專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，適用于具有大負(fù)載、高精度、輕質(zhì)量、小體積等要求的航空遙感三軸慣性穩(wěn)定平臺(tái)，也適用于其他類(lèi)慣性穩(wěn)定及跟瞄監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
航空遙感三軸慣性穩(wěn)定平臺(tái)是機(jī)載對(duì)地觀測(cè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其功能是支承成像載荷并隔離飛行載體三個(gè)方向姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)及外部擾動(dòng)，使成像載荷視軸在慣性空間內(nèi)始終跟蹤并垂直于當(dāng)?shù)厮?，提高成像分辨率。然而由于航空?yīng)用環(huán)境的限制，慣性穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)上需要同時(shí)具有體積小、重量輕和承載比大等特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)上需要在滿(mǎn)足動(dòng)靜態(tài)性能的前提下進(jìn)行緊湊性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)。方位支承是慣性穩(wěn)定平臺(tái)的一個(gè)關(guān)鍵部件，決定著穩(wěn)定平臺(tái)的整體性能，包括精度、承載能力、體積、重量、功耗等。 方位支承在慣性穩(wěn)定平臺(tái)中的作用主要包括以下三個(gè)方面(I)承受成像載荷重量；(2)將方位框與俯仰框過(guò)渡連接；(3)攜帶成像載荷繞Z軸回轉(zhuǎn)。在空基各類(lèi)穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有的方位支承方式一般采用普通向心滾動(dòng)軸承形式，如各種吊倉(cāng)式慣性穩(wěn)定平臺(tái)。整體式方位支承擁有向心滾動(dòng)軸承精度高、回轉(zhuǎn)靈活的優(yōu)點(diǎn)，但存在質(zhì)量大、體積大、安裝困難的缺點(diǎn)；此外，德國(guó)Aeix)Stab-2輕量型慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位支承采用了三點(diǎn)接觸式滾輪支承方式，顯著減小了重量和體積，安裝也容易，但存在承載能力低，剛性差，回轉(zhuǎn)精度低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種回轉(zhuǎn)靈活、精度高、體積小、質(zhì)量輕、承載能力強(qiáng)、安裝方便、高度緊湊的高精度大負(fù)載三軸慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子內(nèi)圈、滾動(dòng)體、第一緊固螺釘、方位驅(qū)動(dòng)托架、俯仰框、第二緊固螺釘、調(diào)整墊圈、定子外圈、第三緊固螺釘、密封蓋、上密封圈和密封系統(tǒng)；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈、滾動(dòng)體和定子外圈組成方位支承系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)基體，回轉(zhuǎn)基體整體坐落在俯仰框上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈相對(duì)于定子外圈的±360°旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈為中空式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑大于外部相機(jī)外徑，用于外部相機(jī)從內(nèi)通過(guò)安裝；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈上端面開(kāi)設(shè)有相機(jī)安裝面，為凹式環(huán)狀臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，用于外部相機(jī)的安裝固定和重力承載；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈外徑開(kāi)設(shè)內(nèi)滾道槽，用于滾動(dòng)體的安裝，外徑表面設(shè)置上密封凸緣，用于組成上密封系統(tǒng)；下端面邊緣處設(shè)置迷宮密封凸環(huán)，用于組成下密封系統(tǒng)；定子外圈為剖面為L(zhǎng)型的法蘭式圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外徑設(shè)有法蘭凸緣，法蘭凸緣端面圓周均布法蘭安裝孔，用于定子外圈與俯仰框的安裝固定；定子外圈內(nèi)徑開(kāi)設(shè)外滾道槽，用于滾動(dòng)體的安裝，定子外圈上表面整圈開(kāi)設(shè)U型環(huán)狀上密封槽，用于上密封圈的安裝與定位；俯仰框?yàn)槿嘏_(tái)階式環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，最上層為第三臺(tái)階面，用于密封蓋的安裝固定，中層為第二臺(tái)階面，用于定子外圈的