一种真空冷热环境下电动工具松紧考核试验装置的制作方法

本发明涉及航天器热真空试验，具体涉及一种适用于空间站舱外电动工具的拧松拧紧功能考核的热真空试验装置。

背景技术：

1、不脱出紧固装置是空间站专用的螺纹紧固件，由内外两层螺纹组成，不脱出紧固装置通过外螺纹固定在设备的耳片上，当航天员将设备在指定位置后，通过拧紧内螺纹实现与舱体结构的紧固连接。空间站舱外电动工具是航天员出舱维修活动使用的最重要的维修工具之一，主要用于航天员在舱外拆、装设备时拧松、拧紧设备上的不脱出紧固装置。舱天员在轨进行舱外设备拆/装时，首先将舱外电动工具的转向旋钮旋转至“松”/“紧”的档位，然后将舱外电动工具加长杆末端插入设备上的不脱出紧固装置，最后，航天员按压开关按钮，舱外电动工具工作，向外输出规定的力矩，完成不脱出紧固装置的拧松/拧紧。由于航天服阻碍了航天员对松紧状态的感知，为了避免航天员过操作造成不脱出紧固装置的损坏，舱外电动工具的输出力矩进行了限定设计。拧紧时，输出力矩缓慢升高至最大拧紧力矩后，舱外电动工具将发生堵转，舱外电动工具指示灯显示停机，航天员停止拧紧操作；拧松时，输出力矩缓慢升高至最大拧松力矩后保持转速稳定，直至完成拧松操作。为了保证航天员在轨操作的准确性和舱外电动工具的工作可靠性，需要在地面模拟在轨实际的真空热环境，验证舱外电动工具可以在真空热环境下按设计要求完成拧松拧紧，并满足在轨15年的使用寿命。

2、航天员在轨操作时处于真空环境，在轨操作时，舱外电动工具的温度可能处于-60℃～+60℃之间，如何在空间环境模拟器内模拟航天员真实拧松拧紧不脱出紧固装置过程，进而验证舱外电动工具拧松拧功能的可靠性，是地面热真空试验必须解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，鉴于地面热真空试验的上述需求，本发明提供一种真空冷热环境下电动工具松紧考核试验装置，适用于空间站舱外电动工具在热真空环境下的功能性能考核和寿命考核。

2、为实现上述目的，本发明采用如下方案：

3、本发明提供一种真空冷热环境下电动工具松紧考核试验装置，包括：

4、试验件系统，用于设置试验件；

5、开关按钮考核系统，用于模拟航天员按压所述试验件上启停开关的动作，同时测量按压力；

6、转向旋钮考核系统，用于模拟航天员旋转所述试验件上松紧转换旋钮的动作；

7、松紧考核系统，用于模拟所述试验件拧松、拧紧不脱出紧固装置的过程，同时测量拧紧、拧松力矩；

8、安装支架，为硬铝型材搭建而成，所述试验件系统、开关按钮考核系统、转向旋钮考核系统和松紧考核系统固定在所述安装支架上，形成一套完整的试验装置，安装在空间环境模拟器内。

9、进一步地，所述松紧考核系统包括不脱出紧固装置、紧固转接件、力矩传感器、传感器底板、限位支座；所述试验件具有加长杆，其末端穿过所述限位支座，插入所述不脱出紧固装置的内六角接口内；所述不脱出紧固装置紧固在所述紧固转接件上，所述紧固转接件与所述力矩传感器连接；所述传感器底板设置在所述安装支架上，用于固定所述力矩传感器与限位支座。

10、进一步地，所述松紧考核系统还包括传感器隔热垫和限位支座隔热垫，所述力矩传感器与传感器底板间安装有传感器隔热垫，所述限位支座与传感器底板间安装有限位支座隔热垫。

11、进一步地，所述松紧考核系统还包括定位平键片和压紧弹簧，所述力矩传感器的输出轴通过插接的方式与所述紧固转接件连接，且二者之间安装有定位平键片，保证二者不发生周向位移，但可在轴向上发生相对滑动；所述力矩传感器与紧固转接件之间安装有压紧弹簧，保证不脱出紧固装置与所述加长杆的末端二者之间保证足够的压紧力，模拟航天员操作舱外电动工具时对舱外电动工具的按压动作。

