陀螺马达轴承刚度精确测量

陀螺马达轴承刚度精确测量

杨学智

（中国国杰老教授科学技术咨询开发研究院航天技术中心，北京!"""#$）

摘要：高精度机电陀螺马达对轴承刚度有严格的配对要求；精确测控陀螺马达轴承的预载荷需要轴承刚度的准确数据作为计算依据。现有的仪表轴承刚度测量手段的精度太低，难以满足要求。在全面分析影响测量精度的原因基础上，研究出一套有效的办法，为提高我国机电陀螺仪表生产技术水平具有重要意义。

关键词：陀螺马达；球轴承；刚度；测量

中图分类号：%&!##’#；%&!(#’#文献标识码：)文章编号：!"""*#+,(（(""-）".*""#,*"#

!陀螺马达对轴承刚度的测量要求

!’!对轴承刚度的配对要求

陀螺飞轮质心的稳定性对陀螺仪表是非常重要的，一般都要求在亚微米的水平内，导航用的高精度陀螺仪表对此要求更加严格，甚至希望达到数十个纳米以内。为了实现这个目标除在轴承制造、材料选择及润滑上采取多项技术措施外，每个马达上使用的两个轴承刚度必须相等，它们的差值习惯上用额定载荷作用下轴承内、外圈之间轴向位移差来表示，一般陀螺要求小于"/0!1。

!/(轴承预载对刚度测量的要求

陀螺马达轴承预载的准确度对仪表的精度、可靠性和寿命影响很大。但陀螺马达轴承预载的测量技术至今尚未得到完美的解决，国内陀螺行业数十年来不得不依靠准确度很低的“惯性时间”这个间接的手段。由于它影响因素多、要测量准确不但费工、费时，而且要有技术熟练的专职装配工，因此在一定程度上制约了我国陀螺仪表生产的发展，通过陀螺马达轴承的刚度精确测定来判断轴承的载荷是国内、外业内人士公认最具潜力的发展方向，但至今尚未见过成功的报导。为了实现把陀螺马达轴承预载精度达到!02的水平，必须把轴承刚度的测量精度提高到+2左右。

!/#仪表球轴承刚度测量手段

国内现有的仪表轴承刚度测量手段极为简单，多为轴承厂家和各使用方按技术要求用额定重量的法码和微米级的测微手段，配以专用测砧

收稿日期：(""#*!"*!0

拉杆和支承台。被测轴承以外圈端面为支承，水平安放在支承台上，拉杆穿过轴承内圈，在拉杆下端吊挂砝码依靠重力加载，测量加载前后轴承内圈相对外圈轴向位移；计算载荷与位移的比值，求得轴承刚度。在载荷与位移两个参数中，载荷已知，位移成为唯一需测值。因此，如何把位移测量准确就成为轴承刚度测量的核心。

仪表球轴承的刚度是非线性的，载荷越大刚度也就越大。为了便于区别，习惯上都用额定载荷下的位移数据来标志轴承的刚度。

(轴承刚度测量误差分析

在不计人为因素的情况下，刚度测量的综合误差可按下式计算。

!!3"!4"#4"$4 "((4"(-4"(04"(,4"(+4"

!(.

式中"

!

测微仪误差，按(#计入

"(测微仪分辨率，按"$0!1扭簧表

计

"#加载误差，按!#计

"-外圈与支承间的干扰，按"$0!1

计

"0内圈与拉杆测砧间的干扰，按

"$0!1计

",砝码带动测砧活动造成的干扰，按

"$#!1计

"+加载方向与轴承滚道不垂直带来

的误差，以!!1计

".轴承制造误差的影响，按一次安装

影响"/#!1计

5667!"""*#+,( 87-!*!!-.／%&

轴承

)9:;<=>

(""-年第.期

(""-，7?’.

#,*#.

万方数据