和Na。設(shè)再一根磁流體密封軸的摩擦力矩為N。，則Nac=Na+Nc步驟3:另一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，再一根磁流體密封軸連接負(fù)載，記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另一根磁流體密封軸連接負(fù)載，再記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到兩個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩和Nb。；則Nbc=Nb+Nc步驟4:解三元一次方程組獲得Na=(N^十I—I%e)/2Nb=(Nab+Mbc—D/2Nc=(Nac+Nbc—Nab)/2至此，得一根磁流體密封軸、另一根磁流體密封軸和再一根磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下的摩擦力矩值。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為真空罐外安裝傳感器測(cè)試的力矩值包含了磁流體密封軸的摩擦力矩在內(nèi)。磁流體密封軸的摩擦力矩來(lái)自于兩方面，一方面是采用磁流體密封所產(chǎn)生的力矩，另一方面是固定磁流體密封軸兩端各有一根軸承所產(chǎn)生的摩擦力矩。在常溫常壓和熱真空環(huán)境下的摩擦力矩是會(huì)產(chǎn)生變化的，由于熱真空環(huán)境下罐內(nèi)無(wú)法安裝傳感器，這就決定了在熱真空環(huán)境下的磁流體密封軸產(chǎn)生的摩擦力矩值無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法直接獲取。本發(fā)明采用的方法是利用真空罐兩側(cè)同軸的兩個(gè)磁流體密封軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用一根金屬桿直接連接兩個(gè)磁流體密封軸，在兩個(gè)磁流體密封軸真空罐外部分各安裝一根高精度轉(zhuǎn)矩傳感器，其中一根軸作為輸入軸作驅(qū)動(dòng)，另一根作為輸出軸接負(fù)載，真空罐工作在試驗(yàn)所需的熱真空環(huán)境，同步采集兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的轉(zhuǎn)矩值。輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)矩差值就是兩個(gè)磁流體密封軸作為一根整體在熱真空環(huán)境下測(cè)試總的摩擦力矩。更換輸出軸，通過(guò)3次同樣的測(cè)量方法獲得三組摩擦力矩值，利用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算獲得每個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩值。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在能有效測(cè)量摩擦力矩。圖1是磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下的示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)Dl，一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法，真空罐兩側(cè)同軸設(shè)置兩個(gè)磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設(shè)有專(zhuān)用軸，所述專(zhuān)用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個(gè)磁流體密封軸真空罐外部分各安裝一根轉(zhuǎn)矩傳感器。1為真空罐，13和23為兩個(gè)磁流體密封軸，2為連接軸，通過(guò)柔性聯(lián)軸器12和22連接在一起。13左側(cè)通過(guò)柔性聯(lián)軸器14連接到高精度轉(zhuǎn)矩傳感器15，23右側(cè)通過(guò)柔性聯(lián)4軸器24連接到高精度轉(zhuǎn)矩傳感器25。磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法的實(shí)施步驟如下兩個(gè)磁流體密封軸，軸A和軸B分別安裝在圖1中13和23位置，定義在熱真空環(huán)境下軸A的摩擦力矩Na，軸B的摩擦力矩為Nb。首先以A軸作為驅(qū)動(dòng)(轉(zhuǎn)矩傳感器15左側(cè)連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))，B軸為負(fù)載端(矩傳感器25右側(cè)連接加載機(jī)構(gòu))，記錄轉(zhuǎn)矩傳感器15與轉(zhuǎn)矩傳感器25的力矩差。再以B軸作為驅(qū)動(dòng)(轉(zhuǎn)矩傳感器25右側(cè)連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))，A軸為負(fù)載端(矩傳感器15左側(cè)連接加載機(jī)構(gòu))，記錄轉(zhuǎn)矩傳感器25與轉(zhuǎn)矩傳感器15的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到磁流體密封軸A和磁流體密封軸B軸的摩擦力矩和。設(shè)磁流體密封軸A的摩擦力矩為Na磁流體密封軸B的摩擦力矩為Nb，本次測(cè)試結(jié)果為Nab。則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>第2步將磁流體密封軸B更換為將磁流體密封軸C，重復(fù)第1步試驗(yàn)，又可獲得A軸和C軸的總的摩擦力矩Nw其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>N。為磁流體密封軸C的摩擦力矩。第3步將磁流體密封軸A更換為將磁流體密封軸B，重復(fù)第1步試驗(yàn)，又可獲得B軸和C軸的總的摩擦力矩Nb。，其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>第4步解三元一次方程組獲得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>至此，Na、Nb和N。都可通過(guò)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理獲得，即可得到軸A、B和C每個(gè)磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下的摩擦力矩值。權(quán)利要求一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法，其特征在于真空罐兩側(cè)同軸設(shè)置兩個(gè)磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設(shè)有專(zhuān)用軸，所述專(zhuān)用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個(gè)磁流體密封軸真空罐外部分各安裝一根轉(zhuǎn)矩傳感器；所述測(cè)試方法包括以下步驟步驟1一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另一根磁流體密封軸連接負(fù)載，記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將另一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一根磁流體密封軸連接負(fù)載，再記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到兩個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩和Nab；設(shè)一根磁流體密封軸的摩擦力矩為Na，另一根磁流體密封軸的摩擦力矩為Nb，則Nab＝Na+Nb步驟2一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，再一根磁流體密封軸連接負(fù)載，記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一根磁流體密封軸連接負(fù)載，再記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到兩個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩和Nac；設(shè)再一根磁流體密封軸的摩擦力矩為Nc，則Nac＝Na+Nc步驟3另一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，再一根磁流體密封軸連接負(fù)載，記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另一根磁流體密封軸連接負(fù)載，再記錄兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測(cè)量得到的力矩差求平均得到兩個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩和Nbc；則Nbc＝Nb+Nc步驟4解三元一次方程組獲得<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>N</mi><mi>a</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>N</mi><mi>ab</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mi>ac</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>N</mi><mi>bc</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>N</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>N</mi><mi>ab</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mi>bc</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>N</mi><mi>ac</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>N</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>N</mi><mi>ac</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mi>bc</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>N</mi><mi>ab</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2</mn></mtd></mtr></mtable></mfenced>至此，得一根磁流體密封軸、另一根磁流體密封軸和再一根磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下的摩擦力矩值。全文摘要一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法，真空罐兩側(cè)同軸設(shè)置兩個(gè)磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設(shè)有專(zhuān)用軸，所述專(zhuān)用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個(gè)磁流體密封軸真空罐外部分各安裝一根轉(zhuǎn)矩傳感器；同步采集兩個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器的轉(zhuǎn)矩值。輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)矩差值就是兩個(gè)磁流體密封軸作為一根整體在熱真空環(huán)境下測(cè)試總的摩擦力矩。更換輸出軸，通過(guò)3次同樣的測(cè)量方法獲得三組摩擦力矩值，利用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算獲得每個(gè)磁流體密封軸的摩擦力矩值。本發(fā)明提供一種能有效測(cè)量摩擦力矩的磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測(cè)試方法。文檔編號(hào)G01L3/10GK101776497SQ201010039728公開(kāi)日2010年7月14日申請(qǐng)日期2010年1月11日優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日發(fā)明者單曉杭,孫建輝,梁利華,潘柏松,王航金申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)