气浮转子陀螺仪动压马达间隙自动测量装置及方法与流程

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气浮转子陀螺仪动压马达间隙自动测量装置及方法与流程
本发明涉及航天惯性器件精密检测技术领域,特别涉及一种气浮转子陀螺仪动压马达间隙自动测量装置。

背景技术:
动压气浮陀螺马达是一种驱动马达,即在驱动电源的作用下,转子体高速旋转,进而与定子组件脱离接触,在悬浮力、自重和加速度过载的共同作用下保持在空间的稳定。悬浮力产生的原因:定子组件和转子体之间存在间隙且表面存在沟槽,当转子体旋转时会将外界空气吸入间隙内形成动压力,使转子体表面与定子组件表面脱离接触。为保证转子体在空间位置保持稳定,应将间隙值(μm级)控制在一定范围内。因此,动压马达间隙的测量对提高动压马达工作时的精度和稳定性有重大意义。动压马达的间隙为内部微小装配间隙,现在较为普及的测量试件内部微小间隙的方法是:通过使产生间隙的两个部件(零件)发生相对运动,并利用位移传感器测得相对运动的大小(即为被测件的间隙值)。常见的位移传感器有电涡流位移传感器、电容传感器和电感测微仪。如论文:程家军,电涡流位移传感器在微间隙测量中的特殊应用,测量技术,2015年6月.中使用的电涡流传感器对同类金属进行测量,会因金属其形状、面积和光洁度等差异造成灵敏度的偏差;论文:刘胜春,基于双测头的动压马达气膜刚度的测量技术研究,硕士学位论文,哈尔滨工程大学,2013年3月.中使用电容传感器时,由于动压马达轴向测量端面很小,在轴向位移测量时,电容极板会产生边缘效应;论文KevinRadil,DellaCorte,Chris.“TheRoleofRadialClearanceonthePerformanceofFoilAirBearings”,TribologyTransactions,v45,n4,p485-490,2002.王京锋,陀螺电机动压气体轴承间隙误差分析与改进,中国惯性技术学报,2015年12月.和黄德等在申请的专利“一种半球型动压马达轴承间隙测量装置及方法”中国发明专利,公开号:CN105203018A,公开日期:2015年12月30日.等均是使用电感测微仪测量被测件相对运动的大小即求得微小间隙。由上述可知,现有的基于电感测微仪进行间隙测量的装置原理简单、操作方便、价格较低,适合单件、小批量的测量。但由于上述装置均是采用单个电感测微仪进行测量,可能会存在一定的局限性。如黄德等人申请的专利中以径向测量为例:用测头来检测转子体在额定力作用下的位移,以此求得间隙值,为保证测量结果的准确性需要定子组件在力的作用下不发生位移,即两端的固定装置要有着很好的刚度,还需保证两端固定装置的中心线重合,且在测量间隙的过程中需要更换夹具。

技术实现要素:
本发明要解决的问题是克服现有技术的缺陷,发明了一种气浮转子陀螺仪动压马达间隙自动测量装置,可以实现间隙的准确、高效的测量。为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:一种气浮转子动压马达间隙自动测量装置,所述的气浮转子动压马达间隙自动测量装置包括光学平台、固定装置、施力装置、夹持装置、轴向间隙测量模块、径向间隙测量模块和控制回路。所述的固定装置包括支撑架立板3、支撑架底板4、支撑架上板6、轴端固定支架底板7、柔性联轴节8、轴端套20、轴端固定座9和气缸A17。支撑架底板4固定在光学平台1上,支撑架立板3安装在支撑架底板7上,支撑架上板6固定在支撑架立板3上,轴端固定支架底板7安装在支撑架上板6上,轴端固定座9通过柔性联轴节8与轴端固定支架底板7相连,柔性联轴节8能够在转子体和定子组件接触瞬间起到缓冲作用。气缸A17固定在轴端固定座9上,通过气缸施加的力将轴端套20固定在轴端固定座9上,动压马达19转子体两端的伸长轴分别插到两侧固定装置的轴端套20里,并由螺钉固定拧紧。所述的施力装置包括三轴精密位移平台和三轴力传感器22。三轴精密位移平台包括Z轴精密位移平台27、Y轴精密位移平台26和X轴精密位移平台5;Z轴精密位移平台27固定安装在光学平台1上,X轴精密位移平台5固连在Z轴精密位移平台27的上端面;Y轴精密位移平台26的下端与X轴精密位移平台5的上端部固连。X轴精密位移平台5、Y轴精密位移平台26和Z轴精密位移平台27在运动方向上两两垂直,构成笛卡尔直角坐标系。三轴力传感器22安装在Y轴精密位移滑台26的上方。内六角螺钉25用于固定径向测量Y轴精密位移平台26。所述的夹持装置是包括气缸B21和夹指体18。所述的气缸B21安装在三轴力传感器22的上方;所述的夹指体18固定在气缸B21上端的滑块上,通过闭合夹指体18实现对动压马达19的夹紧。所述的轴向间隙测量模块包括轴向电感测微仪测头10、轴向测头固定夹具11、立柱及其辅助件12、轴向测头安装角座13、轴向测量X轴精密位移平台14、导轨连接底板15、轴向测量Z轴精密位移平台16;立柱及其辅助件12固定在光学平台1上,导轨连接底板15固定在两根立柱之间,轴向测量X轴精密位移平台14安装到导轨连接底板15,轴向测量Z轴精密位移平台16安装到轴向测量X轴精密位移平台14上,轴向测头安装角座13用于安装轴向测头固定夹具11,轴向测头固定夹具11安装在轴向测量Z轴精密位移平台16上,轴向电感测微仪测头10穿过轴向测头固定夹具11中,并由螺钉夹紧固定。所述的径向测量模块包括径向测量X轴精密位移平台2、径向测量Y轴精密位移平台26、径向安装角座24和径向电感测微仪测头23;径向测量X轴精密位移平台2安装到光学平台上,径向测量Y轴精密位移平台26安装到径向测量X轴精密位移平台2上,将径向安装角...
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