安裝固定，最下層為第一臺(tái)階面，用于定子外圈下端面的定位和承載，外徑下端面處設(shè)置安裝錐面，用于引導(dǎo)定子外圈在俯仰框內(nèi)的安裝，內(nèi)徑表面設(shè)置整圈迷宮密封凹槽，上端面與第一臺(tái)階面水平，用于組成式迷宮密封；密封蓋為環(huán)狀薄壁結(jié)構(gòu)，通過(guò)第三緊固螺釘安裝固定在俯仰框的上端面密封系統(tǒng)包括上密封系統(tǒng)、下密封系統(tǒng)和防塵系統(tǒng)三部分,上密封系統(tǒng)為將定子外圈上表面密封槽內(nèi)嵌入上密封圈，膠粘固定，密封圈為唇狀整圈結(jié)構(gòu)，與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈上密封凸緣接觸，組成接觸式密封系統(tǒng)；下密封系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子內(nèi)圈下端面的迷宮密封凸環(huán)嵌入俯仰框內(nèi)徑表面的迷宮密封凹槽內(nèi)，共同組成非接觸式迷宮式密封，減小摩擦力和阻力距；防塵系統(tǒng)為密封蓋位于轉(zhuǎn)子內(nèi)圈上密封凸緣的上方，內(nèi)徑小于上密封凸緣的外徑，形成重疊覆蓋區(qū)域，起到防塵作用。轉(zhuǎn)子內(nèi)圈被用作慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位框，外部相機(jī)通過(guò)相機(jī)安裝面與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈連接為一體，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈可繞Z軸在水平面內(nèi)進(jìn)行正反方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)外部相機(jī)實(shí)現(xiàn)方位姿態(tài)調(diào)整；第二緊固螺釘通過(guò)法蘭安裝孔將定子外圈和俯仰框連接為一體，安裝時(shí)通過(guò)調(diào) 整墊圈將法蘭凸緣下端面和俯仰框第二臺(tái)階面進(jìn)行隔離，調(diào)整墊圈經(jīng)過(guò)磨配，使得整圈受力均勻；滾動(dòng)體均勻排列在由內(nèi)滾道槽和外滾道槽共同組成的回轉(zhuǎn)滾道內(nèi)，將轉(zhuǎn)子內(nèi)圈和定子外圈連接為一體，坐落在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈上的外部相機(jī)重力通過(guò)滾動(dòng)體均勻傳遞到俯仰框上，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子內(nèi)圈和定子外圈的連接和外部相機(jī)的重力由內(nèi)向外的傳遞；方位驅(qū)動(dòng)托架通過(guò)第一緊固螺釘安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的下表面，外部驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)方位驅(qū)動(dòng)托架的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的驅(qū)動(dòng)。定子外圈內(nèi)徑開(kāi)設(shè)的外滾道槽橫截面由上下兩段圓弧組成，上段圓弧中心與下段圓弧中心位于滾動(dòng)體的縱向中心面外側(cè)，兩圓弧會(huì)交于水平中心點(diǎn)，與滾動(dòng)體中心產(chǎn)生偏心距離；上段圓弧中心與下段圓弧中心相對(duì)于滾動(dòng)體水平中心面上下對(duì)稱(chēng)分布，上段圓弧半徑與下段圓弧半徑大小相等并大于滾動(dòng)體的半徑，上圓弧中心點(diǎn)和下圓弧中心點(diǎn)與滾動(dòng)體中心的連線交叉角小于等于90°。轉(zhuǎn)子內(nèi)圈外徑開(kāi)設(shè)的內(nèi)滾道槽橫截面由上下兩段圓弧組成，上段圓弧中心與下段圓弧中心位于滾動(dòng)體的縱向中心面外側(cè)，兩圓弧會(huì)交于水平中心點(diǎn)，與滾動(dòng)體中心產(chǎn)生偏心距離；上段圓弧中心與下段圓弧中心相對(duì)于滾動(dòng)體水平中心面上下對(duì)稱(chēng)分布，上段圓弧半徑與下段圓弧半徑大小相等并大于滾動(dòng)體的半徑，上圓弧中心點(diǎn)和下圓弧中心點(diǎn)與滾動(dòng)體中心的連線交叉角等于90°。轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的上圓弧中心點(diǎn)和下圓弧中心點(diǎn)與滾動(dòng)體接觸，構(gòu)成接觸角等于°的四點(diǎn)角接觸球軸承的兩個(gè)承力點(diǎn)，能夠同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。定子外圈的上圓弧中心點(diǎn)和下圓弧中心點(diǎn)與滾動(dòng)體接觸，構(gòu)成接觸角等于°的四點(diǎn)角接觸球軸承的兩個(gè)承力點(diǎn)，能夠同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。