專利名稱：一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，可以用于慣性姿態(tài)敏感器陀螺馬達(dá)軸承的高精度加載，屬于陀螺馬達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常見的陀螺馬達(dá)(或者叫做陀螺電機(jī))一般主要由軸承、轉(zhuǎn)子、磁滯環(huán)部件和定子部件四部分組成，如圖1所示，I為軸承，2為定子部件，3為磁滯環(huán)部件，4為轉(zhuǎn)子。其中馬達(dá)軸承采用普通角接觸軸承或者端蓋式角接觸軸承，是陀螺電機(jī)中最重要和最關(guān)鍵的部件之一，同時(shí)起到了旋轉(zhuǎn)保證和安裝殼的作用。并且使旋轉(zhuǎn)部分在工作時(shí)能夠達(dá)到回轉(zhuǎn)摩擦力矩盡可能小、旋轉(zhuǎn)精度盡可能高、工作壽命盡可能長(zhǎng)的效果。為了保證陀螺馬達(dá)工作可靠、性能穩(wěn)定、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，陀螺馬達(dá)軸承的預(yù)載荷是一個(gè)非常關(guān)鍵的工藝參數(shù)，它的準(zhǔn)確度直接影響陀螺馬達(dá)的性能。預(yù)載荷的作用主要是在軸承原始安裝時(shí)產(chǎn)生一定的預(yù)變形，從而使軸承在實(shí)際使用中跳過(guò)初期的變形較大階段，顯著提高了支撐的剛性，同時(shí)對(duì)軸承施加合適的預(yù)載荷(簡(jiǎn)稱加載)可以提高陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)精度，從而提高陀螺馬達(dá)的綜合性能。陀螺馬達(dá)精密加載設(shè)備可以對(duì)陀螺馬達(dá)的裝配進(jìn)行過(guò)程控制，提高陀螺馬達(dá)的裝機(jī)合格率，保證陀螺馬達(dá)軸承剛度、旋轉(zhuǎn)精度、摩擦性能等處于優(yōu)化狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)尚沒有陀螺馬達(dá)精密加載設(shè)備。國(guó)內(nèi)很多陀螺馬達(dá)的生產(chǎn)廠家，也采取了很多方法來(lái)解決陀螺馬達(dá)的加載問(wèn)題，但由于陀螺馬達(dá)軸承的預(yù)載荷量級(jí)較小，要求精度較高，因此還無(wú)法有效解決此問(wèn)題，只能通過(guò)在裝配后的陀螺馬達(dá)中進(jìn)行有針對(duì)性的試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行篩選，這樣降低了陀螺馬達(dá)的裝機(jī)合格率，造成了很多的浪費(fèi)。目前國(guó)內(nèi)采取的方法主要有以下幾種；(I)通過(guò)測(cè)量軸承凸出量進(jìn)行配對(duì)的方法。這種方法是在陀螺馬達(dá)的裝配過(guò)程中，首先測(cè)量陀螺馬達(dá)軸承的凸出量，然后根據(jù)軸承的凸出量及陀螺馬達(dá)的內(nèi)外轉(zhuǎn)子尺寸進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)修研陀螺馬達(dá)的外轉(zhuǎn)子高度保證對(duì)軸承施加設(shè)定的預(yù)載荷。然后通過(guò)對(duì)裝配后的陀螺馬達(dá)進(jìn)行一系列的性能試驗(yàn)，驗(yàn)證軸承的實(shí)際預(yù)載荷。采用這樣的陀螺馬達(dá)加載工藝，造成了陀螺馬達(dá)軸承加載誤差很大，裝配后的陀螺馬達(dá)軸承加載有時(shí)過(guò)大，有時(shí)過(guò)?。活A(yù)載荷過(guò)大影響陀螺馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)靈活性，造成不必要的功率損耗，預(yù)載荷過(guò)小又達(dá)不到剛度和旋轉(zhuǎn)精度的要求.采用這種方法陀螺馬達(dá)的裝機(jī)合格率很低。(2)通過(guò)測(cè)量馬達(dá)軸向間隙的方法 這種方法是在陀螺馬達(dá)的裝配過(guò)程中。通過(guò)測(cè)量馬達(dá)軸向間隙的方法來(lái)加載，如圖2所示，具體方法是:將較厚的轉(zhuǎn)子環(huán)裝入馬達(dá)，首先對(duì)馬達(dá)軸施加一個(gè)向下的力(等于預(yù)載荷減去馬達(dá)自重)，記錄馬達(dá)軸的位移量；然后，對(duì)馬達(dá)軸施加一個(gè)向上的力(等于預(yù)載荷加上馬達(dá)自重)，記錄馬達(dá)軸的位移量。兩個(gè)位移量相加則得到馬達(dá)的初始間隙，根據(jù)馬達(dá)的初始間隙可以計(jì)算出施加預(yù)載荷馬達(dá)轉(zhuǎn)子環(huán)所需要的調(diào)整量。
通過(guò)測(cè)馬達(dá)間隙的方法來(lái)調(diào)整馬達(dá)預(yù)載，由于尺寸測(cè)量是通過(guò)千分表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，精度較低(比如千分表的尺寸精度為I μ m,陀螺馬達(dá)軸承的剛度為250g/ μ m,因此這一項(xiàng)造成的加載誤差就是250g)，并且施加的力不一定通過(guò)馬達(dá)軸承中心線，精度受到馬達(dá)軸向摩擦力的影響，因此這種方法比較粗略，只能用于粗調(diào)預(yù)載。
(3)通過(guò)測(cè)量低速摩擦力矩的方法
