一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计方法技术

一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承结构是外圈６断面呈对称Ｚ字型，在外圈的单边斜槽内装配有数个滚动体９，由保持架８隔离开来并与滚动体半径匹配具有凹圆滚道的轴承内圈７支撑，内圈宽度以及保持架的总宽均小于外圈单边斜槽和直线段的内宽，与该内宽相邻的外圈小内径小于内圈的大内径，内圈的大内径及宽度上还紧配合有与陀螺电机外转子３台阶面相配的Ｌ型端盖１０。内圈大内径直径增大与相配的Ｌ型端盖随着外转子一起旋转运动，外圈小内径与陀螺电机轴一起保持相对静止，这使得外圈旋转内圈静止相对轴承内圈旋转外圈静止时滚动体的转速之比为１．２５／０．７５＝１．６７，滚动体转速降低与滚道之间摩擦次数少６７％，延长轴承磨损寿命５０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轴承
，尤其是一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设 计及结构。
技术介绍
在航空、航海、航天导航系统中经常使用液浮陀螺电机，该陀螺电机的电 机轴由两套分离型角接触球轴承支撑，具体结构参见图1。陀螺电机由电机轴1、线圈2、外转子3、磁钢4构成，角接触球轴承5安装在陀螺电机的两端，轴承 5外圈随陀螺电机外转子3 —块旋转，安装时轴承5内径和电机轴1配合、外 径和外转子3配合。由于电机轴1结构呈两个对称台阶，故所安装的轴承5内 径也较小。陀螺电机的转速比较高， 一般均在10000转/分以上，在24000转/分转速 下工作的陀螺电机也很多。由于陀螺电机与主机重量有所要求，轴承5不允许 附带其它外接供油装置，所以在高速状态下均存在有轴承5润滑不足的问题， 其使用寿命也受到很大影响，所以这种结构的轴承5寿命一般不高，难以满足 使用要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术设计了一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设 计及结构，该轴承设计采用陀螺电机外转子配合L型端盖与轴承内圈大内径相 配合、陀螺电机轴与轴承外圈小内径配合的独特的双内径配合方式，巧妙的把 轴承外圈旋转方式变成了轴承内圈旋转方式，从而引起了该轴承结构的改变，可降低轴承滚动体转速近60%，提高使用寿命50%以上。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案所述的双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计，依据陀螺电机的实际工况， 将轴承外圈的小内径设计成与静止的陀螺电机轴直径相配合的尺寸，也就是说 轴承外圈的小内径的设计可以考虑成载荷相对静止状态；将轴承内圈的大内径 上所配的过渡L型端盖与旋转的陀螺电机外转子相配合的尺寸，也就是说轴承内 圈的大内径及L型端盖的设计可以考虑成载荷相对运动状态，这样就形成了双内 径支撑高速陀螺电机的轴承设计；由于轴承内圈的大内径直径增大，通过与其 相配的L型端盖与陀螺电机的外转子台阶面配合，变静止运动为随着外转子一起 旋转运动，而轴承外圈的小内径与陀螺电机轴配合一起保持相对静止状态，这 样使得轴承外圈旋转内圈静止相对轴承内圈旋转外圈静止时艽轴承滚动体的转 速之比为l. 25/0. 75 = 1. 67，即滚动体实际转速内圈旋转比外圈旋转小67%，也 就是说滚动体转速降低与滚道之间的摩擦次数也减少67%左右，同理滚动体和 滚道之间的的磨损也相应减少，延长轴承磨损寿命50%以上。所述的双内径支撑高速陀螺电机的轴承结构，其轴承外圈断面呈对称Z字 型，在外圈的单边斜槽内装配有数个滚动体，数个滚动体由保持架隔离开来并与滚动体半径匹配具有M圆滚道的轴承内圈支撑，ra圆滚道的内圈宽度以及保持架的总宽均小于外圈单边斜槽和直线段的内宽，与该内宽相邻的外圈小内径 小于内圈的大内径，内圈的大内径及宽度上还紧配合有与陀螺电机外转子台阶 面相配的L型端盖。由于采用如卜.所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性1、 本专利技术的轴承应用在高速液浮陀螺电机中，由于滚动体实际转速的降低， 电机的振动、摩擦力矩以及电机的使用寿命、功耗都有明显降低，陀螺仪的逐 次启动稳定性好，动态随机漂移量小，环境振动及冲击振动前后陀螺仪性能没 有发生变化，各项动态性能指标均明显优于使用标准普通轴承结构的陀螺电机。2、 本专利技术的轴承内圈大内径比普通轴承内径增大，可以和陀螺电机的外转子台阶面配合，变静止运动为随着外转子一起旋转。3、 通过轴承内圈大内径上紧配合的L型端盖与陀螺电机的外转子台阶面配合，变原来随电机外转子运动的外圈为内圈。4、 轴承外圈小内径与陀螺电机轴配合一起保持相对静止状态，改变了轴承 设计结构。5、 本专利技术的轴承双内径配合支撑陀螺电机形式，可以降低轴承滚动体的实 际转速60%以上。