月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)，臺(tái)架下部有兩點(diǎn)支撐，分別為臺(tái)架底座和臺(tái)架支腳，臺(tái)架支腳與臺(tái)架之間有可調(diào)托板，臺(tái)架為一長條形結(jié)構(gòu)，臺(tái)架上平面設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上部通過導(dǎo)軌連接月壤筒及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，月壤筒下部有滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲母，通過絲杠與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，臺(tái)架另一端設(shè)有鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為兩平行式減速器傳動(dòng)形式，其中，與鉆具連接的軸為中空結(jié)構(gòu)，鉆具中空軸后部設(shè)有軟袋測(cè)試機(jī)構(gòu)，并通過采用傾斜鉆具的鉆進(jìn)角度方式模擬月球的重力環(huán)境，通過光幕式傳感器、壓力傳感器、扭矩傳感器等方式來檢測(cè)鉆具鉆進(jìn)時(shí)樣品的取心率、取心軟袋形態(tài)以及取心軟袋纏繞特性等指標(biāo)，給月壤采樣裝置設(shè)計(jì)取得數(shù)據(jù)依據(jù)。
【專利說明】月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】： 本發(fā)明涉及探月工程月壤采樣設(shè)備的測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性 能測(cè)試系統(tǒng)。
[0002]

【背景技術(shù)】： 無人探月工程是我國航天發(fā)展史上的重要里程碑，其中對(duì)于探月工程重要一環(huán)的取樣 工作，具有溫度變化大，土壤結(jié)構(gòu)不確定性等特點(diǎn)，作為采樣設(shè)備，由于是無人操作，采樣設(shè) 備如何適應(yīng)月球的重力環(huán)境，土壤環(huán)境，在月球的微重力環(huán)境下的性能，需要在地面環(huán)境下 進(jìn)行模擬月球的重力、土壤環(huán)境下采樣設(shè)備的性能檢測(cè)設(shè)備。
[0003]


【發(fā)明內(nèi)容】
： 為了解決上述問題，本發(fā)明提出月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系 統(tǒng)，包括臺(tái)架，臺(tái)架下部有兩點(diǎn)支撐，分別為臺(tái)架底座和臺(tái)架支腳，臺(tái)架底座與臺(tái)架之間有 可調(diào)托板，臺(tái)架為一長條形結(jié)構(gòu)，臺(tái)架上部平面設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上部連接月壤筒及驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，月壤筒下部有絲母通過絲杠與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，臺(tái)架另一側(cè)設(shè)有鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鉆具 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為兩平行式減速器傳動(dòng)形式，其中，鉆具軸為中空結(jié)構(gòu)，鉆具中空軸后端設(shè)有 軟袋測(cè)試機(jī)構(gòu)； 軟袋測(cè)試機(jī)構(gòu)包括處于與鉆具同一軸線的光幕式傳感器和光幕傳感器回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元， 光幕式傳感器為中空結(jié)構(gòu)，光幕式傳感器的軸線下方的安裝臺(tái)架上設(shè)有導(dǎo)輪，安裝臺(tái)架固 定連接于臺(tái)架外側(cè)，導(dǎo)輪上導(dǎo)向凹槽截面半徑與取芯軟袋吻合且截面中心線與光幕式傳感 器的軸線位置重合，導(dǎo)輪軸部設(shè)有壓力傳感器，導(dǎo)輪軸線下部的安裝臺(tái)架下側(cè)設(shè)有纏繞筒， 纏繞筒軸端通過聯(lián)軸器連接纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)，纏繞筒與纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)之間設(shè)有扭矩傳感 器，纏繞筒與安裝臺(tái)架之間通過導(dǎo)軌連接，纏繞筒的導(dǎo)軌里側(cè)通過滾珠絲杠傳動(dòng)副連接纏 繞筒進(jìn)給電機(jī)。
[0005] 臺(tái)架與水平面呈9. 6°角度、70°或90°角度。
[0006] 本發(fā)明具有如下有益效果：通過傾斜鉆具的鉆進(jìn)角度模擬月球的重力，通過光幕 式傳感器、壓力傳感器、扭矩傳感器感知鉆具鉆進(jìn)時(shí)樣品的取心率、取心軟袋形態(tài)以及取心 軟袋纏繞特性等指標(biāo)，給月壤采樣裝置設(shè)計(jì)取得數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0007]

【專利附圖】

