CN109374018A - 一种宽温域高精密轴系结构 - Google Patents
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Abstract
本发明其目的在于提供一种宽温域高精密轴系结构，以解决现有的温箱转台轴系在‑55℃～120℃温度环境下，轴系各零件由于金属材料的热胀冷缩，导致间隙减小、轴承预紧过大，所带来的轴系“憋死”、测角困难等问题。该宽温域高精密轴包括直流力矩电机组件(1)、角接触球轴承组件(2)、右轴(3)、中环框架(4)、内环框架(5)、测角支架(6)、圆感应同步器测角组件(7)、左轴(8)、锁紧螺母(9)；该宽温域高精密轴系回转精度高，且制造成本低，既可以有效地避免轴系在高低温环境下出现“憋死”现象，又可以有效地减少轴系在高低温环境下由于热胀冷缩所带来的轴系测角输出干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种宽温域高精密轴系结构。可应用于航空航天、仪器仪表和惯导测试设备的测试和研制。
背景技术
为了满足惯组环境适应性要求，许多惯性导航测试设备都需要作高低温试验，并且温差也越来越大。温箱转台作为惯性导航测试设备的重要组成部分，其旋转轴同样必须适应高低温环境，即要求在高低温下轴系旋转自如，保持高的回转精度，同时轴系角度反馈精确。以往的轴系结构会出现低温“卡滞”、高温“憋死”和测角输出环境适应性差，甚至容易出现“飞车”等故障。然而在-55℃～120℃的宽温域环境下，常规的编码器，光栅等测角元件无法使用，而旋变的测角精度较低(高精度的旋变测角精度也就是10″左右)，不能满足被测器件对轴系定位精度的要求。而圆感应同步器的环境适应性较好，可在-55℃～120℃的宽温域环境条件下正常工作，同时高精度的圆感应同步器其测角精度可优于0.5″，能够满足被测器件对轴系定位精度的要求，因此选用高精度的圆感应同步器作为宽温域高精密轴系的测角元件，对轴系的角位置进行实时测量和输出。但是圆感应同步器对其定自和转子之间的间隙距离比较敏感，因此在轴系结构设计和零件选材上要保证圆感应同步器定子和转子的间隙在使用过程中的变化量尽可能小，同时轴系又要保证旋转顺畅，保持高的回转精度。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种宽温域高精密轴系结构，解决了现有的轴系在超大高低温差环境下出现“憋死”、测角不精确等技术问题。
为实现上述目的而采取的技术方案，一种宽温域高精密轴系结构，包括直流力矩电机组件(1)、角接触球轴承组件(2)、右轴(3)、中环框架(4)、内环框架(5)、测角支架(6)、圆感应同步器测角组件(7)、左轴(8)、锁紧螺母(9)；其特征在于：内环框架(5)与左轴(8)、右轴(3)通过螺栓联接，然后通过左、右两个角接触球轴承组件(2)支撑在中环框架(4)上，并且使用锁紧螺母(9)将左端轴承组件的角接触球轴承内圈锁紧、固定在左轴(8)上，左右两端分别有直流力矩电机组件直接驱动轴系作相应的转动，左轴(8)最左端安装有圆感应同步器测角组件(7)作为角度反馈，测角支架(6)固定在中环框架(4)上作为圆感应同步器的定子座。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
本发明的优点是既可以有效地避免轴系在超大高低温差环境下出现“憋死”现象，又可以有效地减少轴系在超大高低温差环境下由于热胀冷缩所带来的轴系测角输出干扰。
附图说明
图1是本发明结构局部剖面构造图；
图1中：
1.直流力矩电机组件 2.角接触球轴承组件 3.右轴
4.中环框架 5.内环框架 6.测角支架
7.圆感应同步器测角组件 8.左轴 9.锁紧螺母；
具体实施方法
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
本装置包括包括直流力矩电机组件(1)、角接触球轴承组件(2)、右轴(3)、中环框架(4)、内环框架(5)、测角支架(6)、圆感应同步器测角组件(7)、左轴(8)、锁紧螺母(9)；其特征在于，内环框架(5)与左轴(7)、右轴(3)联接，然后通过左、右两个角接触球轴承组件(2)支撑在中环框架(4)上，并且使用锁紧螺母(9)将左端轴承组件的角接触球轴承内圈锁紧、将轴承固定在左轴(8)上，左右两端分别有直流力矩电机组件直接驱动轴系作相应的运动，左轴(8)最左端还安装有圆感应同步器测角组件(7)作为角度反馈，测角支架(6)固定在中环框架(4)上作为圆感应同步器的定子座。