這種方法受到目前的低速摩擦力矩測(cè)試設(shè)備精度的影響較大，反映出的軸承預(yù)載荷有時(shí)過(guò)大,有時(shí)過(guò)小。并且低速摩擦力矩測(cè)試本身也屬于間接測(cè)試,摩擦力矩還受到軸承內(nèi)部潤(rùn)滑油含量等因素的影響。因此，目前通過(guò)測(cè)量低速摩擦力矩的方法精度較低，并且無(wú)法給出具體的軸承加載數(shù)值和精度。發(fā)明內(nèi)容
本方法的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，該方法采用精密砝碼直接加載，加載精度準(zhǔn)確，消除了加載力不通過(guò)馬達(dá)軸承中心線造成的誤差，且提高了位移測(cè)量精度。
本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，采用陀螺電機(jī)加載設(shè)備實(shí)現(xiàn)加載，所述陀螺馬達(dá)加載設(shè)備包括安裝臺(tái)、位移測(cè)量系統(tǒng)和空氣軸承加載系統(tǒng)，其中位移測(cè)量系統(tǒng)包括水平導(dǎo)軌系統(tǒng)、上升導(dǎo)軌系統(tǒng)、兩個(gè)位移傳感器和調(diào)整螺釘，水平導(dǎo)軌系統(tǒng)安裝在安裝臺(tái)上，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)安裝在水平導(dǎo)軌系統(tǒng)上，調(diào)整螺釘與位移傳感器均安裝在上升導(dǎo)軌系統(tǒng)上，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位移傳感器的上下移動(dòng)，水平導(dǎo)軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位移傳感器的水平移動(dòng)，調(diào)整螺釘對(duì)位移傳感器進(jìn)行微動(dòng)調(diào)節(jié)；空氣軸承加載系統(tǒng)包括空氣軸承支撐、砝碼、空氣主軸、空氣軸承、軸承定心套和定心基座，定心基座安裝在安裝臺(tái)上，軸承定心套與定心基座連接，空氣軸承支撐與空氣軸承連接，空氣主軸穿過(guò)空氣軸承支撐和空氣軸承，并與砝碼連接,待測(cè)馬達(dá)軸承位于空氣主軸與軸承定心套之間,上端通過(guò)空氣主軸壓住,下端由軸承定心套支承定位；
具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括如下步驟:
步驟(一)、首先將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件裝入陀螺電機(jī)加載設(shè)備的軸承定心套中，并將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件和軸承定心套整體裝入定心機(jī)座中；通過(guò)空氣主軸將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件壓緊，并通過(guò)砝碼施加預(yù)載荷，其中砝碼的質(zhì)量等于設(shè)計(jì)預(yù)載荷減去空氣主軸的質(zhì)量；
步驟(二)、通過(guò)調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)和上升導(dǎo)軌系統(tǒng)，將兩個(gè)位移傳感器的測(cè)頭打在馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩上，并且兩個(gè)位移傳感器的測(cè)量顯示值都在量程范圍以內(nèi)，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中保持兩個(gè)位移傳感器豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化，得到馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h，之后調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)將位移傳感器挪開，取下馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件；
步驟(三)、將待測(cè)量馬達(dá)軸承清洗后合套，并將待測(cè)馬達(dá)軸承裝入軸承定心套中，將待測(cè)馬達(dá)軸承和軸承定心套安裝在定心套基座上；
步驟(四)、通過(guò)空氣主軸將待測(cè)馬達(dá)軸承壓緊，并通過(guò)砝碼施加預(yù)載荷，砝碼的質(zhì)量等于設(shè)計(jì)預(yù)載荷減去空氣主軸的質(zhì)量；
