加速度计自动测试系统精密轴系设计

　　0　引言

　　加速度计是惯导系统中重要的敏感元件,在高精度导航系统及定位、定向系统中,对加速度计的性能有较高的要求,因此需要对加速度计进行严格的测试和筛选;与之相应,为满足对加速度计进行精确测试的要求,对加速度计自动测试系统的技术指标也有很高的要求。加速度计自动测试系统主要由精密轴系、电机控制及角度测量系统、高低温箱、数据采集与处理系统、初始水平位置测试系统与基础振动隔振地基组成,其中精密轴系是测试系统中的“心脏”部件,为其最重要的组成部件。本文主要介绍加速度计测试系统精密轴系的设计。

　　1　测试系统精密轴系设计

　　1·1　精密轴系支承方案确定

　　由于测试系统为全自动化测试设备,连续工作时间长、承载能力大、工作转速较低且速度平稳、角位置测量精度高,所以对测试系统主要组成部件———精密轴系提出如下要求:

　　1)要求轴系承载能力大,刚度高;

　　2)轴系具有高的回转精度,为精密测角元件提供高的安装定位基准;

　　3)必须保证轴系中电机部件连接可靠,避免长期使用后发生连接松动;

　　4)必须具有良好的加工性能和快速安装测试件的性能;

　　5)必须具有良好的隔热和防磁抗干扰性能。目前,轴系典型的支承方式有五种:标准滚动轴承,非标精密密珠轴承,空气静压轴承、液体静压轴承和磁悬浮轴承。

　　确定轴系支承方式的原则,必须考虑以下因素:

　　1)满足测试系统上述使用性能要求,包括承载能力、旋转精度、刚度及转速等;

　　2)满足轴系安装空间要求;

　　3)维护保养方便;

　　4)使用环境,如温度、环境气氛对轴系的影响;

　　5)性价比。

　　根据上述要求并比较精密轴系五种支承方式的性能和特点,采用非标精密密珠轴承支承作为该测试系统的支承方式。

　　1·2　精密密珠轴承设计

　　1·2·1　密珠轴承的支承结构设计

　　密珠轴承的支承结构设计为前后各一处径向支承和前端一轴向止推支承,其结构简图如图1所示。密珠轴承主要支承结构件为前后支承圈组件、平面止推轴承组件、滚珠保持架、若干滚珠等,密珠轴承具有如下特点:①利用平均效应原理,轴承内各元件的局部误差对轴系精度的影响比较小;②加工工艺性能良好,能达到很高的制造精度和轴系回转精度,可以满足测试系统的要求;③密珠轴承为多个精密滚珠承载,采用合理适当的预紧装配,其接触刚度较大,轴承支承精度很高;④由于密珠轴承多个滚珠的滚道均不重复,具有耐磨的特点;⑤具有装拆、维护简便等特点。