所述左端角接触球轴承组件(2)上通过锁紧螺母锁紧、与左轴(8)固定，形成固定端，右端角接触球轴承组件(2)在右轴(3)上沿轴向可以游动，形成自由端。在固定端安装有圆感应同步器测角组件(7)。
1、本发明中，左端角接触球轴承组件(2)上通过锁紧螺母锁紧，将轴承固定在左轴(8)是上，形成固定端；右端角接触球轴承组件(2)在右轴上沿轴向可以自由游动，形成自由端。这样可以有效地避免轴系在高温环境下由于材料热胀冷缩变形而引起的“憋死”现象，同时又可以达到很高的回转精度。
2、本发明中，左轴(8)材料选用的是优质碳钢，测角支架(6)选用的是灰口铸铁材料，圆感应同步器测角组件(7)中转子座和定子垫片采用的也是优质碳钢，查数据可知，碳钢和铸铁的热膨胀系数相近，这样就使得圆感应同步器的定转子安装面在高低温环境下的热胀冷缩变形量大体一致，即圆感应同步器的定转子之间的间隙在高低温环境下变化不大，从而就解决了高低温环境对轴系测角干扰问题。
Claims (3)
1.一种宽温域高精密轴系结构，包括直流力矩电机组件(1)、角接触球轴承组件(2)、右轴(3)、中环框架(4)、内环框架(5)、测角支架(6)、圆感应同步器测角组件(7)、左轴(8)、锁紧螺母(9)；其特征在于：内环框架(5)与左轴(7)、右轴(3)联接，然后通过左、右两个角接触球轴承组件(2)支撑在中环框架(4)上，并且使用锁紧螺母(9)将左端轴承组件的角接触球轴承内圈锁紧，左右两端分别有直流力矩电机组件作为轴系的动力组件，直接驱动轴系绕主轴轴线做回转运动；左轴(8)的轴端安装有高精度圆感应同步器测角组件(7)作为轴系的角度反馈；测角支架(6)固定在中环框架(4)上作为圆感应同步器的定子安装座。
2.根据权利要求1所述的一种宽温域高精密轴系结构,其特征是：精密轴系的两端,即轴系的左轴和右轴上均安装有一对精密角接触球轴承，两对精密角接触球轴承都采用面对面安装方式，轴系左端(即左轴上)安装的精密角接触球轴承的内圈使用两个锁紧螺母(9)进行锁紧，将轴承内圈和左轴进行固定，使得轴系的左轴与安装在其上的精密角接触球轴承在轴向上相对固定，在使用过程中轴承不能轴上蹿动，形成了轴系的固定端；而安装在轴系右端(即右轴上)的精密角接触球轴承，其内圈与右轴间没有固定的锁紧螺母，一次在使用过程中轴承可以在右轴上沿轴向方向做微小距离的游动，以补偿轴系零件在温度变化环境中由于热胀冷缩的物理现象在轴系轴向方向上产生的形变。该方案的滚动轴系承载能力大，轴系左端连接刚度高，轴向变形位移小，可以有效地避免高低温环境条件下，由于轴系和框架热胀冷缩变形引起轴系轴向变形位移过大，而导致轴系“憋死”现象的发生，同时可达到很高的回转精度。
3.根据权利要求1所述的一种宽温域高精密轴系结构，其特征是：圆感应同步器测角组件(7)的转子固定在左轴轴端，定子固定在测角支架(6)上。圆感应同步器测角组件(7)固定在左端，左端轴系是固定端，且左轴采用的是钢件，测角支架采用的是铸铁，两种材料的热膨胀系数相近，以轴系左端角接触球轴承组件(2)为固定点，轴系左端固定部分、与转动部分在温度变化情况下，由于零件的热膨胀系数近似，因此其热胀冷缩变形量也近似；而圆感应同步器测角组件(7)的定子部分和转子部分其材料完全相同、尺寸相近，因此在温度变化条件下的热胀冷缩变形量基本相同。因此圆感应同步器的定、转子之间的间隙在温度变化条件下的变化量不大，如此也就有效地减少轴系在高低温环境下由于热胀冷缩所带来的轴系测角输出干扰。
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| CN112443636A (zh) * | 2019-09-01 | 2021-03-05 | 九江精密测试技术研究所 | 一种宽温域高精密轴系结构 |
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| CN201474794U (zh) * | 2009-08-31 | 2010-05-19 | 三阳工业股份有限公司 | 曲轴箱噪音抑制结构 |
| CN107218960A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-29 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于光学遥感仪器的二维指向机构 |
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