惯导轴承摩擦特性试验研究

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文惯导轴承摩擦特性试验研究ExperimentalInvestigationonFrictionCharacteristicsofInertialNavigationBearings学位申请人：常丽萍指导教师：邓四二教授一级学科：机械工程二级学科：机械设计及理论学位类别：工学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学

2、或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要高精度惯性导航系统（以下简称惯导系统）主要应用于现代飞行器、航海舰船以及精确制导武器等重要领域。惯导系统中的陀螺电动机转子采用滚动轴承支承，轴承的摩擦特性关系到运载体的姿态稳定和相关仪表指示精度，需要严格控制。惯导轴承属于超精密球轴承的一个分支并隶属于微型轴承范围，在尺寸范围、应用环境、运行要求及润滑状态等方面均与普通轴承有较大差别，而现有轴承摩擦特性的研究成果多数基

3、于弹流润滑理论，对惯导轴承并不适用。目前，对惯导轴承的摩擦特性还没有清楚的认识，缺乏可供相关工程实践使用的计算式，开展这方面试验研究可以为相关应用提供数据支持和指导，为以后的研究提供方法借鉴。由于目前缺乏可用于惯导轴承摩擦特性研究的试验仪器，因此本文自行研制了一台微型轴承摩擦力矩试验机作为试验平台。试验机的研制分三部分进行：首先，在对现有轴承摩擦力矩测量仪和测量方法进行研究的基础上确定了试验机的总体方案；其次，对试验机的机械主体结构、控制系统以及数据采集系统进行了独立设计；最后，为保证试验机各部分协调稳定工作，对试验

4、机进行了安装与调试，完成了试验平台的搭建。以惯导系统中某型号陀螺电动机转子轴承为研究对象，利用研制出的试验机对轴承在不同转速、环境温度和轴向载荷下的摩擦力矩进行了测试。研究结果表明：1转速对陀螺电动机转子轴承摩擦力矩的影响最大，轴承摩擦力矩随转速呈类似正弦曲线的波动变化规律。2陀螺电动机转子轴承的摩擦力矩随轴向载荷的增加而增加，但并非线性关系，且当轴向载荷较小时轴承摩擦力矩随转速的变化趋势较平稳，波动变化不明显。3环境温度对陀螺电动机转子轴承摩擦力矩有明显影响。在测试范围内，当轴承dn值较小时，摩擦力矩随环境温度升高

5、稳步降低；轴承dn值处于中间范围时，摩擦力矩随环境温度升高先快速降低然后达到稳定状态；轴承dn值较高时，摩擦力矩随环境温度升高经历从下降到稳定再到上升的变化过程。4运转时间对陀螺电动机转子轴承的摩擦力矩有一定影响，摩擦力矩在初始运行阶段有一个短暂的下降过程，之后达到稳定值。最后，通过对试验结果的回归处理拟合出适用于陀螺电动机转子轴承摩擦力矩计算的方程。将拟合方程计算值与试验值进行对比，结果表明二者吻合较好，拟合方程有较大实用价值。I摘要关键词：惯性导航系统；陀螺仪；转子轴承；试验研究；摩擦力矩论文类型：应用基础研究课

6、题来源：河南省杰出人才创新基金(144200510020)IIABSTRACTABSTRACTHigh-precisioninertialnavigationsystems(shortforINS)aremainlyusedinkeyareassuchasmodernaircrafts,shipsandprecision-guidedweapons.Thegyro-motorrotorofINSadoptsrollingelementbearingsassupporters.Therollingelementbear

7、ings’frictioncharacteristicsinfluencethecarrier'sattitudestabilizationandtheassociatedinstruments’indicatingaccuracy,thereforeitneedstobestrictlycontrolled.INSbearingsbelongtoultraprecisionminiatureballbearingcategory.Itisdifferentfromordinarybearingsinsize,app

8、licationenvironment,operationalrequirementsandlubricationconditions.ThemajorityoftheexistingresearchfindingsarebasedonEHLtheory.TheyarenotsuitableforINSbearings.Currently,th