步驟(五)、通過(guò)調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)和上升導(dǎo)軌系統(tǒng)，將兩個(gè)位移傳感器的測(cè)頭打在待測(cè)馬達(dá)軸承軸肩上，并且兩個(gè)位移傳感器的測(cè)量顯示值都在量程范圍以內(nèi)，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中保持兩個(gè)位移傳感器豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化；得到待測(cè)馬達(dá)軸承外圈軸肩尺寸h’ ；步驟(六)、得到待測(cè)馬達(dá)軸承外圈軸肩尺寸h’與馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h的差值Δ h ；步驟(七)、將差值A(chǔ)h加上馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h值即可得到施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸H。在上述高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法中，陀螺電機(jī)加載設(shè)備包括兩套位移測(cè)量系統(tǒng)，即兩個(gè)水平導(dǎo)軌系統(tǒng)、兩個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)、四個(gè)位移傳感器和兩個(gè)調(diào)整螺釘，其中兩個(gè)位移傳感器為一組，安裝在一個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)的導(dǎo)軌上，通過(guò)調(diào)整調(diào)整螺釘，使兩組位移傳感器中每組位移傳感器的測(cè)量值之和趨于相同。在上述高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法中，步驟(2)中使兩個(gè)位移傳感器的測(cè)頭打在馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩的中間位置；步驟(5)中使兩個(gè)位移傳感器的測(cè)頭打在待測(cè)馬達(dá)軸承軸肩的中間位置。在上述高精度陀 螺馬達(dá)軸承加載方法中，步驟(6)之后根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)待測(cè)馬達(dá)軸承外圈進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，并找出待測(cè)馬達(dá)軸承外圈軸肩尺寸h’與馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h的差值A(chǔ)h的最大值與最小值，取所述最大值與最小值的平均值，進(jìn)入步驟(7)，將Ah〒 與標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h值相加得到施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸H。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:(I)本發(fā)明采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的陀螺電機(jī)加載設(shè)備對(duì)馬達(dá)軸承進(jìn)行加載，通過(guò)對(duì)馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件和待測(cè)馬達(dá)軸承的軸肩尺寸分別進(jìn)行測(cè)量，取差值從而確定施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸，提高了位移測(cè)量精度，消除了加載力不通過(guò)馬達(dá)軸承中心線造成的誤差，進(jìn)一步提聞了加載精度；(2)本發(fā)明在馬達(dá)軸承加載過(guò)程中采用精密砝碼直接加載，大大提高了加載精度；(3)本發(fā)明采用空氣主軸對(duì)軸承來(lái)進(jìn)行定位，消除了加載力不通過(guò)馬達(dá)軸承中心線造成的誤差；(4)本發(fā)明采用通用高精度位移傳感器來(lái)測(cè)量軸承軸肩的距離，提高了位移測(cè)量精度，在測(cè)量過(guò)程中通過(guò)采用兩組位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)軸承外圈進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，找出兩套軸承外圈軸肩之間尺寸的最大值和最小值，進(jìn)一步提高了位移測(cè)量精度。


圖1為陀螺馬達(dá)總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為傳統(tǒng)方法中陀螺馬達(dá)軸承測(cè)間隙加載示意圖；圖3為本發(fā)明采用陀螺電機(jī)加載設(shè)備進(jìn)行馬達(dá)軸承加載示意圖；圖4為本發(fā)明待測(cè)馬達(dá)軸承裝配安裝示意圖；圖5為本發(fā)明馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件示意圖；圖6為本發(fā)明陀螺電機(jī)加載設(shè)備中軸承定心套示意圖；圖7為本發(fā)明陀螺電機(jī)加載設(shè)備中定心基座不意圖8為本發(fā)明陀螺電機(jī)加載設(shè)備中空氣主軸示意圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
如圖3所示為本發(fā)明采用陀螺電機(jī)加載設(shè)備進(jìn)行馬達(dá)軸承加載示意圖，本發(fā)明采用陀螺電機(jī)加載設(shè)備實(shí)現(xiàn)馬達(dá)軸承加載，陀螺電機(jī)加載設(shè)備由安裝臺(tái)2、位移測(cè)量系統(tǒng)和空氣軸承加載系統(tǒng)三部分組成。其中安裝臺(tái)2包括機(jī)架和臺(tái)面，提供設(shè)備各部件的安裝接口，并保證設(shè)備各部件的安裝位置要求。
