CN103674061B - 基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法，该方法通过控制全液浮陀螺仪浮子的质量，使得全液浮陀螺仪浮子在全悬浮状态下温度保持一致，属于陀螺仪技术领域。本发明的方法能够得到在要求的浮点温度下，马达质量与浮子组件最终质量的关系。使用时通过浮子组件装入零组件的已知质量可以计算出左、右配重环的需要质量。按照这种控制方法装配的浮子组件可以准确的达到浮点控制温度，控制误差在±1℃，满足±2℃的浮点范围要求。

Description

基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法

技术领域

本发明涉及基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法，该方法通过控制全液浮陀螺仪浮子的质量，使得全液浮陀螺仪浮子在全悬浮状态下温度保持一致，属于陀螺仪技术领域。

背景技术

三浮陀螺仪是集液浮、动压气浮、磁悬浮“三浮”技术为一体的新型全液浮式陀螺仪。

现有三浮陀螺仪浮子组件装配时，各零组件加工后胶粘连接成浮子组件，并在高温浮油内进行平衡时检测浮点温度。受各零组件外形尺寸和总质量的影响，特别是马达质量的影响，浮子最终质量差异达到1.5g量级，同时考虑浮子排油体积差异，最终会带来的较大重、浮力差异，使得不同浮子组件浮点温度极差达12℃左右，远远大于浮点要求的±2℃偏差。

常规平衡方法是在浮子组件的左、右配重环上进行加、去重操作，以此调节浮子组件质量，最终实现浮点温度趋向于要求值的调整。由于马达质量差异只影响浮子组件重力而不影响浮力，而配重环的质量调整同时影响重力和浮力，因此，受配重环结构和质量调整范围的限制，浮点温度仅能实现很小量级的调整。此外，配重环上过大量的调整会带来较大加工应力和热应力，降低浮子组件相临部位的胶结强度，带来密封可靠性隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决浮子组件浮点温度一致性差的问题，提出基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法，针对全液浮陀螺仪浮子组件结构和材料特点，从工程上建立重、浮力平衡的控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法，步骤为：

第一步：根据浮力变化规律得到建立配重环质量变化Δm与浮子的重力以及浮子的浮力之间的关系如式（1）所示；

式（1）中，Δm为配重环的质量变化，即需要调整的配重环的质量；Δρ_油为浮油的密度随温度的变化量；V为浮子的体积，ρ_油为浮油的初始密度，即温度变化前的浮油密度；ρ_H62为配重环的密度；

第二步：当浮油的温度为66℃时，马达的质量与浮子的质量之间的关系，如式（2）所示：

式（2）中m_马为马达的质量，m_浮子为浮子的质量；

第三步：根据力矩平衡关系，得到左配重环和右配重环之间的质量关系，如式（3）所示：

m_左=m_右+1.55g（3）

式（3）中m_左为左配重环的质量，单位为克；m_右为右配重环的质量，单位为克；g为质量单位克；

第四步：计算得到第三步中的m_左和m_右后，在该质量下的左配重环和右配重环上分别预先搪镀焊锡200毫克，然后在浮子平衡过程采用焊锡去重的方法调整左配重环和右配重环的质量，从而使得浮子在全悬浮状态下温度保持一致且浮子的轴向和径向处于平衡状态。

有益效果

本发明的方法能够得到在要求的浮点温度下，马达质量与浮子组件最终质量的关系。使用时通过浮子组件装入零组件的已知质量可以计算出左、右配重环的需要质量。按照这种控制方法装配的浮子组件可以准确的达到浮点控制温度，控制误差在±1℃，满足±2℃的浮点范围要求。

本发明通过配重环质心调整实现浮子质心的预先调整。通过这种方法可以有效的减少浮子组件成品的不平衡调整量。

本发明在配重孔内搪镀焊锡，以保证有400mg的平衡调整量。焊锡的质量分布满足了质心调整要求。

具体实施方式

基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法，步骤为：

第一步：研究确定随温度变化，浮油比重、浮子材料膨胀系数等随之带来的浮力影响，根据工程计算和试验，利用三维模型分析确定材料因膨胀系数而带来的体积变化仅占浮力变化的3%，可以作为高阶小量省略。

