一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构制造技术

本发明专利技术涉及一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，包括浮筒、框架和动压气体轴承电机，动压气体轴承的轴承孔和止推面为一个整体；动压气体轴承电机的轴两端均套装一个固紧螺母，该两个固紧螺母之间的动压气体轴承电机轴向结构采用过盈方式安装在框架之间，动压气体轴承电机轴两端在径向均采用压板及压紧螺钉安装在框架上。本发明专利技术是一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，本浮子结构质心不易发生变化，增加了电机的轴承承载能力，提高了承受大冲击的能力。将该种浮子结构应用到陀螺仪上，可保证陀螺仪输出稳定，陀螺仪精度得到有效改善，除可满足新型船用条件外，对航天等领域也可拓展应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构
本专利技术涉及惯性导航系统用陀螺仪
中的单自由度液浮速率积分陀螺仪，尤其是一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构。
技术介绍
采用气体动压轴承电机是高性能陀螺仪采用的技术之一。在船用环境条件下，一般冲击量级较低，因此陀螺仪该方面要求以满足承受波浪对船体的颠震一般就可以了，不具备承受大冲击的能力。随着现用武器装备的升级，新型舰艇提出稳定性好、耐冲击能力强等特殊要求，现用仪表提出了高性能和耐冲击两方面的要求。高性能船用单自由度液浮速率积分陀螺仪耐冲击能力差的主要瓶颈为气体动压轴承电机刚度低及自身结构错动。在大冲击作用下，气体悬浮的高速旋转电机转子可能会发生跌落而与轴承发生碰撞，引起陀螺仪表的完全失效，其承受冲击的能力主要与气体轴承刚度有关；同时，在承受冲击振动的时候，陀螺仪的质心可能会发生改变，导致陀螺仪输出常值发生突变，进一步降低系统精度。其发生的原因主要与电机和框架等的连结方式稳定度不够高有关。因此发展大刚度的陀螺仪电机以及提高电机与框架的联接稳定度是提高陀螺仪适应新要求的关键所在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在保持现用陀螺仪性能等级的同时，能较大幅度提升陀螺仪耐冲击能力的高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构。本专利技术的目的是通过以下技术手段实现的：一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，包括浮筒、框架和动压气体轴承电机，框架安装在浮筒内，动压气体轴承电机采用动压气体轴承，其特征在于：动压气体轴承的轴承孔和止推面为一个整体；动压气体轴承电机的电机轴的两端在径向均采用压板和压紧螺钉安装在框架上，动压气体轴承电机的电机轴的两端均套装一个固紧螺母，通过该两个固紧螺母将动压气体轴承电机采用过盈安装方式安装在框架中。而且，所述的动压气体轴承为GT35钢结硬质合金通孔整体结构。而且，所述的轴承孔与电机轴最大外圆长度相吻合，而且与止推板采用同种材料。而且，所述的压紧螺钉对称设置在电机轴的左右两端。而且，所述的两个固紧螺母均位于电机止推板和框架之间。而且，在电机轴的两端均同轴套装一个锁紧螺母，该两个锁紧螺母均位于压板的外侧。本专利技术的优点和积极效果是：1、本浮子结构中的电机整体轴承结构由一块整体材料构成，即：采用整体通孔形式(如图2)替代分裂结构形式(如图1)，此形式减小了装配误差，在高速旋转条件下，零部件精度能够有效地保持。在陀螺仪启动过程中，热、离心力等的作用影响要远小于由多块结构组成的组合件，有利于浮子组件稳定；其次能提高结构耐振动能力，由于整体轴承由一块整体材料加工而成，其旋转起来后，轴承变形要远小于分裂式结构，因此轴承的刚度容易得到保证，可以有效地降低陀螺仪与加速度平方有关的漂移，从而有效提高陀螺抗振动能力；同时避免了分裂式结构存在的配合问题，其热态与冷态的质心的变化得到极大程度的减小，结构的稳定性得到显著提高。2、本浮子结构电机安装到框架采用过盈结构形式，其在工作状态下为轻微过盈状态。这样实现浮子整体结构一方面可以承受大冲击，另一方面整个浮子组件的质量中心不易发生变化，保证了陀螺仪输出稳定。3、本浮子结构采用压板和压紧螺钉实现了电机径向运动的抑制，采用固紧螺母实现了电机轴向运动的抑制。4、本专利技术是一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，本浮子结构增加了电机的轴承承载能力，提高了承受大冲击的能力，而且整个浮子组件的质量中心不易发生变化。