12、进一步地，所述开关按钮考核系统包括按钮推杆、推杆支座、支座压盖、推杆连接片、伸缩电机、电机连接器、力传感器、力传感器支座和力传感器压板；按钮推杆通过推杆连接片与伸缩电机相连，伸缩电机通过电机连接器与力传感器相连；按钮推杆通过推杆支座和支座压盖固定，力传感器通过力传感器支座和力传感器压板固定，所述推杆支座和力传感器支座与所述安装支架连接，当按钮推杆推动所述试验件上按钮时可测量推杆的按压力。

13、进一步地，所述转向旋钮考核系统包括旋钮压盖、第一万向节、传动轴、第二万向节、万向节转接件、电机、动作拨片、第一微动开关、第二微动开关、电机支座、上轴套、下轴套、轴支座、微动开关支架；旋钮压盖通过第一万向节与所述传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端通过第二万向节和万向节转接件与电机连接，所述电机固定在电机支架上，所述第一微动开关和第二微动开关固定在微动开关支架上，所述电机支架和微动开关支架与所述安装支架连接，进一步的，所述传动轴通过上轴套、下轴套、轴支座固定，下轴套与轴支座之间采用连杆机构设计，通过螺钉固定，降低了安装精度要求，方便组装。

14、进一步地，所述旋钮压盖与所述试验件上的松紧转换旋钮形状匹配并按压在其上，所述旋钮压盖上设置有安装孔，通过第一万向节与传动轴相连，传动轴通过第二万向节及万向节转接件与电机相连，万向节转接件分别匹配第二万向节与电机输出轴的接口。

15、进一步地，所述旋钮压盖后端设置有运动拨片，当松紧转换旋钮左右旋转时，带动运动拨片左右摆动；初始状态，松紧转换旋钮处于“紧”档，运动拨片压紧第一微动开关；当松紧转换旋钮向右旋转60°至“松”档，运动拨片压紧第二微动开关。

16、进一步地，所述试验件系统包括试验件与试验件支撑架，试验件固定在试验件支撑架上，试验件支撑架固定在所述安装支架上。

17、进一步地，所述电机、力传感器、力矩传感器、伸缩电机均采用真空脂润滑，可以在真空环境下使用；所述电机、力传感器、力矩传感器、伸缩电机、第一微动开关和第二微动开关通过电缆与空间环境模拟器的外的工控机相连，试验时实现自动控制。

18、本发明具有的优点和积极效果是：

19、本技术方案通过转向旋钮考核系统、开关按钮考核系统和松紧考核系统的设计，有效模拟了航天员调节“松”/“紧”档位、启动舱外电动工具、拧松/拧紧不脱出紧固装置的操作过程，同时测量了拧松、拧紧力矩及开关按钮的按压力。优选的，通过紧固转接件、压紧弹簧、定位平键片和限位支座的设计，真实模拟了电动工具拧松、拧紧不脱出紧固装置的过程，其中，压紧弹簧与限位支座的设计使舱外电动工具加长杆的末端始终按压在不脱出紧固装置上，定位平键片与紧固转接件之间形成了周向固定、轴向自由的安装状态，满足了拧松、拧紧过程中内外螺纹之间的相对运动条件，紧固转接件与力矩传感器相连，可准确测量舱外电动工具拧松/拧紧过程中的拧松/拧紧力矩的变化趋势。优选的，采用按钮推杆、伸缩电机、电机连接器、力传感器的直线固联，可准确测量按钮推杆开始按压开关按钮时，开关按钮对按钮推杆的反作用力，即开关按钮的按压力。优选地，真空脂润滑电机和传感器的使用可以使装置在真空环境下运行；优选地，第一万向节和第二万向节的设计在最大限度地模拟航天员扭转旋钮的同时，也降低了装置的组装难度。本技术方案可应用于舱外电动工具的热真空试验中，考核舱外电动工具在轨使用的功能性能及寿命。