轉(zhuǎn)子內(nèi)圈為組合式結(jié)構(gòu)，由內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)和內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)組合而成，內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)材料為超硬鑄鋁，內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)材料為淬火軸承鋼；內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)為環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，是內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)的基體；內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)為外徑帶V型槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)鑄造時(shí)嵌入到內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)的外徑表面，兩者成為一體。定子外圈為組合式結(jié)構(gòu)，由外圈基體結(jié)構(gòu)和外圈滾道結(jié)構(gòu)組合而成，外圈基體結(jié)構(gòu)材料為超硬鑄鋁，外圈滾道結(jié)構(gòu)材料為淬火軸承鋼；外圈基體結(jié)構(gòu)為環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，是外圈滾道結(jié)構(gòu)的基體；外圈滾道結(jié)構(gòu)為外徑帶V型槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在外圈基體結(jié)構(gòu)鑄造時(shí)嵌入到外圈基體結(jié)構(gòu)的外徑表面，兩者成為一體。滾動(dòng)體采用陶瓷球、滿(mǎn)裝方式安裝。本發(fā)明的原理是工作時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈被用作慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位框，相機(jī)通過(guò)相機(jī)安裝面與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈連接為一體，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈可繞Z軸在水平面內(nèi)進(jìn)行正反方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)相機(jī)實(shí)現(xiàn)方位姿態(tài)調(diào)整；第二緊固螺通過(guò)法蘭安裝孔將定子外圈和俯仰框連接為一體，安裝時(shí)通過(guò)調(diào)整墊圈將法蘭凸緣下端面和俯仰框第二臺(tái)階面進(jìn)行隔離，調(diào)整墊圈經(jīng)過(guò)磨配，使得整圈受力均勻；滾動(dòng)體均勻排列在由內(nèi)滾道槽和外滾道槽共同組成的回轉(zhuǎn)滾道內(nèi)，將轉(zhuǎn)子內(nèi)圈和定子外圈連接為一體，坐落在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈上的相機(jī)重力通過(guò)滾動(dòng)體均勻傳遞到俯仰框上，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子內(nèi)圈和定子外圈的連接和相機(jī)的重力由內(nèi)向外的傳遞；方位驅(qū)動(dòng)托架通過(guò)第一緊固螺釘安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的下表面，驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)方位驅(qū)動(dòng)托架的驅(qū)
動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明將方位支承系統(tǒng)與慣性穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，并將轉(zhuǎn)子內(nèi)圈直接用作慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位框，結(jié)構(gòu)緊湊，平臺(tái)高度和外形尺寸大為降低和減小。(2)本發(fā)明的密封系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜合應(yīng)用內(nèi)、外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)的接觸式橡膠密封、非接觸式迷宮密封、非接觸式防塵蓋密封三重組合方式，相對(duì)普通單重密封，密封效果更好；相對(duì)完全接觸式橡膠密封，摩擦力矩大為減小。(3)本發(fā)明方位支承系統(tǒng)的內(nèi)、外圈采用硬鋁基體中嵌入鋼制滾道的磨削加工技術(shù)，相比普通滾動(dòng)軸承，在同樣精度和承載能力條件下，質(zhì)量大為減小，結(jié)構(gòu)高度緊湊，實(shí)現(xiàn)了方位軸承與穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)的兼容一體化。(4)本發(fā)明的滾動(dòng)體采用高精度陶瓷球，相對(duì)普通碳鋼球，精度高、無(wú)磁輻射、耐高低溫、防腐蝕、質(zhì)量輕。(5)本發(fā)明的滾動(dòng)體采用滿(mǎn)填高精度陶瓷球,相對(duì)有保持器非滿(mǎn)填方式,承載能力更大、裝配更加容易。 (6)本發(fā)明的滾道剖面結(jié)構(gòu)為正交式四點(diǎn)角接觸球軸承，相對(duì)向心或推力球軸承方式，可同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。


