一种两相磁滞电机二次装调工艺方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202311805034.3 | 申请日 | 2023-12-26 | 公开(公告)号 | CN117914080A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 陕西理工大学; | 发明人 | 王平; 刘博文; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种两相 磁滞 电机 二次装调工艺方法，该方法为：清理→选配→组装I→胶接I→时效I→动平衡I→运转I→拆解清理→组装II→胶接II→时效II→动平衡II→运转II→动平衡III→性能检查→应 力 筛选→检验。本发明在传统的装调工艺方法 基础 上，加长首次装配后的运转工序，拆解清理后，提前剔除出有 质量 隐患的保持器( 轴承 )，重新进行装配。拆解清理后，工作正常的陀螺电机进行二次装调，合格后正常配套使用于传统机电式 陀螺仪 中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种两相磁滞电机二次装调工艺方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种两相磁滞电机二次装调工艺方法技术领域[0001] 本发明属于两相磁滞电机二次装调工艺技术领域，涉及一种两相磁滞电机二次装调工艺方法。 背景技术[0002] 陀螺电机是传统机电式陀螺仪心脏，主要为陀螺仪提供角动量H，使陀螺仪具有陀螺效应。现阶段，制约传统机电式陀螺仪使用寿命的主要因素为陀螺电机工作异常(如电机堵转：是指在正常供电条件下转速为0的一种故障现象)。 [0003] 某型陀螺电机采用两相磁滞电机设计，为内定子、外转子结构，目的是为了陀螺仪获得更大的转动惯量。当电机轴承失效，将导致陀螺电机不能正常旋转，陀螺电机不能为陀螺仪提供足够的角动量矩，即H趋于零时，陀螺仪将会失去陀螺效应，陀螺仪工作异常（无输出）。 [0004] 陀螺电机结构（见图1）由电机定子组件、电机转子组件和两只角接触球轴承组成，其中轴承包含外环、内环、保持器、滚珠、防尘盖等。陀螺电机正常情况下在启动后逐步增速至同步转速后稳定工作，当轴承摩擦力矩异常增大后，电机启动力矩不足以抵消摩擦力矩时，电机将无法达到同步转速，严重时电机不能转动(堵转)，导致陀螺仪失去陀螺效应，致使陀螺无输出。 [0005] 轴承结构（见图2）由外环、内环、保持器、钢珠组成，属端盖式外圈角接触轴承，将轴承外环与电机端盖组成一体。陀螺电机正常工作条件下，轴承外环及钢珠随着陀螺电机高速旋转。保持器本身为聚酰亚胺高分子材料，易于形成疏松多孔的微观结构，这样的结构能够储存油液并形成油液流动的通道，给持续润滑创造条件。保持器经润滑油浸润后含有一定量的油液，在高速运转中，保持器通过释放油液，再吸收油液这样一个循环的过程，在轴承内部的滚道、滚珠及保持器自身间建立起一个稳定的润滑油微循环系统，使润滑油膜稳定而持续地分布在各部件的接触表面。从微观上看，滚珠实际上是漂浮在润滑油膜上运行的，这样滚道、滚珠间的接触摩擦磨损很少，就可以保证稳定地运转。但因陀螺电机装配过程中，操作工人未将保持器兜孔中的毛刺清理干净，在陀螺电机工作过程中，随着滚珠与保持器兜孔不断摩擦，未清理干净的毛刺掉落至轴承滚道，和润滑油混合在一起，经滚珠的碾压，形成灰状残渣沉积在滚道、滚珠和保持器的表面，对轴承的运转形成阻力。