CN113686324A - 一种应用于液浮陀螺仪浮子组件的质心精密预调方法 - Google Patents

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赵丙权
赵新宇
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Abstract

本发明涉及一种应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法，步骤为：1、把浮子组件安装在平衡架上；2、调制平衡油并置入玻璃油槽中；3、将平衡架至于玻璃油槽中，观察浮子组件径向转动情况，若浮子固定向一个方向偏转，通过钻孔去除平衡螺母上对应于该方位的部分质量，最终达到浮子组件在平衡油中不转动；4、将玻璃油槽置于振动台上，用针杆轻压浮子组件外表面，使浮子组件不转动；5、打开振动台电源达稳定振动状态，取下针杆；6、观察浮子组件转动情况；若出现浮子组件向质心偏重方向转动，在平衡螺母上对应于偏重的方位用刮刀刮擦其表面以去除微小的质量；7、重复步骤6，直至浮子组件趋于不转动，完成径向平衡精密预调。本方法简化了陀螺仪结构、提高了装配效率。

Description

一种应用于液浮陀螺仪浮子组件的质心精密预调方法
技术领域
本发明属于液浮陀螺仪调节技术领域，具体涉及一种应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法。
背景技术
不考虑非等弹性，液浮陀螺仪静态漂移模型可以表示为：ωd＝Df+Difi+Dsfs+Se；模型方程中，与比力fi、fs有关项漂移系数Di、Ds与浮子组件的质心浮心重合度密切相关，浮子组件质心与浮心的重合度越高，Di和Ds的值越小，液浮陀螺仪的总漂移ωd就会得到有效控制。对于在某型领域应用的液浮陀螺仪，常常会对Di、Ds提出明确的单项技术指标要求。
对于高精度液浮陀螺仪，常常采用精密预调+试验器装配的方式，甚至精密预调+静平衡器调节的方式，来确保Di、Ds满足设计要求。其中，试验器装配工艺过程复杂，时间成本、经济成本都会增加；静平衡器调节会使得陀螺仪结构变得复杂，在确保相关技术指标合格的同时，也会增加对应的故障风险点。
对于中低精度液浮陀螺仪来说，考虑到结构尽可能简单，提升陀螺的可靠性，一般不选择设计静平衡器结构；同时为了控制经济成本和时间成本，尽量也不采用试验器装配的工艺过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法。
本发明具有的优点和积极效果：
一种应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、把液浮陀螺仪的浮子组件安装在平衡架上，浮子组件两端的球小轴插入平衡架的两侧的轴承孔中；轴承孔的直径与球小轴的球径满足0.006mm～0.008mm的间隙配合；
步骤2、调制平衡油，除达到设计要求的比重值外，在20℃的温度环境下，还需要将平衡油的粘度调整到(1.85±0.05)mm2/s；将调制好的平衡油置入底面平整的玻璃油槽中；
步骤3、将安装好浮子组件的平衡架至于玻璃油槽中，观察浮子组件径向转动情况，若浮子组件基本不转动，则表明浮子组件达到初步径向平衡；若浮子固定向一个方向偏转，则表明浮子质心偏向该方位，通过钻孔去除浮子组件的平衡螺母上对应于该方位的部分质量来调整浮子组件质心；最终达到浮子组件在平衡油中不转动，实现初步径向平衡；
步骤4、将玻璃油槽置于振动台上，浮子组件随着平衡架放在玻璃油槽中，用针杆轻压浮子组件外表面，确保浮子组件不转动；
步骤5、打开振动台电源，将振动频率调整到设定值50Hz，待振动稳定后，取下针杆，取下针杆的过程不能使浮子组件受力；
步骤6、在稳定振动环境下，观察浮子组件转动情况；若浮子组件趋于不转动，则表面浮子组件达到精确的径向平衡，浮子组件的径向平衡调节完成；若出现浮子组件向质心偏重方向转动，则在确定浮子组件径向偏重的方位后，在平衡螺母上对应于偏重的方位位置，用刮刀刮擦平衡螺母表面以去除微小的质量；
步骤7、重复步骤6，直至浮子组件趋于不转动，完成浮子组件的径向平衡精密预调。
进一步的：针杆采用铜针，重量不要超过5g；铜针一端固定在玻璃油槽上，另一端自然垂落在浮子外表面上。
本发明具有的优点和积极效果为：
1、本发明在振动环境下，通过提前对浮子组件按传统工艺步骤平衡、控制振动频率、平衡油粘度、浮子组件球小轴与轴承间隙等措施，使得在振动环境下，浮子组件球小轴能与轴承孔上下脱离，但又不会影响到浮子组件的径向转动。
2、本发明实现了中低精度液浮陀螺仪的精密预调，控制了液浮陀螺仪精密预调的精度，确保了液浮陀螺仪Di、Ds合格的一次装配成活率；
3、本发明不需要通过静平衡结构提升静平衡精度，简化了陀螺仪结构；
4、本发明不需要通过装试验器方式提升静平衡精度，简化了装配过程，节约了装配成本，提高了装配效率。
附图说明
图1是本发明浮子组件结构示意图；
图2是本发明平衡架结构示意图；
图3是图2的局部放大图；
图4是本发明浮子组件安装示意图；
图5是本发明浮子组件进行初步径向平衡调节装置示意图；
图6是本发明浮子组件进行初步径向平衡调节的浮子组件质心与平衡螺母去重配合示意图；