圖I為本發(fā)明滾道剖面部分放大圖及坐標(biāo)系方向的規(guī)定；圖2為本發(fā)明整體裝配示意圖；圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈滾道部分結(jié)構(gòu)特征示意圖；圖4為本發(fā)明定子外圈滾道部分結(jié)構(gòu)特征示意圖；圖5為本發(fā)明滾道剖面四點(diǎn)接觸球軸承構(gòu)成要素示意圖；圖6為本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)和內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)組合示意圖；圖7為本發(fā)明定子外圈的外圈基體結(jié)構(gòu)和外圈滾道結(jié)構(gòu)組合示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I和圖2所示，本發(fā)明包括轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I、滾動(dòng)體2、第一緊固螺釘3、方位驅(qū)動(dòng)托架4、俯仰框5、第二緊固螺釘6、調(diào)整墊圈7、定子外圈8、第三緊固螺釘9、密封蓋10、上密封圈11和密封系統(tǒng)；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I、滾動(dòng)體2和定子外圈8組成方位支承系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)基體，回轉(zhuǎn)基體整體坐落在俯仰框5上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I相對(duì)于定子外圈8的±360°旋轉(zhuǎn)。如圖I和圖2所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I為中空式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔1-04直徑大于外部相機(jī)外徑，用于外部相機(jī)從內(nèi)通過(guò)安裝；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I上端面開(kāi)設(shè)有相機(jī)安裝面1-01，為凹式環(huán)狀臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，用于外部相機(jī)的安裝固定和重力承載；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I外徑開(kāi)設(shè)內(nèi)滾道槽1-02，用于滾動(dòng)體2的安裝，外徑表面設(shè)置上密封凸緣1-05，用于組成上密封系統(tǒng)；下端面邊緣處設(shè)置迷宮密封凸環(huán)1-03，用于組成下密封系統(tǒng)；定子外圈8為剖面為L(zhǎng)型的法蘭式圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外徑設(shè)有法蘭凸緣8-02，法蘭凸緣8-02端面圓周均布法蘭安裝孔8-03，用于定子外圈8與俯仰框5的安裝固定；定子外圈8內(nèi)徑開(kāi)設(shè)外滾道槽8-01，用于滾動(dòng)體2的安裝，定子外圈8上表面整圈開(kāi)設(shè)U型環(huán)狀上密封槽8-04，用于上密封圈11的安裝與定位；俯仰框5為三重臺(tái)階式環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，最上層為第三臺(tái)階面5-05，用于密封蓋10的安裝固定，中層為第二臺(tái)階面5-04,用于定子外圈8的安裝固定,最下層為第一臺(tái)階面5-02,用于 定子外圈8下端面的定位和承載，外徑下端面處設(shè)置安裝錐面5-03，用于引導(dǎo)定子外圈8在俯仰框5內(nèi)的安裝，內(nèi)徑表面設(shè)置整圈迷宮密封凹槽5-01，上端面與第一臺(tái)階面5-02水平，用于組成式迷宮密封；密封蓋10為環(huán)狀薄壁結(jié)構(gòu)，通過(guò)第三緊固螺釘9安裝固定在俯仰框5的上端面。如圖I和圖2所示，本發(fā)明密封系統(tǒng)包括上密封系統(tǒng)、下密封系統(tǒng)和防塵系統(tǒng)三部分，上密封系統(tǒng)為將定子外圈8上表面密封槽8-04內(nèi)嵌入上密封圈11，膠粘固定，密封圈