位移測(cè)量系統(tǒng)包括水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3、上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4、兩個(gè)位移傳感器5和調(diào)整螺釘13，水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3安裝在安裝臺(tái)2上，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4安裝在水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3上，調(diào)整螺釘13與兩個(gè)位移傳感器5均安裝在上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4上，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4實(shí)現(xiàn)位移傳感器5的上下移動(dòng)，并用調(diào)整螺釘13實(shí)現(xiàn)兩個(gè)位移傳感器5整體的上下微動(dòng)調(diào)節(jié)。上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4、位移傳感器5和調(diào)整螺釘13整體安裝水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3上，實(shí)現(xiàn)位移傳感器5的水平移動(dòng)。為了提高系統(tǒng)的精度，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)5和水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3可由成熟的微動(dòng)平臺(tái)改裝而成，提供運(yùn)動(dòng)的精度和重復(fù)精度。
圖3中的位移測(cè)量系統(tǒng)為兩套，即兩個(gè)水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3、兩個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4、四個(gè)位移傳感器5和兩個(gè)調(diào)整螺釘13，其中兩個(gè)位移傳感器5為一組，安裝在一個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4的導(dǎo)軌上，兩個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4上共安裝了四個(gè)位移傳感器5。通過(guò)調(diào)整調(diào)整螺釘13，使兩組位移傳感器5中每組位移傳感器5的測(cè)量值之和趨于相同。
空氣軸承加載系統(tǒng)包括空氣軸承支撐6、砝碼7、空氣主軸8、空氣軸承9、軸承定心套11和定心基座12，定心基座12安裝在安裝臺(tái)2上，軸承定心套11與定心基座12連接，空氣主軸8穿過(guò)空氣軸承支撐6和空氣軸承9，并與砝碼7連接，空氣軸承9對(duì)空氣主軸8提供徑向支撐，待測(cè)馬達(dá)軸承10位于空氣主軸8與軸承定心套11之間，上端通過(guò)空氣主軸8壓住，下端由軸承定心套11支承定位。如圖4所示為本發(fā)明待測(cè)馬達(dá)軸承裝配安裝示意圖。
為了提高位移測(cè)量精度，位移測(cè)量系統(tǒng)可以安裝兩套，對(duì)稱安裝以消除軸承本身旋轉(zhuǎn)精度引起的誤差。
本發(fā)明高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，包括如下步驟:
步驟(一)、將待測(cè)量馬達(dá)軸承使用航空汽油、無(wú)水乙醇和石油醚清洗干凈并合套。
步驟(二)、打開陀螺電機(jī)加載設(shè)備相關(guān)氣源、使供氣壓力穩(wěn)定，使陀螺電機(jī)加載設(shè)備可以正常工作；
步驟(三)、將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件裝入陀螺電機(jī)加載設(shè)備的軸承定心套11中，并將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件和軸承定心套11整體裝入定心機(jī)座12中；如圖5所示為本發(fā)明馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件示意圖，如圖6所示為本發(fā)明陀螺電機(jī)加載設(shè)備中軸承定心套示意圖；圖7所示為本發(fā)明陀螺電機(jī)加載設(shè)備中定心基座不意圖。
步驟(四)、通過(guò)空氣主軸8將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件壓緊，并通過(guò)砝碼7施加預(yù)載荷，其中砝碼7的質(zhì)量等于設(shè)計(jì)預(yù)載荷減去空氣主軸8的質(zhì)量；如圖8所示為本發(fā)明陀螺電機(jī)加載設(shè)備中空氣主軸示意圖。
