撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試模具及測試方法

2023-09-21 13:18:15

專利名稱：撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試模具及測試方法
技術領域：
本發明屬於製造技術，涉及一種撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試模具及測試方法。
背景技術：
撓性陀螺(以下稱簡稱陀螺)慣性轉子的平衡技術是陀螺裝調過程的關鍵技術， 陀螺對轉子不平衡指標有嚴格的要求，這慣性轉子平衡的測試精度提出了較高的要求。陀螺轉子的平衡過程包括轉子的軸向不平衡量的測試、調整和轉子的徑向不平衡量的測試、調整，對轉子平衡的測試精度要求較高，轉子平衡的精度不達標將會產生陀螺漂移，使陀螺性能下降。在傳統的測試方法中使用的平衡測試模具，沒有調整螺杆，被測試陀螺轉子直接安放在測試模具上，用拉緊螺釘固定，進行測試，由於零件的加工誤差和組件的裝配誤差， 使信號器距陀螺轉子導磁面的間隙的離散度很大，而此間隙直接影響信號器的梯度，進而影響測試電路的放大倍數，使陀螺轉子的靜平衡測試精度大大降低。

發明內容
本發明的目的是提出一種測試誤差小、平衡精度高的撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試模具及測試方法。本發明的技術解決方案是，模具包括底座、信號器、力矩器、測試臺，其特徵是，信號器安裝在底座的上表面，並使信號器的X軸、Y軸與底座的X軸、Y軸對齊，力矩器安裝在底座的上端面的定位臺階上，力矩器與信號器同軸且在其外側，使力矩器的X軸、Y軸與底座的X軸、Y軸對齊，調整杆安裝在位於底座中心的螺紋孔內，被測陀螺轉子安裝在調整杆中心孔中並通過拉緊螺釘的螺釘孔旋入被測陀螺轉子螺紋孔固定。所述平衡測試模具及測試方法是，(a)打開激磁電源和雙通道毫伏表開關；(b)將調整螺杆裝入底座，將被測陀螺轉子裝入調整螺杆，用拉緊螺釘將被測陀螺轉子固定在調整螺杆上，逆時針旋轉調整螺杆，使被測陀螺轉子與信號器接觸；順時針旋轉調整螺杆一圈，保證被測陀螺轉子相對信號器有固定的間隙，將平衡測試模具與測量電路接通；(c)鬆開拉緊螺釘，將被測陀螺轉子的一個軸對準底座上的X軸，且將底座X軸面向下並放之於測試平臺上；(d)調整測量電路使X軸信號器零位輸出為零，將X軸力矩器閉路，讀取雙通道毫伏表數值，計為(e)將帶有被測陀螺轉子的底座翻轉180°，將底座-X軸面向下並放之於測試平臺上，讀取雙通道毫伏表數值計為)(■。。通過公式(Xtl-X18cr)計算出X軸的不平衡量，即為轉子的X軸的軸向不平衡量；(f)將X軸力矩器開路，將底座順時針翻轉90°，將底座Y軸面向下並放之於測試平臺上，重複上述(d)、(e)步驟，通過公式(YcrY18tr )計算出Y軸的軸向不平衡量；(g)將裝有被測陀螺轉子的底座Z軸朝上放在測試平臺上，分別調整測量電路使信號器兩個軸的零位為零；將X軸、Y軸力矩器閉路，分別讀取X、Y力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X』 0>Y' 0；(h)將裝有被測陀螺轉子的底座-Z軸朝上放在測試平臺上，分別讀取X、Y軸力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X，180。、r獻；通過公式(X，獻-χ，0)、(Y，獻-Y，0) 分別計算出被測陀螺轉子繞χ、Υ軸的徑向不平衡量。本發明具有的優點和有益效果，本發明通過製作測試模具及改進測試過程，在測試模具中增加了調整螺杆，可以對測試基準嚴格控制，實現了慣性轉子相對撓性頭移動的距離可測量、可控制，保證慣性轉子組件平衡的精度和重複性。測試模具可將信號器距陀螺轉子導磁面的間隙控制在士0.005mm以內，信號器的梯度一致性控制在10_3mV/〃量級，通過測試模具的使用，能保證慣性轉子組件平衡的測試精度0.02° /h/g和重複性0.05° /h/ g，這對提高陀螺整體性能是有益的。


圖1是本發明為測試系統示意圖；圖2是本發明的整體裝配示意圖；圖3是本發明測試工裝外形示意圖；圖4是本發明測試電路示意圖.
