CN103954796A - 用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，属于加速度计多环输电装置试验和测试技术领域。本发明充分利用了永磁式直流力矩电机体积小、功效高、以及可以方便快捷调整转速的特点，有效实现了三浮陀螺加速度计28环输电装置进行长期跑合试验，以及在不同转速下进行试验和测试的功能，保证了三浮陀螺加速度计的精度和稳定性。

Description

用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置

技术领域

本发明涉及用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，该输电装置为三浮陀螺加速度计28环输电装置，属于加速度计多环输电装置试验和测试技术领域。

背景技术

集动压气浮、全液浮、磁悬浮技术于一身的三浮陀螺加速度计是我国新一代战略武器配套的高精度惯性仪表。精度和可靠性是三浮陀螺加速度计的重要技术指标，也是决定导弹、火箭等运动载体精确飞行和打击能力的关键。

当三浮陀螺加速度计敏感到沿外环轴的视加速度时，在内环轴上就产生了惯性力矩，加速度计的陀螺组件便以一定角速度绕外环轴进动，为了将运动的陀螺组件内电气信号实时输出，加速度计的外环轴采用了与以往惯性仪表都不同的28环导电滑环的输电结构。输电装置在结构上主要包括导电杆和电刷组件，导电杆与加速度计外环轴固连在一起，电刷组件与运动的陀螺组件固连在一起，输电装置依靠电刷丝与导电滑环之间弹性、动态接触完成陀螺组件内电气信号的传输。输电装置输电的可靠性和稳定性直接影响三浮陀螺加速度计系统的精度和稳定性。

三浮陀螺加速度计是我国新研制的高精度惯性仪表，其在重力场中测试时，要求偏值≤4E-04g0，偏值和标度因数的稳定性≤3.7E-06。三浮陀螺加速度计的高精度设计要求，使外环轴使用的28环输电装置的可靠性和精度显得尤为重要。为了满足三浮陀螺加速度计的高精度要求，28环输电装置必须满足电刷与导电滑环间摩擦力矩最低、接触可靠平稳的要求，因此，在装配仪表前，输电装置必须在不同的环境温度下以不同的转速进行长期跑合试验，并在试验中检测电刷与导电滑环的动态接触电阻波动值≤0.1Ω，试验后的输电装置电刷与导电滑环相对转动的启动摩擦力矩≤10g·cm。

发明内容

本发明的目的是为了提出用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，该装置包括底座、底座与压环及定位杆连接螺钉(6个)、定位杆、压环、芯轴、上锁紧螺母、力矩电机转子组件、力矩电机电刷组件、力矩电机电刷组件连接螺钉(4个)、力矩电机定子组件、滚珠轴承、下锁紧螺母、输电装置连接螺钉(4个)；

所述的底座为六面体形状，上表面为安装基准面，上面有6个均布的螺纹孔，中心加工出3个不同尺寸的同心中心孔，靠近上表面的中心孔内安装有力矩电机定子组件，压环的下半部分也装入该中心孔内，压环的下表面压在力矩电机定子组件的上表面上，对力矩电机定子组件实现轴向定位；底座的中部中心孔内装有一列滚珠轴承，滚珠轴承的外圈与底座固连，内圈与芯轴固连，实现底座与芯轴之间的相对运动；芯轴的中部阶梯轴上装有力矩电机转子组件,力矩电机转子组件的下底面与内圆分别与芯轴的阶梯轴上表面和外圆配合，上锁紧螺母的螺纹与芯轴最上部阶梯轴的螺纹配合，对力矩电机转子组件实现轴向锁紧；另外，上锁紧螺母上的凹槽实现了螺母的自锁功能，上锁紧螺母上的4个通孔是安装螺母时的工艺孔；装配后的力矩电机定子组件、转子组件、电刷组件严格保持同心；芯轴的中心铣有通孔，用来安装待测试的输电装置，底座的下部中心孔用来安装下锁紧螺母。下锁紧螺母与芯轴通过螺纹连接在一起，下锁紧螺母上有4个螺纹孔，待测试的输电装置装入芯轴的中心通孔内，通过4个紧固螺钉将输电装置支架与下锁紧螺母固连在一起。底座的下表面为整个工艺装置安装的基准面，底座的4个侧面及下表面上铣出凹槽，方便输电装置的安装和测试时连接引线。