【附圖說明】： 圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是附圖1中軟袋特性測(cè)試機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 圖中1-臺(tái)架底座，2-臺(tái)架支腳，3-支撐托板，4-軟袋特性測(cè)試機(jī)構(gòu)，5-鉆具回轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，6-鉆具，7-臺(tái)架，8-月壤筒及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，9-光幕式傳感器，10-光幕傳感器回轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)單元，11-平行軸式減速器，12-壓力傳感器，13-安裝臺(tái)架，14-纏繞筒，15-扭矩傳感器， 16-纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)，17-滾珠絲杠傳動(dòng)副，18-纏繞筒進(jìn)給電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明： 由圖1結(jié)合圖2所示，月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)，包括臺(tái)架7,臺(tái)架7下部有兩點(diǎn) 支撐，分別為臺(tái)架底座1和臺(tái)架支腳2,臺(tái)架底座2與臺(tái)架7之間有可調(diào)托板3,臺(tái)架7為一 長條形結(jié)構(gòu)，臺(tái)架7上部設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上部連接月壤筒及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8,月壤筒下部有絲母 通過絲杠與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，臺(tái)架7另一側(cè)設(shè)有鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5,鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)5機(jī)構(gòu)為 兩平行式減速器11傳動(dòng)形式，其中，鉆具6-端的軸為中空結(jié)構(gòu)，鉆具6中空軸后部設(shè)有軟 袋測(cè)試機(jī)構(gòu)4 ; 鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5用于驅(qū)動(dòng)鉆具做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行模擬鉆具真實(shí)鉆取的過程；同時(shí) 模擬月壤筒及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)8采用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)月壤筒的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這樣便實(shí)現(xiàn)了 鉆具鉆取月壤的模擬過程。安裝月壤筒8、鉆具7、鉆具驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)5、軟袋特性測(cè)試機(jī)構(gòu)4的 臺(tái)架7與水平方向呈9. 6 °，模擬月面的1/6重力。臺(tái)架底座1采用伸展式結(jié)構(gòu)提高整個(gè)系 統(tǒng)的穩(wěn)定性，臺(tái)架支腳2和可調(diào)托板3用來調(diào)節(jié)臺(tái)架7的工作角度，模擬不同的鉆具鉆進(jìn)角 度； 軟袋測(cè)試機(jī)構(gòu)4包括處于與鉆具6同一軸線的光幕式傳感器9和光幕傳感器回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 單元10,光幕式傳感器9為中空結(jié)構(gòu)，光幕式傳感器9的軸線后部的安裝臺(tái)架13上設(shè)有導(dǎo) 輪，安裝臺(tái)架13固定連接于臺(tái)架7端部，導(dǎo)輪上導(dǎo)向凹槽截面半徑與取芯軟袋吻合且截面 中心線與光幕式傳感器9的軸線位置重合，導(dǎo)輪軸部設(shè)有壓力傳感器12,導(dǎo)輪軸線下部的 安裝臺(tái)架13下側(cè)設(shè)有纏繞筒14,纏繞筒14軸端通過聯(lián)軸器連接纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)16,纏繞 筒14與纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)16之間設(shè)有扭矩傳感器15,纏繞筒14與安裝臺(tái)架13之間通過導(dǎo) 軌連接，纏繞筒14的導(dǎo)軌里側(cè)通過滾珠絲杠傳動(dòng)副17連接纏繞筒進(jìn)給電機(jī)18。
[0009] 臺(tái)架7與水平面呈9. 6°角度、70°或90°角度。