11為唇狀整圈結(jié)構(gòu)，與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I上密封凸緣1-05接觸，組成接觸式密封系統(tǒng)；下密封系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I下端面的迷宮密封凸環(huán)1-03嵌入俯仰框5內(nèi)徑表面的迷宮密封凹槽5-01內(nèi)，共同組成非接觸式迷宮式密封，減小摩擦力和阻力距；防塵系統(tǒng)為密封蓋10位于轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I上密封凸緣1-05的上方，內(nèi)徑小于上密封凸緣1-05的外徑，形成重疊覆蓋區(qū)域，起到防塵作用。如圖I和圖2所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I被用作慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位框，外部相機(jī)通過(guò)相機(jī)安裝面1-01與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I連接為一體，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I可繞Z軸在水平面內(nèi)進(jìn)行正反方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)外部相機(jī)實(shí)現(xiàn)方位姿態(tài)調(diào)整；第二緊固螺釘6通過(guò)法蘭安裝孔8-03將定子外圈8和俯仰框5連接為一體，安裝時(shí)通過(guò)調(diào)整墊圈7將法蘭凸緣8-02下端面和俯仰框5第二臺(tái)階面5-04進(jìn)行隔離，調(diào)整墊圈7經(jīng)過(guò)磨配，使得整圈受力均勻；滾動(dòng)體2均勻排列在由內(nèi)滾道槽1-02和外滾道槽8-01共同組成的回轉(zhuǎn)滾道內(nèi)，將轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I和定子外圈8連接為一體，坐落在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I上的外部相機(jī)重力通過(guò)滾動(dòng)體2均勻傳遞到俯仰框5上，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I和定子外圈8的連接和外部相機(jī)的重力由內(nèi)向外的傳遞；方位驅(qū)動(dòng)托架4通過(guò)第一緊固螺釘3安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I的下表面，外部驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)方位驅(qū)動(dòng)托架4的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I的驅(qū)動(dòng)。如圖3所示，本發(fā)明定子外圈8內(nèi)徑開(kāi)設(shè)的外滾道槽8-01橫截面由上下兩段圓弧組成，上段圓弧中心8-14與下段圓弧中心8-12位于滾動(dòng)體2的縱向中心面8-16外側(cè)，兩圓弧會(huì)交于水平中心點(diǎn)8-07，與滾動(dòng)體中心8-11產(chǎn)生偏心距離8-10 ;上段圓弧中心8-14與下段圓弧中心8-12相對(duì)于滾動(dòng)體水平中心面8-13上下對(duì)稱(chēng)分布，上段圓弧半徑8-09與下段圓弧半徑8-15大小相等并大于滾動(dòng)體2的半徑，上圓弧中心點(diǎn)8-08和下圓弧中心點(diǎn)8-05與滾動(dòng)體中心8-11的連線交叉角8-06小于等于90°。如圖4所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I外徑開(kāi)設(shè)的內(nèi)滾道槽1-02橫截面由上下兩段圓弧組成，上段圓弧中心1-08與下段圓弧中心1-11位于滾動(dòng)體2的縱向中心面1-06外側(cè)，兩圓弧會(huì)交于水平中心點(diǎn)1-15，與滾動(dòng)體中心1-10產(chǎn)生偏心距離1-12 ;上段圓弧中心1-08與下段圓弧中心1-11相對(duì)于滾動(dòng)體水平中心面8-11上下對(duì)稱(chēng)分布,上段圓弧半徑1-09與下段圓弧半徑1-07大小相等并大于滾動(dòng)體2的半徑，上圓弧中心點(diǎn)1-13和下圓弧中心點(diǎn)1-17與滾動(dòng)體中心1-10的連線交叉角1-16等于90°。如圖5所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I的上圓弧中心點(diǎn)1-13和下圓弧中心點(diǎn)1-17與滾動(dòng)體9接觸，構(gòu)成接觸角等于90°的四點(diǎn)角接觸球軸承的兩個(gè)承力點(diǎn)，能夠同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。如圖5所示，本發(fā)明定子外圈8的上圓弧中心點(diǎn)8-08和下圓弧中心點(diǎn)8_05與滾動(dòng)體9接觸，構(gòu)成接觸角等于90°的四點(diǎn)角接觸球軸承的兩個(gè)承力點(diǎn)，能夠同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。 