一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及轴承设计技术领域，尤其是一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承。
【背景技术】
[0002]框架灵敏轴承是整个陀螺仪中的关键部件，起到结构支撑和运动传递的重要作用，对陀螺仪的启动时间和测量精度有巨大影响，其具体要求如下:
[0003](1)在0.4S内燃气冲击转子，使得框架灵敏轴承瞬时受到约200g加速度的冲击，这种冲击的气动方式对灵敏轴承的抗冲击能力要求很高；
[0004](2)由于陀螺仪在启动后完全依靠惯性工作，所以要求该轴承具有非常低的动态摩擦力矩；
[0005](3)由于要求陀螺仪的输出精度和信号输出品质越高越好，所以该轴承在工作转速下运行应当稳定可靠，特别是在启动瞬间应保证不发生信号跳变；
[0006](4)由于需要维持较高的转速和复杂的装配、调试以及测试工作，因此要求该轴承具有良好的润滑能力；
[0007](5)由于框架的附加力矩会影响陀螺的输出漂移，从而对陀螺仪的测量精度带来极大影响，也极易导致转子转速的快速下降，因此，灵敏轴承的摩擦力矩波动应比较小，以保证陀螺的较高精度的漂移率。
[0008]现有框架灵敏轴承是普通框架灵敏轴承，这类轴承的转速较低，一般不大于10转/秒，由于用于陀螺仪的框架灵敏轴承的转速为100转/秒，远远高于普通框架灵敏轴承，且冲击载荷达到200g，也比普通框架灵敏轴承要大的多，所以工作条件十分恶劣。在陀螺实际测试中发现，在陀螺飞行过程中普通框架灵敏轴承容易发生摩擦力矩增大、灵敏度降低等问题，导致陀螺飞行时间、制导精度不够，分析其原因可能是:一是由于启动阶段高冲击载荷；二是快速运转对灵敏轴承运行稳定性的影响；三是飞行过程中的高负载(最大为200g)o
[0009]因此，普通框架灵敏轴承不能满足陀螺大航程、高精度的设计要求。特别是随着陀螺射程要求的提高，通过增大燃气冲刷载荷提高转子最高转速的方法，虽然延长了陀螺仪工作时间，但增大了燃气冲击载荷，使得陀螺仪工作稳定性和可靠性较差。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的目的是提供一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，通过框架灵敏轴承结构的改进，使其在高转速条件下运行时，具有较高的抗冲击载荷变形能力、低启动摩擦力矩、低动态摩擦力矩和高转速下的高稳定性，从而保证陀螺制导的精度、运行的稳定性和可靠性。
[0011]为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，包括外圈、两个第一挡圈、第二挡圈以及多个滚动体，外圈的内径为直滚道，所述的第一挡圈为圆环结构，并分别设置在外圈两侧的端面上，第二挡圈的断面为凹槽，并通过凹槽卡在第一挡圈和外圈的外侧，使得第一挡圈和外圈的内径围成滚动空间，滚动体满装在该滚动空间后，通过与该轴承相配合的轴支撑滚动体。
[0012]优选的，所述的滚动体为滚动球。
[0013]优选的，所述第二挡圈的U型槽的侧壁宽度等于外圈的厚度。
[0014]优选的，所述的滚动球为陶瓷球。
[0015]优选的，所述的第二挡圈采用阻尼材料制成。
[0016]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0017]1、在传统轴承的设计中，钢球直径和球数对轴承的承载能力起着决定性的作用，但是钢球的直径和球数又是一对互相矛盾的参数，因此必须通过多种方案综合分析，确定二者的合理选择使额定动载荷和额定静载荷达到最优值。具体地说，较大的钢球直径有利于提高轴承的承载能力，但同时球数减少，不利于提高轴承的刚度；而球数增加，可以提高轴承的刚度、额定载荷及抗振能力，但轴承的摩擦力矩会增加。本实用新型通过采用直滚道设计和满球结构相配合，解决了上述矛盾之处，轴承采用满球结构，球数较多，使得轴承抗冲击能力增强，而直滚道的设计又使得滚动体的接触半径减小，因此，在承受同样大小外力的情况下，摩擦力矩较小。
[0018]2、本实用新型中的轴承没有设置内圈，这样在使用时，主机用户的光轴可以作为内圈，并且由于同样为直滚道，因此，具有较小的摩擦力矩，并且，也可以方便主机光轴尺寸的选取。
[0019]3、本实用新型的滚动体是陶瓷材料制成的，可以增加对恶劣润滑环境的适应性。
[0020]4、本实用新型第一挡圈不仅密封效果有所改善，而且使得轴承轴向承载能力有较大提高，其原因在于:普通轴承的轴向承载能力是依靠轴承挡边来实现轴承的轴向承载能力，由于挡边并未全部包覆钢球，这使得只要施加足够的轴向力，钢球总会爬越挡边，从而破坏挡边，进而使得轴承失效。新型第一挡圈相当于把轴承的挡边延长，使得全部包覆钢球，这时钢球不会爬越挡边。轴承除非受到极大的轴向力，才会使得钢球和第一外圈之间产生塑性变形，因而钢球与第一外圈承受轴向力的能力会大大增强；同时两个第一挡圈和外圈共同组成容纳滚动体的空间，可以保证滚动体的稳定。