输电装置装入底座后，与电刷固连的输电装置支架通过4个紧固螺钉与下锁紧螺母固连在一起，与导电杆固连的大轴颈与装入芯轴通孔内的定位杆半圆槽配合，定位杆的两臂上有两个通孔，通过2个紧固螺钉将定位杆与底座固连在一起。

整个工艺装置包括固定部分和运动部分，与底座固连在一起的部分组成固定部分，与芯轴固连在一起的部分组成运动部分。连接固定与运动部分的部件是滚珠轴承，驱动运动部分运动的部件为85LYR-7A直流力矩电机。85LYR-7A直流力矩电机的工作电压为0～24V，力矩系数为360×(1+7％)mN·m/A，总干扰力矩≤19.6mN·m。

将三浮陀螺加速度计的28环输电装置装入工艺装置后，给85LYR-7A直流力矩电机通入直流电压，在力矩电机的驱动下，输电装置的电刷与导电滑环之间即可实现弹性接触下的相对转动。通过调节85LYR-7A直流力矩电机的工作电压，可进一步实现输电装置的电刷与导电滑环之间以8～30转/分钟的不同转速进行相对转动。

所述的底座上、下基准面的平行度≤0.005mm，底座上各中心孔的中心线与上、下基准面的垂直度≤0.005mm；

所述的芯轴各阶梯轴与中心通孔的同轴度≤0.005mm；

所述的85LYR-7A直流力矩电机的定子组件与转子组件的轴向高度差≤0.01mm，径向同轴度≤0.005mm；

所述的芯轴装入底座后，各阶梯轴及中心孔与底座上、下基准面的垂直度≤0.01mm，芯轴进行圆周运动的轨迹圆度≤0.02mm。

有益效果

本发明针对三浮陀螺加速度计28环输电装置的特殊结构进行设计，能够满足输电装置在不同的环境温度下以不同的转速进行长期跑合，并在相对运动中检测电刷与导电滑环动态接触电阻波动量的特殊试验要求；

使用本发明的装置时，可以真实有效的模拟输电装置在加速度计上的工作状态，安装方便，调整转速简单，测试精度高，能够准确反映28环输电装置摩擦力矩低、动态接触可靠平稳输电的精度和稳定性。

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为底座的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3的A向视图；

图6为芯轴的结构示意图；

图7为定位杆的剖视图；

图8为定位杆的俯视图；

图9为上锁紧螺母剖视图；

图10为上锁紧螺母俯视图；

图11为85LYR-7A直流力矩电机结构示意图；

图12为85LYR-7A直流力矩电机俯视图；

图13为压环结构示意图；

图14为压环结构剖视图；

图15为下锁紧螺母结构示意图；

图16为下锁紧螺母结构A—A剖视图；

图17为输电装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图17所示，输电装置包括导电杆引出线61、大轴颈62、上滚珠轴承63、28根电刷64、导电杆65、下滚珠轴承66、下锁紧螺母67、电刷引出线68和支架69；

大轴颈62与导电杆65固定连接在一起，电刷64与支架69固定连接在一起；28根电刷64与导电杆65上的导电滑环动态可靠接触；导电杆65与电刷64通过上滚珠轴承63和下滚珠轴承66实现相对运动；下滚珠轴承66通过下锁紧螺母67实现在导电杆65上的定位；

如图1和图2所示，用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，该装置包括底座1、连接螺钉2(6个)、定位杆3、压环4、芯轴5、上锁紧螺母7、力矩电机转子组件8、力矩电机电刷组件9、力矩电机电刷组件连接螺钉10(4个)、力矩电机定子组件11、滚珠轴承12、下锁紧螺母13和输电装置连接螺钉14(4个)；

如图3、图4和图5所示，所述的底座1为六面体，上表面为安装基准面，上面有6个均布的螺纹孔15，底座1的中心从上至下加工有5个同心阶梯孔，从上至下阶梯孔的直径依次为85mm、81mm、32mm、30mm、50mm；并将直径为85mm的孔定义为第一中心孔16、直径为32mm的孔定义为第二中心孔17、直径为50mm的孔定义为第三中心孔18；

