一种三自由度陀螺动平衡调试方法与流程

本发明涉及挂飞训练弹的陀螺调试领域，特别是涉及一种三自由度陀螺动平衡调试方法。

背景技术：

1、自由陀螺是挂飞训练弹中的一个核心装置，它通过安装在陀螺转子上的离轴折反式光学系统接收目标的红外辐射，进行圆锥扫描，并将目标能量汇聚到“l”型二元探测器上。在理想情况下，目标像点的运动轨迹是一个以探测器的中心点为圆心，以光线同光轴交角的正切值与焦距的乘积为半径，即r＝f tanθ的扫描圆。

2、在生产应用中，由于设计误差、材料缺陷、加工与装配误差等原因，陀螺转子的不平衡是普遍存在的。陀螺转子的不平衡引起的附加动压力可能加速陀螺轴承的损坏，还可能引起整个导引头甚至弹体的振动，加速了位标器的机械磨损，降低了其使用寿命和各处连接的可靠性，甚至使导引头系统控制失灵。陀螺转子的不平衡量太大，还将引起光轴的绕动，造成目标在探测器上的像点轨迹不是理想的圆，使位标器的导引精度降低。

3、公开号为cn106927066a的发明创造公开了一种五轴位标器，所述五轴位标器包含一种自由陀螺，所述自由陀螺包含陀螺转子、万向支架、探测器；所述万向支架包含内环、外环、万向支架底座；外环通过轴承连接至内环外侧，内环通过轴承连接至万向支架底座外侧；陀螺转子连接在万向支架外面，并由万向支架支撑使陀螺转子可转动；光学系统集成在所述陀螺转子上，所述探测器固连在万向支架底座上；所述五轴位标器内的自由陀螺，在生产应用中，由于设计误差、材料缺陷、加工与装配误差等原因，陀螺转子存在不平衡，陀螺转子的不平衡量太大，加速了位标器的机械磨损，容易引起光轴的绕动，造成目标在探测器上的像点轨迹不是理想的圆，使位标器的导引精度降低。

技术实现思路

1、本发明的目的为解决一种三自由度陀螺的调试过程中产生的不平衡量，提出调试过程工艺方法，从而满足挂飞训练弹的性能需求。

2、本发明采用以下具体的技术方案：

3、一种三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

4、s1：三自由度陀螺动平衡调试时，对陀螺上的陀螺转子进行动平衡的调试，所述陀螺转子动平衡的调试从两个方面进行调试，分别为陀螺转子振动平衡调试及陀螺转子绕动平衡调试，先进行陀螺转子的振动平衡调试，再进行陀螺转子的绕动平衡调试；

5、s2：陀螺转子进行振动平衡调试的步骤如下：

6、s2.1：将安装好探测器的位标器陀螺转子平放于动平衡机的u型槽内，使其处于电锁定状态；

7、s2.2：陀螺转子高速旋转后，采用传感器测量出陀螺转子不平衡引起的周期性变化的振动，根据测量出的振动的幅值和相位判断出不平衡量的大小和方位，并在其反方向添加配重螺钉即可逐步达到平衡；

8、s3：将进行完步骤s2的陀螺转子再进行绕动平衡调试，所述陀螺转子的绕动平衡调试的步骤如下：

9、s3.1：通过测试扫描圆来进行绕动平衡调试，测试扫描圆时，一般无绕动情况下的像点扫描圆半径为r1大于绕动情况下陀螺转子的绕动半径为r2，通过扫描圆原理可得绕动情况下陀螺转子的绕动半径r2为：