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作詳細說明。模具包括底座1、信號器2、力矩器3、測試臺 6，其特徵是，信號器2安裝在底座1的上表面，並使信號器2的X軸、Y軸與底座1的X軸、 Y軸對齊，力矩器3安裝在底座1的上端面的定位臺階7上，力矩器3與信號器2同軸且在其外側，使力矩器3的X軸、Y軸與底座1的X軸、Y軸對齊，調整杆4安裝在位於底座1中心的螺紋孔內，被測陀螺轉子8安裝在調整杆4中心孔中並通過拉緊螺釘5的螺釘孔旋入被測陀螺轉子(8)螺紋孔固定。轉子平衡方法是(a)打開激磁電源和雙通道毫伏表開關；(b)將調整螺杆4裝入底座1，將被測陀螺轉子8裝入調整螺杆4，用拉緊螺釘5將被測陀螺轉子8固定在調整螺杆4上，逆時針旋轉調整螺杆4，使被測陀螺轉子8與信號器 2接觸；順時針旋轉調整螺杆4 一圈，保證被測陀螺轉子8相對信號器2有固定的間隙，將平衡測試模具與測量電路接通；(c)鬆開拉緊螺釘5，將被測陀螺轉子8的一個軸對準底座1上的X軸，且將底座 IX軸面向下並放之於測試平臺6上；(d)調整測量電路使X軸信號器2零位輸出為零，將X軸力矩器(3)閉路，讀取雙通道毫伏表數值，計為)(。；(e)將帶有被測陀螺轉子8的底座1翻轉180°，將底座1_X軸面向下並放之於測試平臺6上，讀取雙通道毫伏表數值計為)(18(|。。通過公式(Xtl-X18tr )計算出X軸的不平衡量，即為轉子的X軸的軸向不平衡量；
(f)將X軸力矩器開路，將底座1順時針翻轉90°，將底座IY軸面向下並放之於測試平臺6上，重複上述(d)、(e)步驟，通過公式(Ytl-Y18tr )計算出Y軸的軸向不平衡量；(g)將裝有被測陀螺轉子8的底座IZ軸朝上放在測試平臺6上，分別調整測量電路使信號器2兩個軸的零位為零；將X軸、Y軸力矩器3閉路，分別讀取X、Y力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為V ο,Υ'ο；(h)將裝有被測陀螺轉子8的底座I-Z軸朝上放在測試平臺6上，分別讀取X、Y軸力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X』18Q。、Y』18Q。；通過公式(X』18Q。-X』Q)、(Y』18Q。-Y'o) 分別計算出被測陀螺轉子8繞X、Y軸的徑向不平衡量。實施例如圖1，本方法的實現主要包括兩部分測試模具、測量電路系統。測試模具為測試提供基準，並提供調整信號器間隙一致的功能；測量電路系統包括信號器測試電橋、 力反饋迴路等，均為撓性陀螺測試通用電路，測試儀表及電源測量系統包括信號源(型號 33220Α)、雙通道數字交流毫伏表(型號ΤΗ2290Α)提供測量的電源和測試輸出。1、測試模具陀螺轉子靜平衡測試包括軸向不平衡測試和徑向不平衡測試兩部分，軸向不平衡測試過程需要對被測陀螺轉子水平放置時，分別在0°和180°兩個位置進行測試。徑向不平衡測試過程需要對被測陀螺轉子豎直放置時，分別在0°和180°兩個位置進行測試。 這需要測試模具提供良好的測試基準。測試模具可以對測試基準嚴格控制，實現了慣性轉子相對撓性頭移動的距離可測量、可控制，保證慣性轉子組件平衡的精度和重複性。測試模具圖見圖3，六個面為測試提供基準面，通過調整螺杆4保證被測陀螺轉子相對信號器2距離，從而保證信號器2的梯度。2、測量電路系統測量電路系統見圖4測量電路系統包括信號器測試電橋、力反饋迴路等，均為撓性陀螺測試通用電路，測試儀表及電源測量系統包括信號源(型號33220Α)、雙通道數字交流毫伏表(型號 ΤΗ2290Α)提供測量的電源和測試輸出。3、測試過程說明下面描述平衡過程的具體步驟3. 1、打開激磁電源和雙通道毫伏表開關；3. 2、將調整螺杆裝入底座1，將被測陀螺轉子8裝入調整螺杆4，用拉緊螺釘5將被測陀螺轉子8固定在調整螺杆4上，逆時針旋轉調整螺杆4，使被測陀螺轉子8與信號器 2接觸；順時針旋轉調整螺杆4 一圈，保證被測陀螺轉子8相對信號器2有固定的間隙，將平衡測試模具與測量電路接通；3. 3、鬆開拉緊螺釘5，將被測陀螺轉子8的一個軸對準底座1上的X軸，且將底座 1的X軸面向下並放之於測試平臺6上；3. 4、調整測量電路使X軸信號器零位輸出為零。將X軸力矩器3閉路，讀取雙通道毫伏表數值，計為3. 5、將帶有被測陀螺轉子的底座翻轉180°，將底座1_Χ軸面向下並放之於測試平臺6上，讀取雙通道毫伏表數值計為)(■。。通過公式(Xtl-X18tr )計算出X軸的不平衡量，