当阻力逐渐超过电机的推动力时，电机就无法正常转动，出现堵转现象。 发明内容[0006] 本发明要解决的技术问题是：提供一种两相磁滞电机二次装调工艺方法，以解决现有技术中存在的问题。 [0007] 本发明的技术方案是：一种两相磁滞电机二次装调工艺方法，该方法包括以下步骤：1）清理：电机定子组件清理，电机定子组件检查，转子组件及调整螺母清理，轴承及保持器清理； 2）选配：定子轴与轴承内环选配，转子轮缘与轴承外环选配； 3）组装I：超净工作环境检查及确认，陀螺电机在超净工作间内进行装配及轴向预紧力调试； 4）胶接I：使用可拆卸胶粘剂粘接陀螺电机调整螺母； 5）时效I：高低温循环时效，低温‑55℃，高温70‑80℃； 6）动平衡I：对陀螺电机进行动平衡，动平衡I为粗平衡，首先将陀螺电机供电频率降低为标准频率的 1/2，去除较大量的动不平衡量，再按标准频率进行额定转速下的动平衡，保证动不平衡量在设计要求允差内； 7）运转I：对调试完成的陀螺电机进行长时间常温运转试验，运转时间是按陀螺电机理论寿命时间的 1/10 进行，运转完成后测试陀螺电机的启动时间、启动电流、工作电流、惯性运转时间、启动力矩、同步力矩峰‑峰值、负载力矩、摩擦力矩的性能指标； 8）拆解清理：将陀螺电机拆解，检查轴承工作状态，剔除磨损严重或有质量隐患的轴承，剔除出的陀螺电机需重新进行清理、选配工序，工作正常的陀螺电机进行保持器二次浸油，且陀螺电机与轴承应一一对应； 9） 组装II：超净工作环境检查及确认，陀螺电机在超净工作间内二次进行装配及轴向预紧力调试，装配陀螺电机的各零组件应一—对应； 10）胶接II：陀螺电机轴向预紧力调试完成后，胶接调整螺母，固化完成后重新进行轴向预紧力调试； 11） 时效II：高低温循环时效，低温‑55℃，高温70‑80℃； 12）动平衡II：对陀螺电机进行动平衡，动平衡II和动平衡I的技术指标相同； 13）运转II：再次进行运转试验，对陀螺电机二次装调后的状态进行跑合运转，运转完成后检查陀螺电机的启动时间、启动电流、工作电流、惯性运转时间、启动力矩、司步力矩峰‑峰值、负载力矩、摩擦力矩的性能指标； 14）动平衡III：动平衡复查，对于动不平衡量大于设定值时的陀螺电机进行微调，微调方法为：使用什锦锉轻锉转子轮缘部位； 15）性能检查：全温自检； 16）应力筛选：对陀螺电机进行环境应力筛选； 17）检验：成品验收。 [0008] 进一步地，上述轴向预紧力进行测试时采用轴向预紧力调节装置，轴向预紧力调节装置包括转子组件夹持固定机构、左侧横向移动预紧力调节机构和右侧横向移动预紧力调节机构，转子组件夹持固定机构安装在平台中部，左侧横向移动预紧力调节机构和右侧横向移动预紧力调节机构分别安装在转子组件夹持固定机构的左侧和右侧，能够将陀螺电机的两端预紧力螺母进行预紧力调节。 [0009] 进一步地，上述转子组件夹持固定机构包括固定底座和压紧半动环，固定底座上侧设置有下半圆形凹槽且左右两端设置下半圆缺口连通外部，压紧半动环后侧铰接在固定底座后部，前端抵靠在固定底座前部后采用锁紧螺母锁紧，压紧半动环设置有上半圆形凹槽且左右两端设置上圆缺口连通外部，上半圆形凹槽和下半圆形凹槽宽度略大于转子组件的外环的长度，上半圆形凹槽和下半圆形凹槽内均设置有半圆环的橡胶层，橡胶层弹性紧密接触转子组件的外环。 [0010] 进一步地，上述橡胶层内侧面设置有防滑纹。 [0011] 进一步地，上述左侧横向移动预紧力调节机构和右侧横向移动预紧力调节机构均包括螺母套管、力矩传感器、变速电机、滑动板、滑块导轨副和气缸，螺母套管靠近陀螺电机一端设置对接预紧力螺母的内六角孔，中部通过轴承座旋转连接在滑动板上，且穿过轴承座后连接到变速电机的电机轴，力矩传感器安装在变速电机与轴承座之间，用于测试螺母套管的扭矩，变速电机和力矩传感器安装在滑动板上，滑动板通过滑块导轨副连接在平台上，滑块导轨副外端水平安装有气缸，气缸的缸杆连接到推动板，推动板竖直固定连接在滑动板外端。 [0012] 相比现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明在传统的装调工艺方法基础上，加长首次装配后的运转时间，拆解清理后，提前剔除出有质量隐患的保持器(轴承)，重新进行装配。拆解清理后，工作正常的陀螺电机进行二次装调，合格后正常配套使用于传统机电式陀螺仪中，对比传统的两相磁滞电机装调方法，增加了陀螺电机二次装调，提前筛选剔除有质量隐患陀螺电机； （2）采用预紧力调节装置，使用时，将陀螺电机放置在转子组件夹持固定机构上进行固定，控制两侧的左侧横向移动预紧力调节机构和右侧横向移动预紧力调节机构对接到预紧力螺母上，进行预紧力调节，达到设定值时自动停止退出，两侧能够实现独立控制预紧力，能够实现单侧预紧的精确控制； （3）转子组件夹持固定机构通过对半的固定底座和压紧半动环配合防滑的橡胶层，能够锁紧陀螺电机转子组件，进而在两侧独立，而且本申请设计的凹槽结构能够实现快速外壳的定位安装，提高效率；橡胶层内侧面设置有防滑纹，能够进一步提高摩擦力，提高固定稳定性； （4）左侧横向移动预紧力调节机构或右侧横向移动预紧力调节机构将螺母套管调节到正对预紧力螺母，控制气缸驱动螺母套管移动到预紧力螺母处对接套上，再控制变速电机进行旋转，通过扭矩传感器监测受力大小，当达到设定值时，停止预紧力螺母的预紧调节，达到最佳预紧力范围。 附图说明 [0013] 图1为某型两相磁滞电机结构图；图2为两相磁滞电机二次装调工艺方法的流程示意图； 图3为预紧力调节装置结构示意图； 图4为转子组件夹持固定机构的侧视结构示意图； 图5为转子组件夹持固定机构的前视剖面结构示意图。 具体实施方式[0014] 下面结合具体的实施例对本发明进行进一步介绍。 [0015] 实施例1：如图1‑5所示，一种两相磁滞电机二次装调工艺方法，在传统的装调工艺方法基础上，加长首次装配后的运转时间，拆解清理后，提前剔除出有质量隐患的保持器(轴承)，重新进行装配。拆解清理后，工作正常的陀螺电机进行二次装调，合格后正常配套使用于传统机电式陀螺仪中。 [0016] 工序流程为：清理→选配→组装I→胶接I→时效I→动平衡I→运转I→拆解清理→组装Ⅱ→胶接Ⅱ→时效Ⅱ→动平衡Ⅱ→运转Ⅱ→动平衡Ⅲ→性能检查→应力筛选→检验。工序流程见图2所示，具体步骤如下：1）清理：电机定子组件清理，电机定子组件检查，转子组件及调整螺母清理，轴承及保持器清理； 2）选配：定子轴与轴承内环选配，转子轮缘与轴承外环选配； 3）组装I：超净工作环境检查及确认，陀螺电机在超净工作间内进行装配及轴向预紧力调试； 4）胶接I：使用可拆卸胶粘剂粘接陀螺电机调整螺母，保证陀螺电机轴向预紧力不发生窜动； 5）时效I：高低温循环时效，释放装配应力，低温‑55℃，高温70‑80℃； 6）动平衡I：对陀螺电机进行动平衡，动平衡I为粗平衡，首先将陀螺电机供电频率降低为标准频率的 1/2，去除较大量的动不平衡量，再按标准频率进行额定转速下的动平衡，保证动不平衡量（偏心距或动平衡品质因数)在设计要求允差（设计允差为：动不平衡量≤50μg)）内； 7）运转I：对调试完成的陀螺电机进行长时间常温运转试验，运转时间是按陀螺电机理论寿命时间的 1/10 