将该种浮子结构应用到陀螺仪上，可保证陀螺仪输出稳定，陀螺仪精度得到有效改善的同时，其与g有关平方相漂移可提高1倍以上；其耐冲击性能达到优于30g，除可满足新型船用条件外，对航天等领域也可拓展应用。附图说明图1是分裂式动压气体轴承的结构示意图；图2是本专利技术中整体式动压气体轴承的结构示意图；图3是本专利技术浮子结构的示意图；图4是图3的局部放大示意图；图5是图4的J-J向剖视图。具体实施方式下面结合附图详细叙述本专利技术的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，包括浮筒302、框架301和动压气体轴承电机303，框架安装在浮筒内，动压气体轴承电机采用动压气体轴承。以上为公知技术，在此不再进行赘述。本专利技术的创新点在于：动压气体轴承材料选择GT35钢结硬质合金。轴承包括径向轴承201、轴向止推轴承202、电机轴203以及固定螺母204，电机轴的最大外圆外侧同轴安装径向轴承，在径向轴承两端外侧安装止推轴承和固定螺母，固定螺母将动压气体轴承电机止推板锁紧。在结构设计方面，为有效提高转子的动量矩，将转子重量进行了优化，在保证径向轴承结构强度、刚度满足的前提下，对其进行了去重处理，便于将有效的重量施加到转子上。转子和径向轴承的联接采用了轻过盈热压形式，之后进行组合加工，可保证部件的精度和结构的稳定性。动压气体轴承的轴承孔和止推面为一个整体，轴承的形位公差通过精密机加工手段得到保证。轴承孔与电机轴最大外圆长度相吻合，而且与止推板采用同种材料，冷、热环境变化对轴承间隙影响微小，保证了轴承精度。转子组件与轴承碗安装后，可实行组合加工，消除装配误差，轴承间隙能够做得足够小，保证气体的压缩效应，实现了轴承的具有承受大冲击能力。电机与框架材料膨胀系数在相差较大的前提下，在常温装配时对框架施加预应变，施加数量的多少与两者膨胀系数差Δα、工作温度ΔΤ、以及框架尺寸L相关，按公式δ＝Δα·ΔΤ·L计算得到。这样保证了工作态具有小的应力同时又具有好的稳定性。动压气体轴承电机的电机轴的两端在径向均采用压板304和压紧螺钉305安装在框架上，压板前端制出半圆形槽，该半圆形槽卡装在电机轴上，使用压紧螺钉将压板压紧，压紧力要保持适中，以保证电机径向运动的抑制。每侧的压紧螺钉均为两个，其对称设置在电机轴的左右两端。为避免在冲击振动或高低温循环过程中电机发生窜动而使陀螺仪输出发生变化，对动压气体轴承电机的轴向安装进行了过盈安装。动压气体轴承电机的电机轴的两端均套装一个固紧螺母306，两个固紧螺母均位于电机止推板和框架之间(即压板的内侧)，通过该两个固紧螺母将动压气体轴承电机采用过盈安装方式安装在框架中。安装过盈的多少根据结构的实际工作温度确定。具体实施过程在陀螺仪浮子粗平衡后进行，确定好电机在框架的具体位置后，分别测量电机两端固定螺母与框架内面的间隙尺寸，将该尺寸增加需要的过盈量，配制出两个固紧螺母装配在电机两端安装到框架上，实现了电机轴向运动的抑制。为进一步保证结构的稳定性，在电机轴的两端均同轴套装一个锁紧螺母307，该两个锁紧螺母均位于压板的外侧(即电机的端部)。框架、浮筒为铝合金材料制成，气体动压轴承电机在框架上安装完成后，将浮筒扣好，然后使用环氧树脂胶将之密封，密封的条件为高温固化。密封漏率要求控制在10-11Pa.m3/s的量级。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，包括浮筒、框架和动压气体轴承电机，框架安装在浮筒内，动压气体轴承电机采用动压气体轴承，其特征在于：动压气体轴承的轴承孔和止推面为一个整体；动压气体轴承电机的电机轴的两端在径向均采用压板和压紧螺钉安装在框架上，动压气体轴承电机的电机轴的两端均套装一个固紧螺母，通过该两个固紧螺母将动压气体轴承电机采用过盈安装方式安装在框架中。

【技术特征摘要】
1.一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，包括浮筒、框架和动压气体轴承电机，框架安装在浮筒内，动压气体轴承电机采用动压气体轴承，其特征在于：动压气体轴承的轴承孔和止推面为一个整体；动压气体轴承电机的电机轴的两端在径向均采用压板和压紧螺钉安装在框架上，动压气体轴承电机的电机轴的两端均套装一个固紧螺母，通过该两个固紧螺母将动压气体轴承电机采用过盈安装方式安装在框架中；所述的压紧螺钉对称设置在电机轴的左...

【专利技术属性】
技术研发人员：白永杰，陈金来，黄健，王德鸿，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12