專利名稱：陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于測(cè)量陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛 度的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
陀螺電機(jī)軸承預(yù)載的準(zhǔn)確度對(duì)陀螺精度、可靠性和壽命影響很大，測(cè)量預(yù)載就是 要控制預(yù)載在合適的范圍內(nèi)。陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的穩(wěn)定性對(duì)支承系統(tǒng)有等剛度的要求，所 以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸承配對(duì)時(shí)都按等剛度要求進(jìn)行，測(cè)量的目的就是要確保實(shí)際裝配后軸系 兩端等剛度。常用的予載測(cè)試方法就是摩擦力矩法和慣性時(shí)間法，前者是通過測(cè)軸承的摩擦力 矩來估算予載的大小，后者則是通過測(cè)量電機(jī)的停轉(zhuǎn)時(shí)的慣性運(yùn)行時(shí)間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷予載 是否合適。這兩種方法都無法準(zhǔn)確測(cè)量軸承的實(shí)際予載且不能測(cè)試軸系兩端的不等剛度， 因此對(duì)高精度陀螺不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠準(zhǔn)確測(cè)量軸承的實(shí)際予載并且能測(cè)試軸系兩端的 不等剛度，適用于高精度陀螺的陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法。本發(fā)明 的技術(shù)解決方案是，(一 )將被測(cè)電機(jī)固定在基座上，再將加載裝置連接在被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上；( 二)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸上的縮緊螺母，解除軸承的預(yù)緊力；(三)預(yù)緊力的測(cè)量，通過加載裝置給電機(jī)軸系施加拉力，軸承II受力，軸承I不 受力；給軸承加最小軸向預(yù)載Pmin，然后將測(cè)微儀調(diào)零；加最大軸向負(fù)載Pmax，記錄測(cè)微儀讀 數(shù)ΔΚ ；測(cè)微儀調(diào)零，加負(fù)載為3Pmax，記錄測(cè)微儀讀數(shù)K1 ；卸去外加負(fù)荷，擰緊軸上的螺母； 將光學(xué)測(cè)微儀調(diào)零，給軸承支承系統(tǒng)施加3Pmax的外加載荷，記錄測(cè)微儀的讀數(shù)K2 ；則軸承的 兩變形量之差為δ = K2-K1則實(shí)際預(yù)載P= Pmm-δ K (四)不等剛度的測(cè)量鎖緊電機(jī)軸上的螺母，通過加載裝置給電機(jī)軸系施加3Pmax壓力，軸承II卸載，外 負(fù)載3Pmax全部加在軸承I上，記錄測(cè)微儀的讀數(shù)K3,則軸承支承系統(tǒng)的不等剛度為λλ = K3-K2。所述陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法的加載裝置包括加載支架 和杠桿和法碼盤，杠桿和法碼盤連為一體，加載支架的底座用螺釘固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，加載支架的上端的中心位置設(shè)有加載點(diǎn)，杠桿的頂端壓或拉加載支架給電機(jī)軸系施加壓力或拉 力。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明提高了陀螺電機(jī)的裝配效率和成活率，摩擦力矩法和慣性時(shí)間法都需在電 機(jī)跑合后才能測(cè)試，而本發(fā)明在電機(jī)裝配完成后就可準(zhǔn)確測(cè)試，因此，可以及時(shí)調(diào)整，提高 電機(jī)裝配精度和成活率，節(jié)約了大量的時(shí)間和人力物力。本發(fā)明采用測(cè)量電機(jī)軸系兩端的 剛度，確定電機(jī)軸系的不等剛度，通過對(duì)電機(jī)軸承的調(diào)整，保證了軸系兩端的等剛度，并保 證了軸系的穩(wěn)定性，提高了陀螺的精度和可靠性。


