[发明专利]一种轻量型三轴惯性稳定平台方位支承结构

说明书

技术领域

本发明属于航空遥感技术领域，涉及一种轻量型三轴惯性稳定平台方位支承结构，适用于承载较大而又要求自重较小的航空遥感三轴惯性稳定平台系统方位支承，也可用于车载、舰载、雷达及目标监视等伺服跟踪稳定平台系统。

背景技术

航空遥感三轴惯性稳定平台是机载对地观测的关键设备之一，其功能是支承成像载荷并隔离飞行载体三个方向姿态角运动及外部扰动，使成像载荷视轴在惯性空间内始终跟踪并垂直于当地水平，提高成像分辨率。然而由于航空应用环境的限制，惯性稳定平台结构上需要同时具有体积小、重量轻和承载比大等特点，因此设计上需要在满足动静态性能的前提下进行紧凑性优化设计。方位支承是惯性稳定平台的一个关键部件，决定着稳定平台的整体性能，包括精度、承载能力、体积、重量、功耗等。

方位支承在惯性稳定平台中的作用主要包括以下三个方面：(1)承受成像载荷重量；(2)将方位框与俯仰框过渡连接；(3)携带成像载荷绕Z轴回转。在航空惯性稳定平台设计中，现有的方位支承方式一般采用普通向心滚动轴承形式，如各种吊仓式惯性稳定平台。整体式方位支承拥有向心滚动轴承精度高、回转灵活的优点，但存在质量大、体积大、安装困难的缺点；另外，德国AeroStab-2轻量型惯性稳定平台的方位支承采用了三点接触式滚轮支承方式，显著减小了重量和体积，安装也容易，但存在承载能力低，刚性差，回转精度低的缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种回转灵活、精度高、体积小、质量轻、承载能力强、安装方便的轻量型三轴惯性稳定平台方位支承结构。

本发明的技术解决方案是：一种轻量型三轴惯性稳定平台方位支承结构包括方位框、压紧外圈、俯仰框、紧固螺钉、游隙调整垫圈、两根内钢丝滚道、两根外钢丝滚道、保持器、滚动体；方位框为支承结构的转子基体，两根内钢丝滚道放置在方位框的结构体中；压紧外圈和俯仰框共同组成支承结构的定子基体，其中压紧外圈为定子基体的上框架，俯仰框为定子基体的下框架，圆周方向均布的紧固螺钉通过游隙调整垫圈将上框架与下框架联接为一体，两根外钢丝滚道分别放置在压紧外圈和俯仰框的结构体中；保持器的水平中心线与Z向中心轴线分别与滚动体的水平中心线和回转中心轴线重合，保持器Z向端面圆周均布与滚动体数量相等的兜孔，将滚动体圆周均匀分离开；滚动体通过与两根内钢丝滚道和两根外钢丝滚道的直接接触，承担成像载荷重量，并携带成像载荷绕Z轴旋转；游隙调整垫圈将压紧外圈和俯仰框隔开，装配时可以根据需要磨削游隙调整垫圈的高度，使支承结构具有一定的游隙或预紧量。

方位支承结构滚道部分纵向剖面为正方形，正方形剖面内，两根内钢丝滚道与两根外钢丝滚道构成两条对角线和，成90°正交，交点为滚动体的中心；在正方形剖面内，滚动体与两根内钢丝滚道有两个接触点和，滚动体与两根外钢丝滚道有两个接触点和；两根内钢丝滚道、两根外钢丝滚道、保持器与滚动体组成四点接触式球轴承形式，可同时承受径向、轴向载荷和倾覆力矩。

方位框外侧中部开设截面形状为矩形的水平槽，水平槽底部中央开设保持器的安装槽，两根内钢丝滚道嵌入水平槽底部两拐角处和，并被滚动体压紧；两根外钢丝滚道分别嵌入到压紧外圈的阶梯槽拐角处和俯仰框的阶梯槽拐角处，并被滚动体压紧。

两根内钢丝滚道外径与滚动体接触处表面磨削加工整圈圆弧槽，圆弧槽横截面曲率半径大于滚动体的半径，是滚动体的内回转滚道；同时，两根外钢丝滚道内径与滚动体接触处表面也磨削加工整圈圆弧槽，圆弧槽横截面曲率半径大于滚动体的半径，是滚动体的外回转滚道。滚动体采用高精度陶瓷球或碳钢球。

方位框、压紧外圈和俯仰框外缘Z向设计有牙口结构，安装时方位框上面牙口结构的凸台和凹槽与压紧外圈牙口结构的凸台和凹槽相互交错插入，组成非接触迷宫式密封；同理，方位框下面牙口结构的凸台和凹槽与俯仰框牙口结构的凸台和凹槽相互交错插入，组成非接触迷宫式密封。

保持器采用尼龙材料，水平放置，端面沿Z向圆周均布与滚动体数量相等的兜孔；兜孔分为两种，截面均为40度圆锥角，但角度方向相反；两种兜孔各占兜孔总数的一半，圆周交错分布；一半数量钢球通过与两种兜孔中的一种的斜面接触，将保持器定位并带动其旋转；保持器设有开口用于安装。

游隙调整垫圈一式四片，为90°圆环结构，中间均布紧固螺钉过孔；四片游隙调整垫圈与压紧外圈和俯仰框圆周整体接触。