模拟太空无阻力的磁悬浮伸缩杆的制作方法

[0001]本实用新型属于伸缩机构领域，具体涉及一种模拟太空无重力的自调节悬浮伸缩杆。背景技术：[0002]太空中由于是无重力的环境，因此航天器上的机械伸缩组件在做轴向伸缩运动时是无摩擦力的，可认为伸缩组件做悬浮状态的轴向运动。[0003]在航天器部件的地面测试试验中，往往要求机械部件的环境需和太空中相一致，否则测试试验的结果无法直接应用于太空环境。但由于重力的存在，地面环境中，伸缩杆和杆套在圆周表面会产生接触。[0004]为了模拟伸缩杆悬浮状态，在地面测试中实现局部无重力环境。本实用新型提出一种基于磁悬浮技术的自调节悬浮伸缩杆，以达到无接触伸缩，避免了两杆做轴向运动时因接触产生力。技术实现要素：[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种尽可能避免杆和杆套产生接触，从而模拟太空无阻力的磁悬浮伸缩杆。[0006]本实用新型的方案如下：[0007]本申请的实施例公开了一种模拟太空无阻力的磁悬浮伸缩杆，其包括杆套和杆，杆套内设有空腔，杆套一端的端面向内开设有与空腔连通的通孔；空腔内壁沿环向设置有第一电磁铁组和径向距离传感器组；杆套内部底端设有第二电磁铁和测量杆轴向位移的距离传感器；[0008]所述的杆包括相连的粗径段和细径段，粗径段始终套设在杆套内，细径段可通过通孔部分伸出杆套，粗径段外壁周向分布有第一永磁体，底部设有第二永磁体，粗径段外径小于杆套内径，粗径段与空腔壁面之间留有空隙；所述的通孔内壁上设有用于锁定所述细径段轴向运动的卡爪组件。[0009]优选的，所述的粗径段的两端端面设有缓冲垫。[0010]优选的，所述的通孔内壁上环向均匀设置有多个卡槽，每个卡槽内均设置有一个卡爪，多个卡爪组成卡爪组件。[0011]优选的，所述的第一电磁铁组由在同一周向方向均匀分布的至少三个第一电磁铁组成；每个第一电磁铁均独立供电。[0012]优选的，所述的径向距离传感器组由在同一周向方向均匀分布的至少三个径向距离传感器组成。[0013]优选的，第一电磁铁组内的电磁铁数量与径向距离传感器组内径向距离传感器的数量相同，第一电磁铁与径向距离传感器一一对应安装。[0014]本实用新型通过与径向距离传感器的检测信号可以获知杆的偏移趋势，通过对应位置的第一铁磁铁铁组的通电电流大小的调节，可以产生不同的磁力，使杆与杆套保持同心，从而使杆与杆套间不产生物理接触，并可保持悬浮状态。进一步，本实用新型可以通过杆套底部的第二电磁铁的电流大小和方向的调整，使杆发生轴向伸缩，卡爪可夹紧细径段实现杆的定位锁定。附图说明[0015]图1为本实用新型伸缩杆剖面示意图；[0016]图2为杆套内壁示意图；[0017]图3为杆剖面图；[0018]图4为卡爪解锁状态示意图；[0019]图5为卡爪锁定状态示意图；[0020]图6为伸缩杆外部结构示意图。具体实施方式[0021]下面结合说明书附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。[0022]如图1-3和6所示，本实施例的模拟太空无阻力的磁悬浮伸缩杆包括杆套1和杆2，杆套内设有空腔，杆套一端的端面向内开设有与空腔连通的通孔；空腔内壁沿环向设置有第一电磁铁组11和径向距离传感器组12；杆套内部底端设有第二电磁铁13和测量杆轴向位移的距离传感器14；[0023]所述的杆包括相连的粗径段和细径段，粗径段始终套设在杆套内，细径段可通过通孔部分伸出杆套，粗径段外壁环向分布有第一永磁体22，底部设有第二永磁体21，粗径段外径小于杆套内径，粗径段与空腔壁面之间留有空隙；[0024]所述的通孔内壁上设有用于锁定所述细径段轴向运动的卡爪组件3。[0025]作为本实施例的优选方案，所述的粗径段的两端端面设有缓冲垫23。缓冲垫用以减弱粗径段与杆套壁面的碰撞冲击力。本实施例，粗径段和细径段均为圆柱形；空腔也为圆柱形，空腔直径大于粗径段直径。[0026]如图4和5所示，作为本实施例的优选方案，所述的通孔内壁上环向均匀设置有两个卡槽32，每个卡槽内均设置有一个卡爪31，两个卡爪31组成卡爪组件；卡槽32内设有推杆电机33(电动推杆)，推杆电机于卡爪31相连用于驱动卡爪31在卡槽32内的运动。卡爪组件不工作时，卡爪31在卡槽32内不与杆2接触，当杆2需要在某个位置定位时，推杆电机33推动卡爪31径向锁住杆2。需要解锁时，推杆电机33驱动卡爪31离开杆2，收回卡槽32。[0027]如图2所示，作为本实施例的优选方案，所述的第一电磁铁组由在同一周向方向均匀分布的至少三个第一电磁铁组成；每个第一电磁铁独立控制。所述的径向距离传感器组由在同一周向方向均匀分布的至少三个径向距离传感器组成。[0028]在本实施例中，第一电磁铁组内的电磁铁数量与径向距离传感器组内径向距离传感器的数量相同，均为三个，电磁铁与径向距离传感器一一对应，安装在杆套内壁相同位置。[0029]以下对本实施例可实现的功能做简单描述。[0030]保持悬浮：当杆2处在杆套1内做轴向运动时，由于受到重力的作用，杆和杆套无法始终保持同心状态，当产生偏移趋势，杆套1上的径向距离传感器12测得杆2发生径向位移，发出信号，调节杆套1上各个电磁铁11的强弱，使得对杆2上不同永磁体22的磁力不同，从而使得杆2重新回到和杆套1的同心状态(有径向距离传感器可获知)。[0031]轴向伸缩：本伸缩杆的轴向运动同样采用磁悬浮技术，杆套1尾部的轴向距离传感器14可以测量与杆2的距离，。通过调整杆套1尾部的电磁铁13的通电电流和方向，可以使电磁铁与对杆2尾部永磁体产生磁力作用(包括磁力大小调整，以及改变两者状态为相互吸引或排斥)，使得杆做轴向运动。[0032]轴向定位：当轴向距离传感器14测得杆2需要在某个位置定位时，可控制卡爪31径向运动，锁住杆2，解锁时控制卡爪31松开。