圖1是本發(fā)明測(cè)試原理示意圖；圖2是本發(fā)明加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法的加載裝置包括加載支架14、杠 桿15、左砝碼盤16和右砝碼盤13，杠桿15與左砝碼盤16和右砝碼盤13連為一體，加載支 架14的底座用螺釘固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子9上，加載支架14的上端的中心位置設(shè)有加載點(diǎn)。杠 桿15端部的小球的頂端壓或拉加載支架14給電機(jī)軸系施加壓力或拉力。施加壓力時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng) 右調(diào)整螺母13使右砝碼盤通過杠桿右端的小球壓在加載支架14的加載點(diǎn)上，壓力就施加 在軸系上；施加拉力時(shí)，杠桿15伸到加載支架的下方，右端的小球頂在的加載點(diǎn)的下方，轉(zhuǎn) 動(dòng)左調(diào)整螺母17使左砝碼盤壓杠桿左端，杠桿右端就產(chǎn)生拉力拉加載支架，使軸系受拉。本發(fā)明的測(cè)試原理見圖1，如圖1所示，予載荷及不等剛度測(cè)試儀主要由三部分組 成加載裝置1、光學(xué)測(cè)微儀8和測(cè)試基座6。加載裝置1連接在被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子9上，可以 加拉力或壓力，加載裝置中有對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)來保證所加載荷與軸承支承系統(tǒng)中的電機(jī)軸同軸； 測(cè)試時(shí)電機(jī)殼體5固定在基座6上。加載裝置1通過轉(zhuǎn)子9把載荷傳給軸系，光學(xué)測(cè)微儀8通過測(cè)試支承在軸端的小 球7的位移即可得到所加負(fù)載下軸承的變形量。在確定給軸承加載的重力時(shí)，必需加進(jìn)加 載時(shí)本身重量也作用于測(cè)微儀測(cè)量桿的所有零件，并考慮測(cè)微儀測(cè)量力。預(yù)載的測(cè)量測(cè)量時(shí)，首先，預(yù)緊力的測(cè)量，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸上的縮緊螺母2，解除預(yù)緊力。當(dāng)施加拉 力時(shí)，軸承114受力，軸承13不受力。給軸承加最小軸向預(yù)載Pmin，然后將測(cè)微儀8調(diào)零；加 最大軸向負(fù)載Pmax，記錄測(cè)微儀讀數(shù)ΔΚ。測(cè)微儀8調(diào)零，加負(fù)載為3Pmax，記錄測(cè)微儀8讀數(shù) &。卸去外加負(fù)荷，擰緊軸上的螺母2 ；將光學(xué)測(cè)微儀8調(diào)零，給軸承支承系統(tǒng)施加3Pmax的 外加載荷，記錄測(cè)微儀8的讀數(shù)K2。則軸承114的兩變形量之差為δ = K2-K1(1)松開鎖緊螺母2即不加預(yù)緊力時(shí)，軸承114先在軸向負(fù)載Pmax下的變形為δ 0，又 施加3Pmax軸向負(fù)載，這時(shí)下軸承114增加的變形量為K1 ；鎖緊螺母2時(shí)，軸承114處于預(yù)緊 狀態(tài)，其上加有預(yù)載力P (Pmin彡P(guān)彡P(guān)max),產(chǎn)生的變形為Sc/ ；當(dāng)給軸承支承系統(tǒng)施加3Pmax
4拉力(大于卸載負(fù)荷的外加載荷2. 85P)，所以軸承13卸載，外負(fù)載3Pmax全部加在軸承114 上，使軸承增加的變形量為K2。δ = δ 0- δ 0' =K2-K1(2)δ即為軸承114在Pmax下和實(shí)際預(yù)載P之差的變形量。角接觸軸承的變形與負(fù)載的關(guān)系不是線性的，但當(dāng)負(fù)載的變化比較小時(shí)，可近似 為線性關(guān)系，則此段直線的斜率κ為k = Pmw~ ^mn(3)
Ak則實(shí)際預(yù)載P= Pmwi-S K
Pmax -P.
_4]-(K2-K1) maxM -(4)再進(jìn)行不等剛度的測(cè)量鎖緊軸上的螺母2，軸承支承系統(tǒng)施加3Pmax壓力，則軸承114卸載，外負(fù)載3Pmax全 部加在軸承13上，記錄測(cè)微儀8的讀數(shù)K3,則軸承支承系統(tǒng)的不等剛度為λλ = K3-K2(5)加載裝置的結(jié)構(gòu)見圖2，主要由加載支架14、杠桿15、左法碼盤16和右法碼盤13 組成。杠桿15與左法碼盤16和右法碼盤13連為一體，加載支架14的底座用螺釘固定在 電機(jī)轉(zhuǎn)子9上，加載支架14的上端的中心位置設(shè)有加載點(diǎn)，杠桿15的頂端壓或拉加載支架 14給電機(jī)軸系施加壓力或拉力。實(shí)施例儀架的測(cè)量范圍和誤差由光學(xué)測(cè)微儀確定。本儀架的測(cè)量范圍士0. 012mm ；刻度 值:0. 01 μ Hio(三)將被測(cè)電機(jī)固定在基座6上，再將加載支架14用螺釘固定在被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子9上；(四)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸上的縮緊螺母2，解除軸承13和軸承114的預(yù)緊力；(三)預(yù)緊力的測(cè)量，通過加載裝置1給電機(jī)軸系施加拉力，軸承114受力，軸 承13不受力；給軸承114加最小軸向預(yù)載0. 5kg，然后將測(cè)微儀調(diào)零8 ；加最大軸向負(fù)載 1. Okg,記錄測(cè)微儀8讀數(shù)1. 3 μ m( Δ K)；測(cè)微儀8調(diào)零，加負(fù)載為3. Okg,記錄測(cè)微儀8讀 數(shù)3. 9 μ Hi(K1)；卸去外加負(fù)荷，擰緊軸上的螺母；將光學(xué)測(cè)微儀8調(diào)零，給軸承支承系統(tǒng)施 加3. Okg的外加載荷，記錄測(cè)微儀8的讀數(shù)4. 1 μ m(K2)；則軸承114的兩變形量之差為