图7是本发明浮子组件在进行初步径向平衡调节状态下球小轴在轴承孔中的位置示意图；
图8是本发明浮子组件在振动台上精密调节装置示意图；
图9是本发明浮子组件进行精确径向平衡调节的浮子组件质心与平衡螺母去重配合示意图；
图10是本发明浮子组件在进行精密径向平衡调节状态下球小轴在轴承孔中的位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
一种应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法，请参见图1-10，其发明点为，包括如下步骤：
步骤1、把液浮陀螺仪的浮子组件1(图1)安装在平衡架2(图2)上，平衡架采用U型架结构，在平衡架的两立边上设置同轴相对安装孔，在两侧安装孔内安装轴承组件2.1(图2和图3),其中一端轴承组件直接固定在平衡架上的一侧安装孔内,另一端的轴承组件可进行轴向调节，待把浮子组件安装到位后再沿轴向向内旋调另一端的轴承组件，使浮子组件两端的球小轴1.1分别插入平衡架的两侧轴承组件的轴承孔2.1.1.中。轴承孔确保内壁光滑，轴承孔的直径与球小轴的球径满足0.006mm～0.008mm的间隙配合。
步骤2、调制平衡油4，除达到设计要求的比重值外，在20℃的温度环境下，还需要将平衡油的粘度调整到(1.85±0.05)mm2/s；将调制好的平衡油置入底面平整的玻璃油槽3中；
步骤3、将安装好浮子组件的平衡架至于玻璃油槽中，根据传统工艺步骤完成浮子组件的径向平衡。传统工艺步骤包括浮子组件的轴向平衡调节和径向平衡调节，具体的，将玻璃油槽放置在桌面上，浮子组件直接放入油槽中，观察浮子在油液里面的悬浮情况，选择不同重量的平衡螺母拧紧在浮子两端，以实现浮子组件的轴向平衡；然后将实现轴向平衡的浮子组件安装在平衡架上，随平衡架一起放入玻璃油槽中，观察浮子组件径向转动情况，若浮子固定向一个方向偏转，说明浮子组件质心1.3偏向该方向，通过钻孔1.4去除浮子组件的平衡螺母1.2上对应于该方位的部分质量来调整浮子组件质心，参见图6；最终达到浮子组件在平衡油中趋于不转动，实现径向平衡。本发明涉及到的质心精密预调方法仅针对浮子组件的径向平衡进行调节，因此，本步骤仅涉及到对浮子组件的径向平衡调节。
步骤4、将玻璃油槽置于振动台5上，选择单方向线振动台，浮子组件随着平衡架放在玻璃油槽中，用针杆轻压浮子组件外表面，确保浮子组件不转动。针杆可以选取不同的材料制作，本发明中，针杆优选采用自制铜针，针杆为辅助工装，主要是为了辅助浮子组件静置，但重量不要超过5g；针杆一端固定在玻璃油槽上，另一端自然垂落在浮子组件外表面上。
步骤5、打开振动台电源，将振动频率调整到设定值50Hz，待振动稳定后，取下针杆，取下针杆的过程不能使浮子组件受力。在针杆取下后，由于振动改变了浮子两端球小轴与平衡架轴承孔之间的静摩擦力，浮子的受力平衡状态被打破，浮子会出现一定程度的径向转动；
步骤6、在稳定振动环境下，观察浮子组件转动情况；若浮子组件趋于基本不转动，则表面浮子组件达到精确的径向平衡，浮子组件的径向平衡调节完成；若出现浮子组件向质心偏重方向转动，则在确定浮子组件径向偏重的方位后，在平衡螺母上对应于偏重的方位位置，用刮刀刮擦平衡螺母表面以去除微小的质量，刮刀可采用手术刀，附图中刮除区域1.5用涂黑标识，参见图9。
步骤7、重复步骤6，直至浮子组件趋于基本不转动，完成浮子组件的径向平衡精密预调。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、把液浮陀螺仪的浮子组件安装在平衡架上，浮子组件两端的球小轴插入平衡架的两侧的轴承孔中；轴承孔的直径与球小轴的球径满足0.006mm～0.008mm的间隙配合；
步骤2、调制平衡油，除达到设计要求的比重值外，在20℃的温度环境下，还需要将平衡油的粘度调整到(1.85±0.05)mm2/s；将调制好的平衡油置入底面平整的玻璃油槽中；
步骤3、将安装好浮子组件的平衡架至于玻璃油槽中，观察浮子组件径向转动情况，若浮子组件基本不转动，则表明浮子组件达到初步径向平衡；若浮子固定向一个方向偏转，则表明浮子质心偏向该方位，通过钻孔去除浮子组件的平衡螺母上对应于该方位的部分质量来调整浮子组件质心；最终达到浮子组件在平衡油中不转动，实现初步径向平衡；
步骤4、将玻璃油槽置于振动台上，浮子组件随着平衡架放在玻璃油槽中，用针杆轻压浮子组件外表面，确保浮子组件不转动；
步骤5、打开振动台电源，将振动频率调整到设定值50Hz，待振动稳定后，取下针杆，取下针杆的过程不能使浮子组件受力；
步骤6、在稳定振动环境下，观察浮子组件转动情况；若浮子组件趋于不转动，则表面浮子组件达到精确的径向平衡，浮子组件的径向平衡调节完成；若出现浮子组件向质心偏重方向转动，则在确定浮子组件径向偏重的方位后，在平衡螺母上对应于偏重的方位位置，用刮刀刮擦平衡螺母表面以去除微小的质量；
步骤7、重复步骤6，直至浮子组件趋于不转动，完成浮子组件的径向平衡精密预调。
2.根据权利要求1所述的应用于液浮陀螺仪的质心精密预调方法，其特征在于：针杆采用铜针，重量不要超过5g；铜针一端固定在玻璃油槽上，另一端自然垂落在浮子外表面上。
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