[0010] 取心軟袋從鉆具6中被拉出后經(jīng)過平行軸式減速器11，然后通過光幕式傳感器回 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元10驅(qū)動(dòng)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。光幕式傳感器9用以檢測(cè)取心軟袋外部形貌特征和包絡(luò) 尺寸。在此過程中，軟袋與軟袋拉繩先后經(jīng)過光幕式傳感器回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元10后，作用在壓 力傳感器12上，用以檢測(cè)軟袋拉繩的提心力特性參數(shù)，在纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)16的驅(qū)動(dòng)下，纏 繞筒14做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將取心軟袋纏繞在纏繞筒14上，扭矩傳感器15檢測(cè)取心軟袋纏繞在 纏繞筒14阻力矩。纏繞筒進(jìn)給電機(jī)18和滾珠絲杠傳動(dòng)副17驅(qū)動(dòng)整個(gè)纏繞系統(tǒng)軸向進(jìn)給， 實(shí)現(xiàn)取心軟袋均勻的布置在纏繞筒14上。
[0011]月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)是對(duì)鉆取采樣裝置的取心機(jī)構(gòu)的功能、性能試 驗(yàn)，以驗(yàn)證取心機(jī)構(gòu)在各種典型月壤工況下的取心功能完成情況，驗(yàn)證取心機(jī)構(gòu)在模擬月 面1/6重力環(huán)境、高低溫環(huán)境因素影響下的機(jī)械性能、熱特性及存儲(chǔ)性能，評(píng)估封口的時(shí)效 性和可靠性，測(cè)試取心筒及樣品的纏繞特性，最終通過測(cè)試數(shù)據(jù)采集、樣本分析和過程記錄 等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)深層月壤取心機(jī)構(gòu)功能、性能的系統(tǒng)驗(yàn)證。
[0012] 通過傾斜鉆具6的鉆進(jìn)角度模擬月球的重力，通過光幕式傳感器9、壓力傳感器 12、扭矩傳感器15檢測(cè)鉆具鉆進(jìn)時(shí)樣品的取心率、取心軟袋形態(tài)以及取心軟袋纏繞特性等 指標(biāo)，給月壤采樣裝置設(shè)計(jì)取得數(shù)據(jù)依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)，包括臺(tái)架（7)，其特征在于：臺(tái)架（7)下部有 兩點(diǎn)支撐，分別為臺(tái)架底座（1)和臺(tái)架支腳（2)，臺(tái)架支腳（2)與臺(tái)架（7)之間有可調(diào)托板 (3)，臺(tái)架（7)為一長條形結(jié)構(gòu)，臺(tái)架（7)上部設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上部連接月壤筒及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) (8)，月壤筒下部有滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲母通過絲杠與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，臺(tái)架（7)另一端設(shè) 有鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（5)，鉆具回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（5)為兩平行式減速器（11)傳動(dòng)形式，其中， 與鉆具（6)連接的軸為中空結(jié)構(gòu)，鉆具（6)中空軸后部設(shè)有軟袋測(cè)試機(jī)構(gòu)（4); 軟袋測(cè)試機(jī)構(gòu)（4)包括處于與鉆具（6)同一軸線的光幕式傳感器（9)和光幕傳感器回 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元（10)，光幕式傳感器（9)為中空結(jié)構(gòu)，光幕式傳感器（9)的后部安裝臺(tái)架（13) 上設(shè)有導(dǎo)輪，安裝臺(tái)架（13)固定連接于臺(tái)架（7)端部，導(dǎo)輪上導(dǎo)向凹槽與光幕式傳感器（9) 的軸線位置重合，導(dǎo)輪軸部設(shè)有壓力傳感器（12)，導(dǎo)輪軸線下部的安裝臺(tái)架（13)下側(cè)設(shè)有 纏繞筒（14)，纏繞筒（14)軸端通過聯(lián)軸器連接纏繞筒回轉(zhuǎn)電機(jī)（16)，纏繞筒（14)與纏繞 筒回轉(zhuǎn)電機(jī)（16)之間設(shè)有扭矩傳感器（15)，纏繞筒（14)與安裝臺(tái)架（13)之間通過導(dǎo)軌連 接，纏繞筒（14)的導(dǎo)軌里側(cè)通過滾珠絲杠傳動(dòng)副（17)連接纏繞筒進(jìn)給電機(jī)（18)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的月壤鉆探取心機(jī)構(gòu)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：臺(tái)架（7)與 水平面呈9.6°、70°或90°角度。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK104062141SQ201410312045
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】岳洪浩, 鄧宗全, 唐德威, 姜生元, 吳淼 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)