如圖6所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)子內(nèi)圈I為組合式結(jié)構(gòu)，由內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)101和內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)102組合而成，內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)101材料為超硬鑄鋁，內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)102材料為淬火軸承鋼；內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)101為環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，是內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)102的基體；內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)102為外徑帶V型槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)101鑄造時(shí)嵌入到內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)101的外徑表面，兩者成為一體。如圖7所示，定子外圈8為組合式結(jié)構(gòu)，由外圈基體結(jié)構(gòu)801和外圈滾道結(jié)構(gòu)802組合而成，外圈基體結(jié)構(gòu)801材料為超硬鑄鋁，外圈滾道結(jié)構(gòu)802材料為淬火軸承鋼；外圈基體結(jié)構(gòu)801為環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，是外圈滾道結(jié)構(gòu)802的基體；外圈滾道結(jié)構(gòu)802為外徑帶V型槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在外圈基體結(jié)構(gòu)801鑄造時(shí)嵌入到外圈基體結(jié)構(gòu)801的外徑表面，兩者成為一體。本發(fā)明方位支承系統(tǒng)的滾動(dòng)體2采用陶瓷球、滿(mǎn)裝方式安裝。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于包括轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)、滾動(dòng)體(2)、第一緊固螺釘(3)、方位驅(qū)動(dòng)托架(4)、俯仰框(5)、第二緊固螺釘(6)、調(diào)整墊圈(7)、定子外圈(8)、第三緊固螺釘(9)、密封蓋(10)、上密封圈(11)和密封系統(tǒng)；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)、滾動(dòng)體(2)和定子外圈(8)組成方位支承系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)基體，回轉(zhuǎn)基體整體坐落在俯仰框(5)上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)相對(duì)于定子外圈(8)的±360°旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)為中空式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔(1-04)直徑大于外部相機(jī)外徑，用于外部相機(jī)從內(nèi)通過(guò)安裝；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)上端面開(kāi)設(shè)有相機(jī)安裝面(1-01)，為凹式環(huán)狀臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，用于外部相機(jī)的安裝固定和重力承載；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)外徑開(kāi)設(shè)內(nèi)滾道槽(1-02)，用于滾動(dòng)體(2)的安裝，外徑表面設(shè)置上密封凸緣(1-05)，用于組成上密封系統(tǒng)；下端面邊緣處設(shè)置迷宮密封凸環(huán)(1-03)，用于組成下密封系統(tǒng)；定子外圈(8)為剖面為L(zhǎng)型的法蘭式圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外徑設(shè)有法蘭凸緣(8-02)，法蘭凸緣(8-02)端面圓周均布法蘭安裝孔(8-03)，用于定子外圈(8)與俯仰框(5)的安裝固定；定子外圈(8)內(nèi)徑開(kāi)設(shè)外滾道槽(8-01)，用于滾動(dòng)體(2)的安裝，定子外圈(8)上表面整圈開(kāi)設(shè)U型環(huán)狀上密封槽(8-04)，用于上密封圈(11)的安裝與定位；俯仰框(5)為三重臺(tái)階式環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，最上層為第三臺(tái)階面(5-05)，用于密封蓋(10)的安裝固定，中層為第二臺(tái)階面(5-04),用于定子外圈(8)的安裝固定,最下層為第一臺(tái)階面(5-02),用于定子外圈(8)下端面的定位和承載，外徑下端面處設(shè)置安裝錐面(5-03)，用于引導(dǎo)定子外圈(8)在俯仰框(5)內(nèi)的安裝，內(nèi)徑表面設(shè)置整圈迷宮密封凹槽(5-01)，上端面與第一臺(tái)階面(5-02)水平，用于組成式迷宮密封；密封蓋(10)為環(huán)狀