步驟(五)、通過(guò)調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3和上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4，將位移傳感器5的測(cè)頭打在馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩合適的位置，一般打在待測(cè)馬達(dá)軸承軸肩的中間位置。并且位移傳感器5的測(cè)量顯示值都在量程范圍以內(nèi)(量程根據(jù)需要選擇合適檔位)，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中保持位移傳感器5豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化，得到馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h。若位移傳感器5為四個(gè)，則如圖3所示，測(cè)量過(guò)程中保持四個(gè)位移傳感器5豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化，通過(guò)調(diào)整微調(diào)螺釘13，使兩組位移傳感器5中每組位移傳感器5的測(cè)量值之和趨于相同。步驟(六)、調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3將位移傳感器5挪開，取下馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件。步驟(七)、將待測(cè)量馬達(dá)軸承10清洗后合套，并將待測(cè)馬達(dá)軸承10裝入軸承定心套11中，將待測(cè)馬達(dá)軸承10和軸承定心套11安裝在定心套基座12上。步驟(八)、通過(guò)空氣主軸8將待測(cè)馬達(dá)軸承10壓緊，并通過(guò)砝碼7施加預(yù)載荷，砝碼7的質(zhì)量等于設(shè)計(jì)預(yù)載荷減去空氣主軸8的質(zhì)量；如圖4所示。步驟(九)、通過(guò)調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)3和上升導(dǎo)軌系統(tǒng)4，將位移傳感器5的測(cè)頭打在待測(cè)馬達(dá)軸承軸肩合適的位置，一般打在待測(cè)馬達(dá)軸承10軸肩的中間位置。并且兩個(gè)位移傳感器5的測(cè)量顯示值都在量程范圍以內(nèi)(量程根據(jù)需要選擇合適檔位)，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中保持位移傳感器5豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化；得到待測(cè)馬達(dá)軸承10外圈軸肩尺寸h’。步驟(十)、得到待測(cè)馬達(dá)軸承10外圈軸肩尺寸h’與馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h的差值A(chǔ)h ;步驟(十一)、將差值A(chǔ)h加上馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h值即可得到施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸H?？筛鶕?jù)需要旋轉(zhuǎn)待測(cè)馬達(dá)軸承10外圈進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，并找出待測(cè)馬達(dá)軸承10外圈軸肩尺寸h’與馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h的差值A(chǔ)h的最大值與最小值,取最大值與最小值的平均值，將與標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h值相加得到施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸H。本發(fā)明測(cè)量原理如下:采用直接測(cè)量的原理，以陀螺馬達(dá)一端的軸承外圈定位，在另一端軸承的外圈上施加固定的載荷或變化的載荷，通過(guò)位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量?jī)商纵S承外圈軸肩之間的尺寸或其尺寸變化量，然后根據(jù)測(cè)量出的尺寸選配陀螺馬達(dá)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸，保證陀螺馬達(dá)裝配后的預(yù)載荷。本發(fā)明以陀螺馬達(dá)一端的軸定心，軸承外圈定位，在砝碼盤中放置砝碼，通過(guò)空氣軸承在另一端軸承的外圈上施加要求的載荷(即預(yù)載荷)，然后通過(guò)標(biāo)定后的位移傳感器I和位移傳感器2采用差動(dòng)測(cè)量的方法測(cè)量?jī)商纵S承外圈軸肩之間的尺寸，根據(jù)測(cè)量出的尺寸選配陀螺馬達(dá)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸，以保證陀螺馬達(dá)裝配后的預(yù)載荷。采用這種加載測(cè)試方法，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的軸承預(yù)載荷測(cè)試出兩套軸承外圈軸肩之間的尺寸，然后根據(jù)該尺寸選配陀螺馬達(dá)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸，對(duì)陀螺馬達(dá)的裝配進(jìn)行過(guò)程控制，提高陀螺馬達(dá)的裝機(jī)合格率。實(shí)施例1以32TZW431D型磁滯陀螺電機(jī)用軸承加載為例。32TZW431D型磁滯陀螺電機(jī)采用端蓋式C906073A2軸承。軸承軸向剛度為200g_250g/ μ m,配對(duì)后軸向剛度則為單套軸承剛度的一半，即為lOOg-USg/ym。軸承的加載精度要求為±50g。