δ = K2-K1 = 4. 1-3. 9 = 0. 2 μ m
尸max ^min
k =
Ak則實(shí)際予載P= Pmax-SK=^ax -(K2-Ki)
^max ^mii
M1.0-0.5=1.0- (4.1-3.9) ~—~=0.92kg(四)不等剛度的測(cè)量鎖緊電機(jī)軸上的螺母2，通過加載裝置1給電機(jī)軸系施加3. Ok壓力，軸承114卸 載，外負(fù)載3. Ok全部加在軸承13上，記錄測(cè)微儀的讀數(shù)4. 2 μ m(K3)，則軸承支承系統(tǒng)的不 等剛度為λλ = K3-K2 = 4. 2-4. 1 = 0. 1 μ m
權(quán)利要求
陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法，其測(cè)試方法是，(一)將被測(cè)電機(jī)固定在基座(6)上，再將加載裝置(1)連接在被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(9)上；(二)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸上的縮緊螺母(2)，解除軸承的預(yù)緊力；(三)預(yù)緊力的測(cè)量，通過加載裝置(1)給電機(jī)軸系施加拉力，軸承II(4)受力，軸承I(3)不受力；給軸承II(4)加最小軸向預(yù)載Pmin，然后將測(cè)微儀調(diào)零；加最大軸向負(fù)載Pmax，記錄測(cè)微儀讀數(shù)ΔK；測(cè)微儀(8)調(diào)零，加負(fù)載為3Pmax，記錄測(cè)微儀(8)讀數(shù)K1；卸去外加負(fù)荷，擰緊軸上的螺母(2)；將光學(xué)測(cè)微儀(8)調(diào)零，給軸承支承系統(tǒng)施加3Pmax的外加載荷，記錄測(cè)微儀(8)的讀數(shù)K2；則軸承的兩變形量之差為δ＝K2 K1則實(shí)際預(yù)載 <mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><mi>&delta;&kappa;</mi> </mrow> <mrow><mo>=</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>K</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>K</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <mi>&Delta;k</mi></mfrac><mo>;</mo> </mrow>(四)不等剛度的測(cè)量鎖緊電機(jī)軸上的螺母2，通過加載裝置1給電機(jī)軸系施加3Pmax壓力，軸承II(4)卸載，外負(fù)載3Pmax全部加在軸承I(3)上，記錄測(cè)微儀的讀數(shù)K3，則軸承支承系統(tǒng)的不等剛度為λλ＝K3 K2。
2.一種用于權(quán)利要求1所述陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法的加載 裝置，其特征是，加載裝置(1)包括加載支架(14)、杠桿(15)和法碼盤(13和16)，杠桿(15) 和法碼盤(13和16)連為一體，加載支架(14)的底座用螺釘固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，加載支架 的上端的中心位置設(shè)有加載點(diǎn)，杠桿(15)的頂端壓或拉加載支架(14)給電機(jī)軸系施加壓 力或拉力。
全文摘要
本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于測(cè)量陀螺儀表軸承軸向預(yù)緊力及不等剛度的測(cè)試方法。其測(cè)試方法是，首先將被測(cè)電機(jī)固定在基座上，再將加載裝置連接在被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上；通過測(cè)量軸承在實(shí)際載荷下的變形與加載裝置施加的標(biāo)準(zhǔn)載荷下的變形之差，測(cè)試電機(jī)的軸承軸向預(yù)緊力；通過加載裝置分別向軸系施加3倍予載的拉力或壓力，解除一端軸承的予緊，測(cè)量承受負(fù)荷的軸承的變形，比較兩軸承單獨(dú)承載下的變形，測(cè)量電機(jī)軸承的不等剛度。本發(fā)明采用測(cè)量電機(jī)軸系兩端的剛度，確定電機(jī)軸系的不等剛度，通過對(duì)電機(jī)軸承的調(diào)整，保證了軸系兩端的等剛度，并保證了軸系的穩(wěn)定性，提高了陀螺的精度和可靠性。
文檔編號(hào)G01N3/08GK101907540SQ20101025995
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者崔海英 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)第六一八研究所