空间导电滑环技术研究与发展综述

空间导电滑环是通过弹性电刷在导电环道内的滑动电接触来实现航天器连续转动部分和相对固定部分间传输电功率和电信号的关键部件,目前工程上对空间服役环境下导电滑环磨损量、摩擦力矩波动、接触电阻及电噪声等方面性能表现不稳定尚缺乏有效解决方法。空间导电滑环技术研究涉及材料、机械、物理、化学、空间环境等多学科概念及理论,通过梳理导电滑环近些年来的研究热点和难点,发现其性能实现与接触表面粗糙度、材料硬度、电刷压力、耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性、真空下的自润滑、微重力环境等相关。目前对空间导电滑环电接触表面的微观特征及其演化过程、滑动电接触的磨损机制及磨屑运动路径和电传输性能及其控制方面的研究还存在不足,现有的知识储备和技术储备不足以支撑在轨更长寿命、更高可靠、更稳定运行的空间导电滑环研制,亟需提高对导电滑环在空间极端工况及多场耦合条件下相关特性的科学认识,以期为保障航天器在轨安全运行提供更多的理论指导和技术支持。     

空间用导电滑环真空高低温摩擦力矩特性分析

为研究空间用导电滑环在热真空试验过程中的摩擦力矩特性,根据滑动电摩擦理论和摩擦学理论,从同真空和温度两方面对导电滑环的环-刷摩擦副和轴承摩擦副的摩擦力矩特性进行分析。分析结果表明:真空环境主要影响环-刷摩擦副的摩擦界面特性,造成摩擦副摩擦因数增大,从而导致摩擦力矩增大;高低温环境主要影响轴承的预紧力,在高温环境下影响较小,在低温环境下导致预紧力增大,摩擦力矩显著增大。通过搭建摩擦力矩测试系统,对理论分析结果进行了验证。试验结果表明:真空和高低温环境下滑环摩擦力矩分别约为常温常压下摩擦力矩的1.2和1.4倍;滑环摩擦力矩受轴承摩擦力矩影响较大,环-刷摩擦副对摩擦力矩影响较小。     

星载长寿命导电滑环的传输可靠性评估

国内导电滑环在轨寿命在10万转量级,为验证某型号星载柱式滑环(汇流环)在轨100万转需求下寿命期内的可靠性,地面对导电滑环进行200万转寿命试验考核,并测试了寿命试验末期刷丝和刷丝束两种不同刷丝结构形式摩擦副下功率环及信号环的传输可靠性。在真空高低温环境中,根据在轨不同工况,模拟星上特定功率以及500kb/s的CAN,RS422信号,测试导电滑环功率环供电稳定性及常用信号经过信号环后传输误码,为导电滑环正样产品配对摩擦副的结构设计提供依据。刷丝束多触点结构形式的导电滑环电平波动率为0.6%,信号传输误码率为0;单刷丝结构形式导电滑环电平波动率超过100%,信号传输误码率为16.1%;验证了空间应用环境下,刷丝束结构形式信号环性能优于传统单刷丝的导电滑环。     

航天滑环热真空试验检测系统设计

针对目前航天滑环在热真空中性能不能检测的问题,设计了一个可用于热真空试验的检测系统。通过在地面模拟航天滑环的工作情况,检测其模拟工作状态下的电压降和电噪声的性能指标,提升了对导电滑环的真空状态的性能验证。     