如图11所示，第一中心孔16内安装有力矩电机定子组件11；

如图13和图14所示，压环4的下半部分也装入第一中心孔16内，压环4的下表面32压在力矩电机定子组件11的上表面上，对力矩电机定子组件11实现轴向定位；

如图11和12所示，力矩电机电刷组件9通过4个紧固螺钉10装在定子组件11上；

如图1所示，底座1的第二中心孔17内装有一列滚珠轴承12，滚珠轴承12的外圈与底座1固定连接，滚珠轴承12的内圈与芯轴5固定连接，底座1与芯轴5可以相对运动；

如图6所示，芯轴5为一6阶梯空心轴，芯轴5的阶梯轴外径从上至下依次为50mm、51mm、55mm、16mm、15mm、14mm；外径为50mm的阶梯轴定义为第一阶梯轴20、外径为51mm的阶梯轴定义为第二阶梯轴21、外径为55mm的阶梯轴定义为第三阶梯轴22、外径为15mm的阶梯轴定义为第四阶梯轴23、外径为14mm的阶梯轴定义为第五阶梯轴24；

如图1所示，第二阶梯轴21上装有力矩电机转子组件8，力矩电机转子组件8的下底面与芯轴5的第三阶梯轴22的上表面配合，力矩电机转子组件8的内圆与芯轴5的第二阶梯轴21的外圆配合；上锁紧螺母7的螺纹与芯轴5的阶梯轴20上的螺纹配合，对力矩电机转子组件实现轴向锁紧；

如图9和图10所示，上锁紧螺母7上铣有对其自身实现锁紧功能的槽28，上锁紧螺母7上的4个通孔29是安装时的工艺孔；

如图1所示，装配后的力矩电机定子组件11、转子组件8和电刷组件9同心；芯轴5的中心铣有通孔25，用来安装待测试的输电装置6，底座1的第三中心孔18用来安装下锁紧螺母13；下锁紧螺母13与芯轴5通过第五阶梯轴24连接在一起，下锁紧螺母13上有4个螺纹孔33，待测试的输电装置6装入芯轴5的中心通孔25内，通过4个紧固螺钉14将输电装置6与下锁紧螺母13固定连接在一起；

底座1的下表面为整个工艺装置安装的基准面；

如图3所示，底座1的4个侧面及下表面上铣出凹槽19，方便输电装置6的安装和测试时连接引线；

如图7和图8所示，定位杆3包括两侧的支臂和中间位置的凸台，凸台内有半圆槽27，两个支臂上各有一个通孔26；定位杆3安装在定位环4的上面，定位杆3的凸台伸入到芯轴5的中心通孔25内，凸台上的半圆槽27与大轴颈62相配合；通过2个紧固螺钉2将定位杆3与底座1固连在一起；

如图15和图16所示，下锁紧螺母13的中心位置为一沉孔，沉孔上面部分34的直径为14mm，沉孔下面部分35的直径为23mm，下锁紧螺母13上还有四个螺纹孔33；

输电装置6装入底座1后，支架69通过4个紧固螺钉14与下锁紧螺母13固定连接在一起。

整个工艺装置包括固定部分和运动部分，与底座1固连在一起的部分组成固定部分，与芯轴5固连在一起的部分组成运动部分。连接固定与运动部分的部件是滚珠轴承12，驱动运动部分运动的部件为85LYR-7A直流力矩电机。

利用上述的装置进行输电装置的跑合试验和测试的方法为：

1)将输电装置6垂直装入芯轴5的中心通孔25内，支架69的上表面贴紧下锁紧螺母13的沉孔下面部分35的底面，调整输电装置支架69上的4个通孔与下锁紧螺母13上的4个螺纹孔33对齐，用4个紧固螺钉14将输电装置6紧固在该装置上；

2)将定位杆3装入该装置，使定位杆3的半圆槽27与大轴颈62贴紧配合，调节定位杆3两臂上的两个通孔26与底座1上的任意两个180°位置的螺纹孔15对齐，再用2个紧固螺钉2将定位杆3与底座1固定连接在一起；

3)将装有输电装置的该装置放置于平板上，将85LYR-7A直流力矩电机的引出线30与直流电源正、负极连接，将电刷引出线68与测试仪器的一个接线端子连接，再将导电杆65与电刷64相对应的导电杆引出线61与测试仪器的另一个接线端子连接；

4)给测试仪器通电，开通直流电源给85LYR-7A直流力矩电机供电，通过微调整直流电源的大小使电刷64与导电杆65相对运动转速达到试验要求的转速，通过测试仪表的示数可读取电刷与相应导电杆之间的动态接触电阻、摩擦力矩参数；

