專利名稱：：一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測試方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下參數(shù)測試領域，尤其是一種摩擦力矩的測試方法。
背景技術：
：熱真空試驗是指在空間的真空、冷黑和太陽輻射環(huán)境，即在規(guī)定的真空和熱循環(huán)條件下驗證機構或裝置的功能和性能的一種試驗。通常將被測機構或裝置放入真空罐內(nèi)，通過專用熱真空設備實現(xiàn)所需的環(huán)境。在熱真空試驗中，機構或裝置的力矩測試往往是很重要的一根指標。由于被測機構或裝置在熱真空環(huán)境中，由于普通傳感器在熱真空環(huán)境下無法正常使用，因此常溫常壓下很容易做到的測量就非常困難。常用的測試方法是通過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)境下裝傳感器進行測試。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。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。永磁體的磁場經(jīng)過密封間隙。由于極尖下磁場最強，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，起到密封的作用。磁場中的磁流體受到磁場力的作用，在無外力作用時，磁性流體將保持在磁場最強的區(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，引起磁場力的變化，磁場力與外力相平衡。使磁性流體處于新的平衡狀態(tài)?，F(xiàn)有技術中不能有效測量摩擦力矩。
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)境下無法測量摩擦力矩的不足，本發(fā)明提供一種能有效測量摩擦力矩的磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測試方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是—種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測試方法，真空罐兩側(cè)同軸設置兩個磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設有專用軸，所述專用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個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)動機構，另一根磁流體密封軸連接負載，記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將另一根磁流體密封軸連接驅(qū)動機構，一根磁流體密封軸連接負載，再記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測量得到的力矩差求平均得到兩個磁流體密封軸的摩擦力矩和Nab;設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)動機構，再一根磁流體密封軸連接負載，記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動機構，一根磁流體密封軸連接負載，再記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測量得到的力矩差求平均得到兩個磁流體密封軸的摩擦力矩和Na。設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)動機構，再一根磁流體密封軸連接負載，記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動機構，另一根磁流體密封軸連接負載，再記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測量得到的力矩差求平均得到兩個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)明的技術構思為真空罐外安裝傳感器測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產(chǎn)生變化的，由于熱真空環(huán)境下罐內(nèi)無法安裝傳感器，這就決定了在熱真空環(huán)境下的磁流體密封軸產(chǎn)生的摩擦力矩值無法通過實驗的方法直接獲取。本發(fā)明采用的方法是利用真空罐兩側(cè)同軸的兩個磁流體密封軸來實現(xiàn)。利用一根金屬桿直接連接兩個磁流體密封軸，在兩個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，另一根作為輸出軸接負載，真空罐工作在試驗所需的熱真空環(huán)境，同步采集兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的轉(zhuǎn)矩值。輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)矩差值就是兩個磁流體密封軸作為一根整體在熱真空環(huán)境下測試總的摩擦力矩。更換輸出軸，通過3次同樣的測量方法獲得三組摩擦力矩值，利用簡單的數(shù)學計算獲得每個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。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖l，一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測試方法，真空罐兩側(cè)同軸設置兩個磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設有專用軸，所述專用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個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為兩個磁流體密封軸，2為連接軸，通過柔性聯(lián)軸器12和22連接在一起。13左側(cè)通過柔性聯(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)境下摩擦力矩的測試方法的實施步驟如下兩個磁流體密封軸，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(轉(zhuǎn)矩傳感器15左側(cè)連接驅(qū)動機構)，B軸為負載端(矩傳感器25右側(cè)連接加載機構)，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(轉(zhuǎn)矩傳感器25右側(cè)連接驅(qū)動機構)，A軸為負載端(矩傳感器15左側(cè)連接加載機構)，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，重復第1步試驗，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，重復第1步試驗，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。都可通過試驗及數(shù)據(jù)處理獲得，即可得到軸A、B和C每個磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下的摩擦力矩值。權利要求一種磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測試方法，其特征在于真空罐兩側(cè)同軸設置兩個磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設有專用軸，所述專用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個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)動機構，另一根磁流體密封軸連接負載，記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將另一根磁流體密封軸連接驅(qū)動機構，一根磁流體密封軸連接負載，再記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測量得到的力矩差求平均得到兩個磁流體密封軸的摩擦力矩和Nab；設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)動機構，再一根磁流體密封軸連接負載，記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動機構，一根磁流體密封軸連接負載，再記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測量得到的力矩差求平均得到兩個磁流體密封軸的摩擦力矩和Nac；設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)動機構，再一根磁流體密封軸連接負載，記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差；再將再一根磁流體密封軸連接驅(qū)動機構，另一根磁流體密封軸連接負載，再記錄兩個轉(zhuǎn)矩傳感器的力矩差，將兩次測量得到的力矩差求平均得到兩個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)境下摩擦力矩的測試方法，真空罐兩側(cè)同軸設置兩個磁流體密封軸，在真空罐內(nèi)設有專用軸，所述專用軸的兩端與磁流體密封軸連接，兩個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)矩差值就是兩個磁流體密封軸作為一根整體在熱真空環(huán)境下測試總的摩擦力矩。更換輸出軸，通過3次同樣的測量方法獲得三組摩擦力矩值，利用簡單的數(shù)學計算獲得每個磁流體密封軸的摩擦力矩值。本發(fā)明提供一種能有效測量摩擦力矩的磁流體密封軸在熱真空環(huán)境下摩擦力矩的測試方法。文檔編號G01L3/10GK101776497SQ201010039728公開日2010年7月14日申請日期2010年1月11日優(yōu)先權日2010年1月11日發(fā)明者單曉杭,孫建輝,梁利華,潘柏松,王航金申請人:浙江工業(yè)大學