航天用导电滑环失效建模与工艺优化研究

航天信号传输系统是航天系统的生命线,而导电滑环是航天系统信号传输系统的重要组成部件,是整星少数几个单点失效环节之一。由于导电滑环的工作环境中涉及电流和摩擦影响,使得滑环处于多场耦合的复杂环境,导致对其进行物理建模尤为困难;同时由于滑环价格高、试验过程复杂的特点,更进一步增加滑环研究的难度。为了提升航天信号传输系统稳定性与可靠性,对航天系统中重要的信号传输部件导电滑环进行失效物理建模,并基于模型对滑环工艺进行优化。针对导电滑环运行原理和失效特点,将滑环失效的关键部位摩擦副产生的磨屑量作为滑环性能退化特征量;应用赫兹接触理论和传热学方法分别计算摩擦副磨损过程中的接触区域变化和温度变化,量化热力电多场耦合对摩擦副磨损的影响;同时结合磨损计算方法建立多物理场耦合磨损模型,对摩擦副磨损寿命进行预测,达到对滑环可靠性与稳定性提升的目的。通过与真实滑环磨损试验数据进行对比,验证模型的正确性,并将该模型应用于实际的滑环摩擦副工艺设计。结果表明,多场耦合模型可有效揭示滑环摩擦副微观运作机理并实施寿命预测,进而可靠地实施滑环工艺优化,提高滑环寿命与运作可靠性,满足新一代长寿命卫星空间无故障长期可靠运行的需...     

一种导电滑环轴系加载测量装置北大核心

针对飞行器导电滑环轴系轴向预载荷难以控制的问题,设计了一种导电滑环轴系加载测量装置,介绍了该设备的测量原理及主要结构设计。试验表明:该装置可以在轴系额定的轴向预载荷下直接测量出装配过程中框架定位面与轴承加载面之间的高度差数值,根据此高度差数值修研端盖台阶厚度,从而方便装配人员对修磨量的控制和把握,保证滑环组件的预载荷要求,使轴承刚度、精度、转速处于最优状态,从而提高滑环组件的装配质量和装配效率。     

导电滑环大电流电刷成型技术研究

针对电子设备高功率密度发展需求,文中研发了一种基于表带触指式多触点电刷的导电滑环,实现了旋转机构内大电流高可靠传输能力。介绍了表带电刷组件轴向插槽式导电滑环装配新型结构、多触点自润滑电刷成型技术路线及大电流导电滑环性能测试。将银石墨触点集成至表带电刷尖端,实现电刷自润滑、大电流、高寿命性能需求,制备的导电滑环通流能力达到1 kA。该多触点自润滑电刷构件制造技术为大电流导电滑环的工程化应用奠定了基础。     

应用于水下微型潜器的导电滑环结构设计

针对水下微型潜器移动控制的普遍性技术难题,设计了一种导电滑环接线结构。该结构能够实现水下微型潜器灵活的移动控制,实现了稳定的信息数据传输。导电滑环通过采用滑动轴承链接,使微型潜器可实现水下定位的无限制转动。同时,滑动轴承与套筒发生相对转动时,通过采用套筒内部的滑槽结构,使滑动轴承上的凸起触点与滑槽内部的定子直接接触,消除了连接线处的扭转力,提高了导电滑环的使用寿命。     

电刷与滑环性能评价装置的研制和应用

本文论述了电刷与滑环在鱼航技术中进行真空性能评价试验的必要性。其装置的工作原理和电刷与滑环对偶材料在大气及真空环境条件下的通电摩擦磨损性能试验及其结果。     

基于虚拟仪器的管道泄漏检测技术研究

采用虚拟仪器技术,设计了一套基于相关分析技术的自来水管道泄漏检测及定位系统,并对其软、硬件方案进行了设计,并进行了大量的实验,验证了系统的可行性和准确性。     

基于声卡和Labview的虚拟仪器研制

本文简要介绍了虚拟仪器开发平台Labview软件,利用声卡作为数据采集器,讨论了基于声卡的虚拟仪器研制,该方法使实验室在不需要投入太多的实验空间和经费下,就能创建信号发生器,波形采集与显示等实验环境,并给出了测试实验结果。     

基于Labview的虚拟仪器网络测试系统设计

计算机技术、测试技术的日新月异特别是Internet的迅速发展及在许多科研领域的应用，使得所谓的网络化测试有望得以实现。文章阐述了虚拟仪器网络测试系统的一些基本概念，重点介绍了基于Labview设计虚拟仪器网络测试系统的思路和技巧。     

