狭缝和气膜尺寸对气浮陀螺仪涡流力矩的影响.pdf

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1、2011年3月润滑与密封Mar．20l】第36卷第3期LUBRICAT10NENGINEERINGV0l_36No．3DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2011．03．001狭缝和气膜尺寸对气浮陀螺仪涡流力矩的影响梁迎春刘晶石孙雅洲卢礼华(哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001)摘要：为提高气浮陀螺仪漂移精度，采用有限元方法，研究狭缝宽度和浮子轴颈气膜厚度对气浮陀螺仪承载力、刚度以及涡流力矩的影响。结果表明，节流狭缝宽度和气膜厚度对气浮轴承承载力、刚度和涡流力矩等特性影响显著。在狭缝宽度为5～15

2、“m和气膜厚度为10～30tzm的区间内，通过分析两者的数值对气浮陀螺仪刚度和涡流力矩的影响，得到狭缝宽度和气膜厚度的合理匹配关系。并考虑加工难易程度以及制造误差对涡流力矩的影响，得出合理的数值匹配，即狭缝宽度为7～8Ixm和轴颈气膜厚度为l5～18n。关键词：气浮陀螺仪；狭缝宽度；气膜厚度；相容性变换；涡流力矩中图分类号：TH133．36文献标识码：A文章编号：0254一O150(2011)3一O0l一5EffectsofSlitWidthandFilmThicknessonVortexTorqueofAirSupportedGy

3、roscopeLiangYingchunLiuJinflshiSunYazhouLuLihua(SchoolofMechatronicsEngineering，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Inordertoimprovethedriftprecisionofairsupportedgyroscope，theeffectsofslitwidthandjournalfilmthicknessonload—carryingcapac

4、ity，stiffnessandvortextorqueofairsupportedgyroscopewerestudiedbyusingfiniteele—mentmethod．Resultshowsthatslitwidthandjournalfilmthicknesshaveobviouseffectonload—carryingcapacity，stiffnessandvortextorqueofairsupportedgyroscope．Whenslitwidthisbetween5～15LLmandjournalfilm

5、thicknessisbetween10～30m，therelationbetweenslitwidthandfilmthicknessisobtainedbyanalyzingtheireffectsonstiffnessandvortextorqueofairsupportedgyroscope．Consideringtheeffectsofmanufacturingerrorsonvo~extorque，reasonableslitwidthandfilmthicknesswasselectedasthatslitwidthi

6、s7～8Ixmandfilmthicknessis15～18m．Keywords：airsupportedgyroscope；slitwidth；filmthickness；consistencytransformation；vo~extorque气浮陀螺仪是超精密惯性仪表。它的精度在很大等和刘晶石等～采用有限元方法研究了制造误程度上决定了惯性导航与制导系统的精度，气浮陀差对狭缝节流气体静压轴颈一止推串接型轴承涡流力螺仪在工作过程中受到振动、冲击等复杂环境的影矩的影响，在涡流力矩研究领域取得了一定的进展，响，因此有效地提高气浮陀螺仪

7、漂移精度成为其研制而狭缝宽度和浮子轴颈气膜厚度(简称气膜厚度)的关键。涡流力矩是轴承在零速状态下由于流经节流对涡流力矩的影响并没有研究。本文作者在前人和先狭缝的气流不均匀，从而在轴颈圆周上造成切向分流期研究工作的基础上，结合气浮陀螺仪制造误差，研而形成的自旋力矩。它是衡量静压流体轴承的一个究了狭缝宽度和气膜厚度对涡流力矩的影响，从而指重要指标。，是影响气浮陀螺仪漂移精度的主要干扰导气浮轴承设计制造。力矩。引起涡流力矩的因素很多，概括地说，凡是引1理论推导起气流在间隙中切向不对称流动的加工误差与结构因1．1相容性变换素都是产生涡流力矩

8、的直接原因。实际中，影响空气研究的气浮陀螺仪半侧结构如图1所示，图中主轴承涡流力矩的主要因素是空气轴承的制造误差，包要符号说明如表1所示。节流狭缝和止推部分气膜为括轴颈圆柱度误差和窄缝制造、装配误差j。杜建军圆环形，而轴颈部分气膜为圆