5即為被測陀螺轉子8的X軸的軸向不平衡量；3. 6、將X軸力矩器3開路，將底座1翻轉90°，將底座1的Y軸面向下並放之於測試平臺6上，重複上述3. 4、3. 5步驟，通過公式(Ytl-Y18tr )計算出Y軸的軸向不平衡量；3. 7、將裝有被測陀螺轉子8的底座1的Z軸朝上放在測試平臺6上，分別調整測量電路使信號器2兩個軸的零位為零。將X軸、Y軸力矩器3閉路，分別讀取X、Y力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X』 ο>Υ'0；3. 8、將裝有被測陀螺轉子8的底座1的-Z軸朝上放在測試平臺6上，分別讀取 X、Y力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X』 18(|。、Y』 180^。通過公式(X』 18。。-χ』。)、 (Y』 18。。-Y』 ο)分別計算出被測陀螺轉子8繞X、Y軸的徑向不平衡量。3. 9、鬆開拉緊螺釘5將被測陀螺轉子8從調整螺杆4上取出。3. 10、如需被測陀螺轉子批量測試，重複3. 2 3. 9步驟對其它被測陀螺轉子平衡測試；3. 11、本批陀螺轉子平衡測試完成後，關閉電源，完成測試過程。
權利要求
1.一種撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試模具，模具包括底座(1)、信號器O)、力矩器(3)、測試臺(6)，其特徵是，信號器⑵安裝在底座(1)的上表面，並使信號器(2)的X 軸、Y軸與底座(1)的X軸、Y軸對齊，力矩器(3)安裝在底座(1)的上端面的定位臺階(7) 上，力矩器⑶與信號器⑵同軸且在其外側，使力矩器⑶的X軸、Y軸與底座⑴的X 軸、Y軸對齊，調整杆(4)安裝在位於底座(1)中心的螺紋孔內，被測陀螺轉子(8)安裝在調整杆中心孔中並通過拉緊螺釘(5)的螺釘孔旋入被測陀螺轉子(8)螺紋孔固定。
2.一種利用權利要求1所述撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試方法，其特徵是，(a)打開激磁電源和雙通道毫伏表開關；(b)將調整螺杆(4)裝入底座(1)，將被測陀螺轉子(8)裝入調整螺杆G)，用拉緊螺釘( 將被測陀螺轉子(8)固定在調整螺杆(4)上，逆時針旋轉調整螺杆G)，使被測陀螺轉子⑶與信號器⑵接觸；順時針旋轉調整螺杆⑷一圈，保證被測陀螺轉子8相對信號器( 有固定的間隙，將平衡測試模具與測量電路接通；(c)鬆開拉緊螺釘(5)，將被測陀螺轉子(8)的一個軸對準底座(1)上的X軸，且將底座(I)X軸面向下並放之於測試平臺(6)上；(d)調整測量電路使X軸信號器( 零位輸出為零，將X軸力矩器(3)閉路，讀取雙通道毫伏表數值，計為(e)將帶有被測陀螺轉子(8)的底座(1)翻轉180°，將底座(I)-X軸面向下並放之於測試平臺(6)上，讀取雙通道毫伏表數值計為)(■。。通過公式(Xtl-X18cr )計算出X軸的不平衡量，即為轉子的X軸的軸向不平衡量；(f)將X軸力矩器開路，將底座(1)順時針翻轉90°，將底座(I)Y軸面向下並放之於測試平臺(6)上，重複上述(d)、(e)步驟，通過公式(Ytl-Y18tr )計算出Y軸的軸向不平衡量；(g)將裝有被測陀螺轉子(8)的底座(I)Z軸朝上放在測試平臺(6)上，分別調整測量電路使信號器⑵兩個軸的零位為零；將X軸、Y軸力矩器(3)閉路，分別讀取X、Y力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X』 0、Y』 0;(h)將裝有被測陀螺轉子(8)的底座(I)-Z軸朝上放在測試平臺(6)上，分別讀取 X、Y軸力矩採樣電壓在雙通道毫伏表數值，計為X』 ■。、Y』 ■。；通過公式(X』 18(|。-χ』。)、 (Y』 18。。-Y』 ο)分別計算出被測陀螺轉子( 繞X、Y軸的徑向不平衡量。
全文摘要
本發明屬於製造技術，涉及一種撓性陀螺慣性轉子組件的平衡測試模具及測試方法。本發明通過製作測試模具及改進測試過程，在測試模具中增加了調整螺杆，可以對測試基準嚴格控制，實現了慣性轉子相對撓性頭移動的距離可測量、可控制，保證慣性轉子組件平衡的精度和重複性。測試模具可將信號器距陀螺轉子導磁面的間隙控制在±0.005mm以內，信號器的梯度一致性控制在10-3mV/″量級，通過測試模具的使用，能保證慣性轉子組件平衡的測試精度0.02°/h/g和重複性0.05°/h/g，這對提高陀螺整體性能是有益的。
文檔編號G01M1/22GK102435395SQ20111026718
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者張峰, 趙永峰 申請人:中國航空工業第六一八研究所