一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高稳定、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。
【专利说明】一种高稳定、耐冲击振动船用液淳陀螺仪淳子结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及惯性导航系统用陀螺仪【技术领域】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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
【发明内容】
[0004] 本发明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。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
[0006] -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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 而且，所述的压紧螺钉对称设置在电机轴的左右两端。
[0010] 而且，所述的两个固紧螺母均位于电机止推板和框架之间。
[0011] 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。
[0012] 本发明的优点和积极效果是：
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 4、本发明是一种高稳定、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。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是分裂式动压气体轴承的结构示意图；
[0018] 图2是本发明中整体式动压气体轴承的结构示意图；
[0019] 图3是本发明浮子结构的示意图；
[0020] 图4是图3的局部放大示意图；
[0021] 图5是图4的J-J向剖视图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不 是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0023] 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。
[0024] 本发明的创新点在于：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。
[0025] 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Λ α、工作温度Λ T、以及框架尺寸L相关，按 公式
【权利要求】
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。
2. 根据权利要求1所述的一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，其特征 在于：所述的动压气体轴承为GT35钢结硬质合金通孔整体结构。
3. 根据权利要求1所述的一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，其特征 在于：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。
4. 根据权利要求1所述的一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，其特征 在于：所述的压紧螺钉对称设置在电机轴的左右两端。
5. 根据权利要求1所述的一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，其特征 在于：所述的两个固紧螺母均位于电机止推板和框架之间。
6. 根据权利要求1所述的一种高稳定、耐冲击振动船用液浮陀螺仪浮子结构，其特征 在于：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。
【文档编号】G01C19/20GK104154908SQ201410344724
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】白永杰, 陈金来, 黄健, 王德鸿 申请人:中国船舶重工集团公司第七0七研究所