Page 97 - 《真空与低温》2025年第5期

636 真空与低温 第 31 卷 第 5 期

4.3 承载能力实验 4.4 热真空环境实验
承载能力实验用于测试空间楔形自锁式重复 热真空环境实验是为了测量真空环境下温度
锁紧机构锁紧状态下承载静力学载荷的能力。根 对于空间楔形自锁式重复锁紧机构解锁锁紧性能
2
据空间站三向加速度不大于 2 m/s ，转动角加速度 的影响。
2
均不大于 0.8 rad/s 换算出 160 kg 在轨可更换单元 利用砝码对在轨可更换单元侧锁紧/解锁单元
的受力为 320 N，力矩为 6.5 N·m，依据在轨期间锁 加载模拟机械臂随动阻力的 30 N 载荷，利用测试
紧机构安装点处三个方向的单轴受力不大于 500 N、 设备发送锁紧、解锁指令，由空间楔形自锁式重复
单轴力矩不大于 35 N·m 的条件分别进行实验。实 锁紧机构执行解锁、锁紧动作。通过综合测试设
验方案如图 6 所示，由加载支架、扭力杆、砝码、量 备显示的锁紧解锁状态信号和由真空罐观察窗观
规、塞尺、空间楔形自锁式重复锁紧机构等组成。 测到的空间楔形自锁式重复锁紧机构的锁紧、解
利用砝码分三个方向（按照空间楔形自锁式重复 锁情况，判断空间楔形自锁式重复锁紧机构的锁紧
锁紧机构定义的坐标系方向）进行力及力矩加载， 解锁状态。考虑到真实空间环境对于实验结果的影
从 320 N 加至 500 N，从 6.51 N·m 加至 35 N·m，保 响，对锁紧机构在高温、低温进行 3 个循环的实验。
持 10 min，在保载过程中利用量规、塞尺进行位移 整机实验温度为−45～60 ℃，平均升降温速率
测量。 不低于 1 ℃/min。当组件监视点温度到达规定的实
验温度范围，对空间楔形自锁式重复锁紧机构进行

功能、性能测试。实验结果如表 2 所列，表明空间
加载支架
楔形自锁式重复锁紧机构能够在真空−45 ℃、60 ℃
温度环境下正常锁紧解锁。
空间楔形自
锁式重复锁
紧机构 表 2 空间楔形自锁式重复锁紧机构实验结果
Tab. 2 Test result for Repeated Locking Device

循环次数 温度/℃ 分离负载/N Ⅰ型 Ⅱ型
砝码 1 −45 30 正常锁紧解锁 正常锁紧解锁

1 60 30 正常锁紧解锁 正常锁紧解锁
（a）作用力加载示意图
2 −45 30 正常锁紧解锁 正常锁紧解锁
2 60 30 正常锁紧解锁 正常锁紧解锁
加载支架
3 −45 30 正常锁紧解锁 正常锁紧解锁
3 60 30 正常锁紧解锁 正常锁紧解锁
空间楔形自
锁式重复锁
紧机构 4.5 寿命实验
扭力杆 寿命实验用来测试空间楔形自锁式重复锁紧
机构的工作寿命。利用实验装置伺服对接和分离
砝码 空间楔形自锁式重复锁紧机构的平台侧剪切孔锁
紧楔组件和在轨可更换单元侧锁紧/解锁单元，通
（b）力矩加载示意图 过砝码对在轨可更换单元侧锁紧/解锁单元加载外
负载，利用测试设备发送锁紧、解锁指令，由空间
图 6 承载能力实验装置
楔形自锁式重复锁紧机构执行解锁和锁紧动作。
Fig. 6 Bearing capacity test device

共完成了 500 次寿命实验，实验前、实验中、
当锁紧机构被加载至 500 N、35 N·m 时，两种
实验后锁紧解锁功能均正常。实验后零部件的磨
型号空间楔形自锁式重复锁紧机构在保持时间内
损情况都在可接受范围内，未出现异常磨损现象。
平台侧剪切孔锁紧楔组件与在轨可更换单元侧锁
5 结论
紧/解锁单元间的最大移动量为 0.25 mm、0.024°，
且无晃动，满足空间站使用要求。 针对适应舱外机械臂或机械臂配合 EVA 操作