10、

11、在to时刻偏转方向与基准点相位差φ为：

12、

13、式中r为调试时像点的扫描圆半径，γ为扫描圆的偏离角；

14、s3.2：采用光学仪器测量扫描圆中像点对应数据，根据扫描圆的测试数据计算像点坐标值，再根据公式计算像点扫描圆的圆半径r和偏离角γ；

15、s3.3：将步骤s3.2中计算的圆半径r和偏离角γ代入上述步骤s3.1中的绕动扫描圆计算公式，从而可得绕动扫描圆的半径r2和相位差φ；

16、s3.4：根据求得的扫描圆半径r及偏离角，进行绕动角和配重质量m的计算，得出的绕动角及配重质量m就是绕动平衡调试的参数；

17、s3.5：根据绕动角及配重质量m，调整前校正面的平衡螺钉配重质量，如调整后不合格，则通过调整后校正面的配重质量mh来进行调试；

18、s4：上述步骤s3完成后，陀螺转子重复步骤s2和s3，直到振动、绕动平衡兼顾，直到满足系统所要求的指标。

19、进一步地，所述步骤s2.1中动平衡机对陀螺转子不平衡产生的振动信号进行处理、采样、计算、分析，并将不平衡量的幅值和相位进行合成。

20、进一步地，所述步骤s3.2中测量扫描圆中像点对应数据时，调整模拟光学目标对准导引头位标器的中心轴，使红外信号的相位差为90°。

21、进一步地，所述测量扫描圆中像点对应数据时，陀螺处于电锁状态。

22、进一步地，所述步骤s3.2中计算像点扫描圆的圆半径r和偏离角时，采用了坐标点平均求值的方法。

23、进一步地，所述步骤s3.4中绕动角的计算公式为：

24、

25、其中r标为标准扫描圆半径。

26、进一步地，所述步骤s3.4中配重质量m的计算公式为：

27、m＝sqrt[[(rcos(γ)-r标)]2+(rsin(γ))2]

28、进一步地，所述步骤s3.5中，调整前校正面的平衡螺钉配重质量m后，若调整仍不合格，则通过调整后校正面的配重质量mh来进一步调试。

29、本发明的有益效果为：

30、本发明的方法进行三自由度陀螺动平衡调试时，对陀螺上的陀螺转子进行动平衡的调试，先进行陀螺转子的振动平衡调试，再进行陀螺转子的绕动平衡调试，扰动平衡结束后，再重复进行先陀螺转子的振动平衡调试，后陀螺转子的绕动平衡调试，直到振动、绕动平衡兼顾，直到满足系统所要求的指标，所述方法经试验验证可行，解决了三自由度陀螺的调试过程中产生的不平衡量，从而满足挂飞训练弹的性能需求。

技术特征：

1.一种三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s2.1中动平衡机对陀螺转子不平衡产生的振动信号进行处理、采样、计算、分析，并将不平衡量的幅值和相位进行合成。

3.根据根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述动平衡机使用前进行参数设置。

4.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s3.1中r为矢量，矢量r可以看作是r1和r2的矢量和。

5.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s3.2中测量扫描圆中像点对应数据时，调整模拟光学目标对准导引头位标器的中心轴，使红外信号的相位差为90°。

6.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述测量扫描圆中像点对应数据时，陀螺处于电锁状态。

7.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s3.2中计算像点扫描圆的圆半径r和偏离角γ时，采用了坐标点平均求值的方法。

8.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s3.4中绕动角θ的计算公式为：

9.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s3.4中配重质量m的计算公式为：

10.根据权利要求1所述的三自由度陀螺动平衡调试方法，其特征在于，所述步骤s3.5中，调整前校正面的平衡螺钉配重质量m后，若调整仍不合格，则通过调整后校正面的配重质量mh来进一步调试。

技术总结
本发明公开了一种三自由度陀螺动平衡调试方法，所述方法进行三自由度陀螺动平衡调试时，对陀螺上的陀螺转子进行动平衡的调试，先进行陀螺转子的振动平衡调试，再进行陀螺转子的绕动平衡调试，扰动平衡结束后，再重复进行先陀螺转子的振动平衡调试，后陀螺转子的绕动平衡调试，直到振动、绕动平衡兼顾，直到满足系统所要求的指标，所述方法经试验验证可行，解决了三自由度陀螺的调试过程中产生的不平衡量，从而满足挂飞训练弹的性能需求。

技术研发人员：邓丽志,刘杰,江一卉,唐丽娟,魏恒,姚成林,杨迪,陈晶璇
受保护的技术使用者：中国航发南方工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12