加載過(guò)程中，采用空氣軸承作為加載系統(tǒng)的導(dǎo)向系統(tǒng)，通過(guò)裝配保證空氣主軸和定心基座的同軸度小于0.005 μ m,空氣壓力不低于4.6MPa。位移傳感器采用瑞士 TESA公司生產(chǎn)的GT31型高精度電感位移傳感器。其測(cè)量重復(fù)誤差為0.1 μ m。馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件兩軸肩平行度優(yōu)于I μ m，距離與馬達(dá)轉(zhuǎn)子環(huán)公稱距離相同為11.150mm。軸承定心套和定心基座為間隙配合，配合間隙< 0.02mm。
通過(guò)多次測(cè)量，位移傳感器的重復(fù)性誤差為0.2 μ m，按照軸向剛度為125g/ym計(jì)算，加載精度為50g。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，其特征在于:采用陀螺電機(jī)加載設(shè)備實(shí)現(xiàn)加載，所述陀螺馬達(dá)加載設(shè)備包括安裝臺(tái)(2)、位移測(cè)量系統(tǒng)和空氣軸承加載系統(tǒng)，其中位移測(cè)量系統(tǒng)包括水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)、上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)、兩個(gè)位移傳感器(5)和調(diào)整螺釘(13)，水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)安裝在安裝臺(tái)(2)上，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)安裝在水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)上，調(diào)整螺釘(13)與位移傳感器(5)均安裝在上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)上，上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)實(shí)現(xiàn)位移傳感器(5)的上下移動(dòng)，水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)實(shí)現(xiàn)位移傳感器(5)的水平移動(dòng)，調(diào)整螺釘(13)對(duì)位移傳感器(5)進(jìn)行微動(dòng)調(diào)節(jié)；空氣軸承加載系統(tǒng)包括空氣軸承支撐(6)、砝碼(7)、空氣主軸(8)、空氣軸承(9)、軸承定心套(11)和定心基座(12)，定心基座(12)安裝在安裝臺(tái)(2)上，軸承定心套(11)與定心基座(12)連接，空氣軸承支撐(6)與空氣軸承(9)連接，空氣主軸(8)穿過(guò)空氣軸承支撐(6)和空氣軸承(9)，并與砝碼(7)連接，待測(cè)馬達(dá)軸承(10)位于空氣主軸(8)與軸承定心套(11)之間，上端通過(guò)空氣主軸(8)壓住，下端由軸承定心套(11)支承定位； 具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括如下步驟: 步驟(一)、首先將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件裝入陀螺電機(jī)加載設(shè)備的軸承定心套(11)中，并將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件和軸承定心套(11)整體裝入定心機(jī)座(12)中；通過(guò)空氣主軸(8)將馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件壓緊，并通過(guò)砝碼(7)施加預(yù)載荷，其中砝碼(7)的質(zhì)量等于設(shè)計(jì)預(yù)載荷減去空氣主軸(8)的質(zhì)量； 步驟(二)、通過(guò)調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)和上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)，將兩個(gè)位移傳感器(5)的測(cè)頭打在馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩上，并且兩個(gè)位移傳感器(5)的測(cè)量顯示值都在量程范圍以內(nèi)，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中保持兩個(gè)位移傳感器(5)豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化，得到馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h，之后調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)將位移傳感器(5)挪開，取下馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件； 