[0021 ]5、本实用新型的第二挡圈上的凹槽可以将两个第一挡圈和外圈组合成一个整体，
并且，由于第二挡圈是采用阻尼材料制成的，因此，又起到了阻尼环的作用，可以吸收冲击能量，提高轴承的抗冲击能力。
[0022]6、本实用新型为组合式结构，其中外圈、第一挡圈、滚动体以及第二挡圈组装拆卸方便。
【附图说明】
[0023]图1是现有技术中普通框架灵敏轴承的结构示意图。
[0024]图2是本实用新型的结构示意图。
[0025]图中标记:1、外圈，2、滚动体，3、第一挡圈，4、第二挡圈。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图，通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步的说明。
[0027]图1是现有技术中的普通框架灵敏轴承，包括外圈、内圈、防尘盖、弹簧圈、钢球以及保持架，钢球安装在保持架上在内圈和外圈上的弧形滚道内滚动，其摩擦力矩较大，影响陀螺仪的工作精度和时间。
[0028]如图2所示，一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，轴承的外圈1内径设置为滚动体2的直滚道，在外圈1两侧分别设置环形的第一挡圈3，在第一挡圈3和外圈1的外侧卡设一个由阻尼材料制成的第二挡圈4，第二挡圈4的断面为U型槽，以卡在第一挡圈3和外圈1的外侧，使得第一挡圈3和外圈1可以围成U形的滚动空间，滚动空间内的滚动体2为采用Si3N4陶瓷材料制成的陶瓷球，并采用满球结构安装在该滚动空间内，并通过与该轴承相配合的轴对滚动体进行支撑。
[0029]制作第二挡圈4的阻尼材料要不同于轴承滚动体及第一挡圈材料，主要是硬度要低，这样当承受冲击振动时，第二挡圈起到保护第一挡圈及钢球的作用，比如第一挡圈选择钢材，那么第二挡圈可以选择黄铜、铝、青铜等材料。
[0030]在装配时，该轴承的第二挡圈是在小型台车上装配的，先车一个铜套包住第一外圈，之后用小型压力机实现包边即可。
【主权项】
1.一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，其特征在于:该轴承由外圈(1)、两个第一挡圈(3)、第二挡圈(4)以及多个滚动体(2)组装而成，其中外圈(1)的内径为直滚道，所述的第一挡圈(3)为圆环结构，并分别设置在外圈(1)两侧的端面上，第二挡圈(4)的断面为U型槽，并通过U型槽卡在第一挡圈(3 )和外圈(1)的外侧，使得第一挡圈(3 )和外圈(1)的内径围成U形的滚动空间，滚动体(2)满装在该滚动空间后，通过与该轴承相配合的轴支撑滚动体(2)。2.根据权利要求1所述的一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，其特征在于:所述的滚动体(2)为滚动球。3.根据权利要求1所述的一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，其特征在于:所述第二挡圈(4)的U型槽的侧壁宽度等于外圈(1)的厚度。4.根据权利要求2所述的一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，其特征在于:所述的滚动球为陶瓷球。5.根据权利要求1所述的一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，其特征在于:所述的第二挡圈(4)采用阻尼材料制成。
【专利摘要】一种用于陀螺仪的高承载框架灵敏轴承，包括外圈、两个第一挡圈、第二挡圈以及多个滚动体，外圈的内径为直滚道，所述的第一挡圈为圆环结构，并分别设置在外圈两侧的端面上，第二挡圈的断面为凹槽，并通过凹槽卡在第一挡圈和外圈的外侧，使得第一挡圈和外圈的内径围成滚动空间，滚动体满装在该滚动空间后，通过与该轴承相配合的轴支撑滚动体。本实用新型通过框架灵敏轴承结构的改进，使其在高转速条件下运行时，具有较高的抗冲击载荷变形能力、低启动摩擦力矩、低动态摩擦力矩和高转速下的高稳定性，从而保证陀螺制导的精度、运行的稳定性和可靠性。
【IPC分类】F16C19/16, F16C33/58
【公开号】CN205013494
【申请号】CN201520761541
【发明人】曾莉, 孙北奇, 于晓凯, 葛世东, 王丽华, 韩涛, 张文涛, 屈驰飞
【申请人】洛阳轴研科技股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月29日