6、 通过滚动体转速的降低，有效的减小了轴承滚动体和滚道的摩擦次数， 降低了滚动体和滚道的磨损，同时还可以有效改善滚动体和滚道的高速贫油现 象，延长轴承磨损寿命50%以上。附图说明图1是普通轴承在陀螺电机中的安装示意图； 图2是本专利技术的轴承结构示意图3是本专利技术的轴承安装在陀螺电机中的结构示意上述图中l一电机轴；2 —线圈；3 —外转子；4一磁钢5 —角接触球轴承； 6—外圈；7—内圈；8 —保持架；9一滚动体；IO — L型端盖。具体实施例方式通常情况下，轴承滚动体的旋转速度计算公式为<formula>formula see original document page 5</formula>其中、是滚动体公转转速，丄是轴承的中心径，ni是轴承的内圈转速，n。 是轴承的外圈转速，Y是一个和轴承设计参数有关的常数一般为0. 25左右。很显然当设计参数相同，轴承外圈旋转内圈静止时与轴承内圈旋转外圈静 止时轴承滚动体的转速之比为1.25/0.75 = 1.67，即轴承滚动体实际转速外圈旋转比内圈旋转大67%。由于滚动体转速的提高，与滚道之间的摩擦次数就增 大67%左右，同理滚动体和接触滚道的磨损就增加很多。基于上述原理，本专利技术的双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计，依据陀螺 电机的实际工况，将轴承外圈的小内径设计成与静止的陀螺电机轴直径相配合 的尺寸，也就是说轴承外圈的小内径的设计可以考虑成载荷相对静止状态；将 轴承内圈的大内径上所配的过渡L型端盖与旋转的陀螺电机外转子相配合的尺 寸，也就是说轴承内圈的大内径及L型端盖的设计可以考虑成载荷相对运动状 态，这样就形成了双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计；由于轴承内圈的大内 径直径增大，通过与其相配的L型端盖与陀螺电机的外转子台阶面配合，变静止 运动为随着外转子一起旋转运动，而轴承外圈的小内径与陀螺电机轴配合一起 保持相对静止状态，这样使得轴承外圈旋转内圈静止相对轴承内圈旋转外圈静 止时其轴承滚动体的转速之比为l. 25/0. 75 = 1. 67，即滚动体实际转速内圈旋转 比外圈旋转小67%，也就是说滚动体转速降低与滚道之间的摩擦次数也减少67 Q"左右，同理滚动体和滚道之间的的磨损也相应减少，延长轴承磨损寿命50% 以上。结合图2，本专利技术的双内径支撑高速陀螺电机的轴承结构，其轴承外圈6断 面呈对称Z字型，在外圈6的单边斜槽内装配有数个滚动体9，数个滚动体9由保 持架8隔离开来并与滚动体9半径匹配具有凹圆滚道的轴承内圈7支撑，凹圆滚道 的内圈7宽度以及保持架8的总宽均小于外圈6单边斜槽和直线段的内宽，与该内 宽相邻的外圈6小内径小于内圈7的大内径，内圈7的大内径及宽度上还紧配合有 与陀螺电机外转子3台阶面相配的L型端盖10。图3是本专利技术的轴承安装在陀螺电机中的结构示意图，安装时只需将本发 明的轴承按图3方式与陀螺电机联接即可，可使陀螺电机寿命提高50%以上。权利要求1、一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计，其特征在于依据陀螺电机的实际工况，将轴承外圈的小内径设计成与静止的陀螺电机轴直径相配合的尺寸，也就是说轴承外圈的小内径的设计可以考虑成载荷相对静止状态；将轴承内圈的大内径上所配的过渡L型端盖与旋转的陀螺电机外转子相配合的尺寸，也就是说轴承内圈的大内径及L型端盖的设计可以考虑成载荷相对运动状态，这样就形成了双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计；由于轴承内圈的大内径直径增大，通过与其相配的L型端盖与陀螺电机的外转子台阶面配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计，其特征在于：依据陀螺电机的实际工况，将轴承外圈的小内径设计成与静止的陀螺电机轴直径相配合的尺寸，也就是说轴承外圈的小内径的设计可以考虑成载荷相对静止状态；将轴承内圈的大内径上所配的过渡Ｌ型端盖与旋转的陀螺电机外转子相配合的尺寸，也就是说轴承内圈的大内径及Ｌ型端盖的设计可以考虑成载荷相对运动状态，这样就形成了双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计；由于轴承内圈的大内径直径增大，通过与其相配的Ｌ型端盖与陀螺电机的外转子台阶面配合，变静止运动为随着外转子一起旋转运动，而轴承外圈的小内径与陀螺电机轴配合一起保持相对静止状态，这样使得轴承外圈旋转内圈静止相对轴承内圈旋转外圈静止时其轴承滚动体的转速之比为１．２５／０．７５＝１．６７，即滚动体实际转速内圈旋转比外圈旋转小６７％，也就是说滚动体转速降低与滚道之间的摩擦次数也减少６７％左右，同理滚动体和滚道之间的的磨损也相应减少，延长轴承磨损寿命５０％以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛世东，梁波，程俊景，
申请(专利权)人：洛阳轴研科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]