薄壁結(jié)構(gòu)，通過(guò)第三緊固螺釘(9)安裝固定在俯仰框(5)的上端面；所述密封系統(tǒng)包括上密封系統(tǒng)、下密封系統(tǒng)和防塵系統(tǒng)三部分，上密封系統(tǒng)為將定子外圈(8)上表面密封槽(8-04)內(nèi)嵌入上密封圈(11)，膠粘固定，密封圈(11)為唇狀整圈結(jié)構(gòu)，與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)上密封凸緣(1-05)接觸，組成接觸式密封系統(tǒng)；下密封系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)下端面的迷宮密封凸環(huán)(1-03)嵌入俯仰框(5)內(nèi)徑表面的迷宮密封凹槽(5-01)內(nèi)，共同組成非接觸式迷宮式密封，減小摩擦力和阻力距；防塵系統(tǒng)為密封蓋(10)位于轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)上密封凸緣(1-05)的上方，內(nèi)徑小于上密封凸緣(1-05)的外徑，形成重疊覆蓋區(qū)域，起到防塵作用； 工作時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)被用作慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位框，外部相機(jī)通過(guò)相機(jī)安裝面(1-01)與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)連接為一體，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)可繞Z軸在水平面內(nèi)進(jìn)行正反方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)外部相機(jī)實(shí)現(xiàn)方位姿態(tài)調(diào)整；第二緊固螺釘(6)通過(guò)法蘭安裝孔(8-03)將定子外圈(8)和俯仰框(5)連接為一體，安裝時(shí)通過(guò)調(diào)整墊圈(7)將法蘭凸緣(8-02)下端面和俯仰框(5)第二臺(tái)階面(5-04)進(jìn)行隔離，調(diào)整墊圈(7)經(jīng)過(guò)磨配，使得整圈受力均勻；滾動(dòng)體(2 )均勻排列在由內(nèi)滾道槽(1-02 )和外滾道槽(8-01)共同組成的回轉(zhuǎn)滾道內(nèi)，將轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)和定子外圈(8)連接為一體，坐落在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)上的外部相機(jī)重力通過(guò)滾動(dòng)體(2)均勻傳遞到俯仰框(5)上，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)和定子外圈(8)的連接和外部相機(jī)的重力由內(nèi)向外的傳遞；方位驅(qū)動(dòng)托架(4)通過(guò)第一緊固螺釘(3)安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)的下表面，外部驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)方位驅(qū)動(dòng)托架(4)的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)的驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述定子外圈(8)內(nèi)徑開(kāi)設(shè)的外滾道槽(8-01)橫截面由上下兩段圓弧組成，上段圓弧中心(8-14)與下段圓弧中心(8-12)位于滾動(dòng)體(2)的縱向中心面(8-16)外側(cè)，兩圓弧會(huì)交于水平中心點(diǎn)(8-07)，與滾動(dòng)體中心(8-11)產(chǎn)生偏心距離(8-10);上段圓弧中心(8-14)與下段圓弧中心(8-12)相對(duì)于滾動(dòng)體水平中心面(8-13)上下對(duì)稱(chēng)分布，上段圓弧半徑(8-09)與下段圓弧半徑(8-15)大小相等并大于滾動(dòng)體(2)的半徑，上圓弧中心點(diǎn)(8-08)和下圓弧中心點(diǎn)(8-05)與滾動(dòng)體中心(8-11)的連線交叉角(8-06)小于等于90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)外徑開(kāi)設(shè)的內(nèi)滾道槽(1-02)橫截面由上下兩段圓弧組成，上段圓弧中心(1-08)與下段圓弧中心(1-11)位于滾動(dòng)體(2)的縱向中心面(1-06)外側(cè)，兩圓弧會(huì)交于水平中心點(diǎn)(1-15)，與滾動(dòng)體中心(1-10)產(chǎn)生偏心距離(1-12);上段圓弧中心(1-08)與下段圓弧中心(1-11)相對(duì)于滾動(dòng)體水平中心面(8-11)上下對(duì)稱(chēng)分布，上段圓弧半徑(1-09)與下段圓弧半徑(1-07)大小相等并大于滾動(dòng)體(2)的半徑，上圓弧中心點(diǎn)(1-13)和下圓弧中心點(diǎn)(1-17)與滾動(dòng)體中心(1-10)的連線交叉角(1-16)等于90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