第二步：根据浮力变化规律建立配重环质量变化Δm对重、浮力的影响关系，通过工程试验可推出公式说明当温度变化造成浮力变化后，通过配重环质量调整重新平衡浮子，此时配重环去重质量主要取决于因温度变化引起的浮油比重的变化影响，其去重质量的倒数与浮油比重变化量的倒数成正比关系。

第三步：在固定浮点温度的前提下，通过试验标定的方法建立马达质量与浮子质量的对应关系，式中m_马和m_浮子表示已知马达质量后，为使得浮点温度满足66℃时需要选配的浮子质量。

第四步：根据力矩平衡关系，建立浮子各零组件质量配比关系，通过预先控制配重环质心分布调平浮子质心。m_左=m_右+1.55g

第五步：根据试验统计确定浮子平衡去量范围在400mg左右，按配重环需要的质量在对应的平衡位置上预先搪镀焊锡，并保证最终质量满足控制要求，确保浮子平衡过程采用焊锡去重的方法调整质量，从而减少热应力和加工应力影响。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

第一步：根据浮力变化规律得到建立配重环质量变化Δm与浮子的重力以及浮子的浮力之间的关系如式（1）所示；

式（1）中，Δm为配重环的质量变化，即需要调整的配重环的质量；Δρ_油为浮油的密度随温度的变化量；V为浮子的体积，ρ_油为浮油的初始密度，即温度变化前的浮油密度；ρ_H62为配重环的密度；

第二步：当浮油的温度为66℃时，马达的质量与浮子的质量之间的关系，如式（2）所示：

式（2）中m_马为马达的质量，m_浮子为浮子的质量；

第三步：根据力矩平衡关系，得到左配重环和右配重环之间的质量关系，如式（3）所示：

m_左=m_右+1.55g

式（3）中m_左为左配重环的质量，单位为克；m_右为右配重环的质量，单位为克；g为质量单位克；

第四步：计算得到第三步中的m_左和m_右后，在该质量下的左配重环和右配重环上分别预先搪镀焊锡200毫克，然后在浮子平衡过程采用焊锡去重的方法调整左配重环和右配重环的质量，从而使得浮子在全悬浮状态下温度保持一致且浮子的轴向和径向处于平衡状态。

已知，马达的质量m_马为80.23克，浮子上装配的框架、力矩器转子、传感器转子和浮筒质量总计为48.515克，左配重环和右配重环的初始质量分别为4克和5克。

根据公式（1）可计算出，为满足浮子装配后悬浮温度点在66℃，需要左配重环和右配重环的总加重质量为0.955克，结合公式（2）可知最终浮子重量m_浮子为139.25克时能够满足浮点温度66℃的要求。

根据公式（3）可得，左配重环m_左和右配重环m_右各自重量为4.2025克和5.7525克。考虑后续平衡要求，左配重环和右配重环各自预留200毫克的平衡量，在实际操作中，左配重环需要在对称位置共加200毫克焊锡，达到最终质量4.4025克；右配重环需达到5.9525克，然后在浮子平衡过程采用焊锡去重的方法调整左配重环和右配重环的质量，从而使得浮子在全悬浮状态下温度保持一致且浮子的轴向和径向处于平衡状态。

本发明未详细说明的部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.基于浮点温度一致的全液浮陀螺仪浮子质量控制方法，其特征在于步骤为：

第一步：根据浮力变化规律得到配重环质量变化Δm与浮子的重力以及浮子的浮力之间的关系如式(1)所示；

式(1)中，Δm为配重环的质量变化，即需要调整的配重环的质量；Δρ_油为浮油的密度随温度的变化量；V为浮子的体积，ρ_油为浮油的初始密度，即温度变化前的浮油密度；ρ_H62为配重环的密度；

第二步：当浮油的温度为66℃时，马达的质量与浮子的质量之间的关系，如式(2)所示：

式(2)中m_马为马达的质量，m_浮子为浮子的质量；

第三步：根据力矩平衡关系，得到左配重环和右配重环之间的质量关系，如式(3)所示：

m_左＝m_右+1.55g(3)

式(3)中m_左为左配重环的质量，单位为克；m_右为右配重环的质量，单位为克；g为质量单位克；

第四步：计算得到第三步中的m_左和m_右后，在该质量下的左配重环和右配重环上分别预先搪镀焊锡200毫克，然后在浮子平衡过程采用焊锡去重的方法调整左配重环和右配重环的质量，从而使得浮子在全悬浮状态下温度保持一致且浮子的轴向和径向处于平衡状态。