基于虚拟仪器的温度检测系统设计

该文研究了基于虚拟仪器的高精度温度检测技术,以LabVIEW 8.2为开发平台,AT89S52单片机作为数据处理器,温度传感器DS1820实现温度检测,将虚拟仪器前面板与传统仪器面板对应,构建了基于虚拟仪器技术的温度检测系统。     

基于虚拟仪器的雷达故障检测系统设计

随着计算机技术、软件技术、微电子技术的不断发展完善,虚拟仪器正以其开放性、易用性、扩展性强等特点,逐步取代传统检测仪器,成为各种复杂电子设备故障检测的高效手段。本文以NI公司的labview8．5为软件平台,采用最简单经济的PC-DAQ方式设计雷达故障检测系统,并着重阐述了该系统硬件组成、软件层次结构和设计方法。     

矿用通风机运行性能监测虚拟仪器的研究

本文依据通风机安全性能检测要求,设计了通风机运行性能监测虚拟仪器。文中对通风机性能参数计算方法进行了阐述,并据此设计了系统的软硬件监测平台。本仪器的研制对分析评价通风机安全性能及通风机的故障诊断有重要的意义。     

基于虚拟仪器的电视测角仪测试系统

本文介绍了虚拟仪器在电视测角仪测试中的应用,分析了电视测角仪的精度、抗干扰性和灵敏度等主要性能参数的测试原理.在此基础上,使用PXI总线模块构建了系统的硬件平台,设计了相应的适配电路以及友好的测试操作界面.采用面向信号测试思想组织测试流程,有利于软硬件的重复利用.     

基于Ansys workbench的双馈发电机滑环室通风系统分析

针对双馈发电机在风电机组运行过程中多次出现的滑环故障问题,将计算流体力学(CFD)技术应用到双馈发电机滑环系统分析中。开展了双馈发电机滑环室风路分析,建立了滑环室进出风口与通风情况的关系,提出了使用ANSYS workbench进行滑环室风路流体分析的方法;在获得最佳风路的基础上,使用ANSYS CFX软件对其滑环散热效果进行了评价,并将出口风速、温度仿真分析结果与实际情况进行了对比。研究结果表明,出口风速仿真值与测试值间最大偏差别为4.1%,温度仿真值与测试值间最大偏差别为4.67%,离心风扇式滑环系统较轴流风扇式滑环系统相比在滑环室碳粉清除与滑环散热效果更好。     

基于虚拟仪器的磁电机定子自动检测系统

为了满足电容充电式无触点(CDI)磁电机定子出厂性能检测的需求,提高检测精度、效率以及自动化水平,研究开发了一种磁电机定子自动检测系统。基于LabVIEW测控平台,设计并开发了检测台人机界面,实现了手动和自动控制两种模式的转换运行;对磁电机电压信号进行了采集、滤波、时频和峰值处理,同步测试出了开路峰值电压和点火提前角等指标;采用三针放电模拟火花塞点火,通过对火花电压和电流同步积分运算得出了点火能量值。该系统通过实际检测台的开发验证,能够自动同时测试出两个定子的各项性能指标,效率提高80%,测试误差不超过1%。研究结果表明,该系统具有较高的测量精度和柔性,能显著降低测试成本和工人劳动强度。     

基于虚拟仪器的互相关流速测量系统设计

采用计算机模拟与实验相结合的方式,建立了基于虚拟仪器平台的互相关测量系统。系统采用LabVIEW函数选板中信号运算部分提供的互相关和自相关函数模块,设计了使用函数互相关、极性互相关和差动自相关3种算法实现互相关流速测量的程序。使用随机信号对上述3种算法进行验证,并对计算结果进行比较,验证结果表明互相关和差动自相关算法较为理想。