)的上圓弧中心點(diǎn)(1-13)和下圓弧中心點(diǎn)(1-17)與滾動(dòng)體(9)接觸，構(gòu)成接觸角等于90°的四點(diǎn)角接觸球軸承的兩個(gè)承力點(diǎn)，能夠同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述定子外圈(8)的上圓弧中心點(diǎn)(8-08)和下圓弧中心點(diǎn)(8-05)與滾動(dòng)體(9)接觸，構(gòu)成接觸角等于90°的四點(diǎn)角接觸球軸承的兩個(gè)承力點(diǎn)，能夠同時(shí)承受徑向、軸向載荷和傾覆力矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子內(nèi)圈(I)為組合式結(jié)構(gòu)，由內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)(101)和內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)(102)組合而成，內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)(101)材料為超硬鑄鋁，內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)(102)材料為淬火軸承鋼；內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)(101)為環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，是內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)(102)的基體；內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)(102)為外徑帶V型槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)(101)鑄造時(shí)嵌入到內(nèi)圈基體結(jié)構(gòu)(101)的外徑表面，兩者成為一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述定子外圈(8)為組合式結(jié)構(gòu)，由外圈基體結(jié)構(gòu)(801)和外圈滾道結(jié)構(gòu)(802)組合而成，外圈基體結(jié)構(gòu)(801)材料為超硬鑄鋁，外圈滾道結(jié)構(gòu)(802)材料為淬火軸承鋼；外圈基體結(jié)構(gòu)(801)為環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)，是外圈滾道結(jié)構(gòu)(802)的基體；外圈滾道結(jié)構(gòu)(802)為外徑帶V型槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在外圈基體結(jié)構(gòu)(801)鑄造時(shí)嵌入到外圈基體結(jié)構(gòu)(801)的外徑表面，兩者成為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述的滾動(dòng)體(2)采用陶瓷球。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，其特征在于所述的滾動(dòng)體(2)為滿(mǎn)裝方式安裝。
全文摘要
一種高精度大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺(tái)方位支承系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子內(nèi)圈、滾動(dòng)體、第一緊固螺釘、方位驅(qū)動(dòng)托架、俯仰框、第二緊固螺釘、調(diào)整墊圈、定子外圈、第三緊固螺釘、密封蓋和上密封圈；轉(zhuǎn)子內(nèi)圈、滾動(dòng)體和定子外圈組成回轉(zhuǎn)基體，整體安裝在俯仰框上，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈相對(duì)于定子外圈的±360°旋轉(zhuǎn)；工作時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈與外部相機(jī)連接，充當(dāng)慣性穩(wěn)定平臺(tái)的方位框，帶動(dòng)外部相機(jī)進(jìn)行方位姿態(tài)調(diào)整；本發(fā)明綜合采用鋼滾道嵌入硬鋁基體、滿(mǎn)填陶瓷球滾動(dòng)體等技術(shù)，使方位支承與穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)兼容一體化、結(jié)構(gòu)高度緊湊，具有精高度、負(fù)載大、體積小、質(zhì)量輕及抗腐蝕等特點(diǎn)，適用于航空遙感系統(tǒng)及其他類(lèi)慣性穩(wěn)定及跟瞄監(jiān)視系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01C21/18GK102878996SQ20121037750
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月7日
發(fā)明者周向陽(yáng), 房建成, 俞瑞霞, 趙強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)