5)重复步骤3)和4)，可测试输电装置其它环电刷与相应导电杆之间的动态接触电阻、摩擦力矩参数。

使用本装置对三浮陀螺加速度计28环输电装置进行跑合试验和测试时，可以真实有效的模拟输电装置在加速度计上的工作状态，安装方便，调整转速简单，测试精度高，能够准确反映28环输电装置摩擦力矩低、动态接触可靠平稳输电的精度和稳定性。

Claims (6)

1.用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，其特征在于：该装置包括底座(1)、定位杆(3)、压环(4)、芯轴(5)、上锁紧螺母(7)、力矩电机转子组件(8)、力矩电机电刷组件(9)、力矩电机定子组件(11)、滚珠轴承(12)和下锁紧螺母(13)；

所述的底座(1)为六面体，上表面为安装基准面，上面有螺纹孔，底座(1)的中心从上至下加工有5个同心阶梯孔，最上面的为第一中心孔，第三个为第二中心孔，最下面的为第三中心孔；

第一中心孔内安装有力矩电机定子组件(11)；

压环(4)的下半部分也装入第一中心孔内，压环(4)的下表面压在力矩电机定子组件(11)的上表面上，压环(4)对力矩电机定子组件(11)实现轴向定位；

力矩电机电刷组件(9)通过紧固螺钉装在定子组件(11)上；

底座(1)的第二中心孔内装有一列滚珠轴承(12)，滚珠轴承(12)的外圈与底座(1)固定连接，滚珠轴承(12)的内圈与芯轴(5)固定连接，底座(1)与芯轴(5)可以相对运动；

芯轴(5)为一6阶梯空心轴，最上面的阶梯轴为第一阶梯轴，第二个为第二阶梯轴，第三个为第三阶梯轴，第五个为第四阶梯轴，最下面的为第五阶梯轴；

第二阶梯轴上装有力矩电机转子组件(8)，力矩电机转子组件(8)的下底面与芯轴(5)的第三阶梯轴的上表面配合，力矩电机转子组件(8)的内圆与芯轴(5)的第二阶梯轴的外圆配合；上锁紧螺母(7)的螺纹与芯轴(5)的阶梯轴上的螺纹配合，对力矩电机转子组件实现轴向锁紧；

上锁紧螺母(7)上铣有对其自身实现锁紧功能的槽；

装配后的定子组件(11)、转子组件(8)和电刷组件(9)同心；芯轴(5)的中心铣有中心通孔，用来安装待测试的输电装置(6)，底座(1)的第三中心孔用来安装下锁紧螺母(13)；下锁紧螺母(13)与芯轴(5)通过第五阶梯轴连接在一起，下锁紧螺母(13)上有螺纹孔，待测试的输电装置(6)装入芯轴(5)的中心通孔内，通过紧固螺钉将输电装置(6)与下锁紧螺母(13)固定连接在一起；

底座(1)的4个侧面及下表面上铣出凹槽；

定位杆(3)包括两侧的支臂和中间位置的凸台，凸台内有半圆槽，两个支臂上各有一个通孔；定位杆(3)安装在定位环4的上面，定位杆(3)的凸台伸入到芯轴(5)的中心通孔内；通过紧固螺钉将定位杆(3)与底座(1)固定连接在一起。

2.根据权利要求1所述的用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，其特征在于：所述的底座(1)上表面和下表面的平行度≤0.005mm，底座(1)上的同心阶梯孔的中心线与上表面和下表面的垂直度≤0.005mm。

3.根据权利要求1所述的用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，其特征在于：所述的芯轴(5)各阶梯轴与中心通孔25的同轴度≤0.005mm。

4.根据权利要求1所述的用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，其特征在于：力矩电机定子组件(11)与转子组件8的轴向高度差≤0.01mm，径向同轴度≤0.005mm。

5.根据权利要求1所述的用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，其特征在于：所述的芯轴(5)装入底座(1)后，各阶梯轴及中心通孔与底座(1)的上表面和下表面的垂直度≤0.01mm，芯轴(5)进行圆周运动的轨迹圆度≤0.02mm。

6.根据权利要求1所述的用于对三浮陀螺加速度计输电装置进行试验和测试的装置，其特征在于：力矩电机为85LYR-7A直流力矩电机，能够有效实现输电装置的电刷与导电滑环之间以8～30转/分钟的不同转速进行相对转动。