步驟(三)、將待測(cè)量馬達(dá)軸承(10)清洗后合套，并將待測(cè)馬達(dá)軸承(10)裝入軸承定心套(11)中，將待測(cè)馬達(dá)軸承(10)和軸承定心套(11)安裝在定心套基座(12)上； 步驟(四)、通過(guò)空氣主軸(8)將待測(cè)馬達(dá)軸承(10)壓緊，并通過(guò)砝碼(7)施加預(yù)載荷，砝碼(7)的質(zhì)量等于設(shè)計(jì)預(yù)載荷減去空氣主軸(8)的質(zhì)量； 步驟(五)、通過(guò)調(diào)整水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)和上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)，將兩個(gè)位移傳感器(5)的測(cè)頭打在待測(cè)馬達(dá)軸承(10)軸肩上，并且兩個(gè)位移傳感器(5)的測(cè)量顯示值都在量程范圍以內(nèi)，同時(shí)測(cè)量過(guò) 程中保持兩個(gè)位移傳感器(5)豎直方向的相對(duì)位置不發(fā)生變化；得到待測(cè)馬達(dá)軸承外圈軸肩尺寸h’ ； 步驟(六)、得到待測(cè)馬達(dá)軸承外圈軸肩尺寸h’與馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h的差值A(chǔ)h; 步驟(七)、將差值A(chǔ)h加上馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h值即可得到施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸H。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，其特征在于:所述陀螺電機(jī)加載設(shè)備包括兩套位移測(cè)量系統(tǒng)，即兩個(gè)水平導(dǎo)軌系統(tǒng)(3)、兩個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)、四個(gè)位移傳感器(5)和兩個(gè)調(diào)整螺釘(13)，其中兩個(gè)位移傳感器(5)為一組，安裝在一個(gè)上升導(dǎo)軌系統(tǒng)(4)的導(dǎo)軌上，通過(guò)調(diào)整調(diào)整螺釘(13)，使兩組位移傳感器(5)中每組位移傳感器(5)的測(cè)量值之和趨于相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，其特征在于:所述步驟(2)中使兩個(gè)位移傳感器(5)的測(cè)頭打在馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩的中間位置；所述步驟(5)中使兩個(gè)位移傳感器(5)的測(cè)頭打在待測(cè)馬達(dá)軸承(10)軸肩的中間位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，其特征在于:所述步驟(6)之后根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)待測(cè)馬達(dá)軸承(10)外圈進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，并找出待測(cè)馬達(dá)軸承(10)外圈軸肩尺寸h’與馬達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h的差值A(chǔ)h的最大值與最小值,取所述最大值與最小值的平均值，進(jìn)入步驟(7)，將與標(biāo)準(zhǔn)件軸肩尺寸h值相加得到施加載荷時(shí)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸H。`
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度陀螺馬達(dá)軸承加載方法，采用陀螺電機(jī)加載設(shè)備實(shí)現(xiàn)加載，陀螺電機(jī)加載設(shè)備包括機(jī)架、臺(tái)面、水平導(dǎo)軌系統(tǒng)、上升導(dǎo)軌系統(tǒng)、兩個(gè)位移傳感器、空氣軸承支撐、砝碼、空氣主軸、軸承定心套和定心基座，本發(fā)明以陀螺馬達(dá)一端的軸定心，軸承外圈定位，在砝碼盤中放置砝碼，通過(guò)空氣軸承在另一端軸承的外圈上施加要求的載荷(即預(yù)載荷)，然后通過(guò)標(biāo)定后的位移傳感器1和位移傳感器2采用差動(dòng)測(cè)量的方法測(cè)量?jī)商纵S承外圈軸肩之間的尺寸，根據(jù)測(cè)量出的尺寸選配陀螺馬達(dá)外轉(zhuǎn)子的高度尺寸，保證陀螺馬達(dá)裝配后的預(yù)載荷，本發(fā)明大大提高了加載精度，消除了加載力不通過(guò)馬達(dá)軸承中心線造成的誤差，且提高了位移測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01B21/02GK103148818SQ20121053195
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者魏大忠, 武志忠, 周益, 馮士偉, 李春偉, 孫麗, 李雪峰 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所