进行，运转完成后测试陀螺电机的启动时间、启动电流、工作电流、惯性运转时间、启动力矩、同步力矩峰‑峰值、负载力矩、摩擦力矩的性能指标； 8）拆解清理：将陀螺电机拆解，检查轴承工作状态，剔除磨损严重或有质量隐患的轴承，剔除出的陀螺电机需重新进行清理、选配工序，工作正常的陀螺电机进行保持器二次浸油，且陀螺电机与轴承应一一对应，不得混淆； 9） 组装II：超净工作环境检查及确认，陀螺电机在超净工作间内二次进行装配及轴向预紧力调试，装配陀螺电机的各零组件应一—对应，不得混淆； 10）胶接II：陀螺电机轴向预紧力调试合格后，再将调整螺母与电机轴进行胶接，保证轴向预紧力不再发生变化；选用胶粘剂的目的是固定轴向预紧力； 11） 时效II：高低温循环时效，低温‑55℃，高温70‑80℃，释放装配应力； 12）动平衡II：对陀螺电机进行动平衡，动平衡II和动平衡I的技术指标相同，保证动不平衡量尽可能小； 13）运转II：再次进行运转试验，对陀螺电机二次装调后的状态进行跑合运转，运转完成后检查陀螺电机的启动时间、启动电流、工作电流、惯性运转时间、启动力矩、司步力矩峰‑峰值、负载力矩、摩擦力矩的性能指标； 14）动平衡III：动平衡复查，对于动不平衡量大于设定值时的陀螺电机进行微调，微调方法为：使用什锦锉轻锉转子轮缘部位；陀螺电机经时效、运转后，由于零件加工、装配应力释放，动平衡量会发生轻微变化，本次动平衡目的为消除应力释放后的不平衡量，轻微的不平衡量使用什锦锉轻锉转子轮缘部位达到去重目的即可； 15）性能检查：全温自检； 16）应力筛选：对陀螺电机进行环境应力筛选； 17）检验：成品验收。 [0017] 陀螺电机所用的轴承属于角接触轴承，这类轴承在使用时，根据陀螺电机特性沿电机轴向施加一定范围的预紧力，预紧力的目的一方面是保证钢球与内外圈轨道的工作接触角；另一方面是控制钢球与内完全轨道的摩擦力大小，进而保证电机能够正常启动运转，陀螺电机轴向预紧力调试合格状态下，轴承的接触角在理论设计范围内，由于轴承零件加工时，接触角范围内的轨道面都是经过精加工，摩擦阻力小，尺寸精度高，而且轴承在轴向有一定的承载能力，轴承的接触角为0时，轴承中轴向上方的钢球在外圈自重的作用下与外圈和内圈均接触，在轴承中轴向下方的钢珠与内圈存在间隙，此时，当电机启动高速运转时，转子组件在不平衡的作用下会沿轴向带动轴承外圈窜动，轴承外圈又推动钢球沿轴向窜动，便导致钢球在轴向一定区间内杂乱无章地运转，不在轴承的设计轨道上，表面摩擦阻力较大，影响轴承的工作寿命。当预紧力太大时，在不发生零件变形的前提下，接触角应在设计值内，但此时由于钢球与轨道的接触应力增大，所以，根据角接触轴承的摩擦力公式可知，摩擦力增大。摩擦力增大，一方面使得钢球与轨道接触部位的油膜变薄，润滑效果变差，另一方面引起轴承轨道发热较快，促使润滑油的变质及保持器兜孔内壁的老化掉渣，所以装配调试质量对于减小轴承摩擦，保证轴承良好运转尤其重要。因此，上述轴向预紧力进行测试时采用轴向预紧力调节装置，如图3‑5所示，轴向预紧力调节装置包括转子组件夹持固定机构1、左侧横向移动预紧力调节机构2和右侧横向移动预紧力调节机构3，转子组件夹持固定机构1安装在平台4中部，左侧横向移动预紧力调节机构2和右侧横向移动预紧力调节机构3分别安装在转子组件夹持固定机构1的左侧和右侧，能够将陀螺电机5的两端预紧力螺母6进行预紧力调节，使用时，将陀螺电机放置在转子组件夹持固定机构1上进行固定，控制两侧的左侧横向移动预紧力调节机构2和右侧横向移动预紧力调节机构3对接到预紧力螺母6上，进行预紧力调节，达到设定值时自动停止退出，两侧能够实现独立控制预紧力，能够实现单侧预紧的精确控制。 [0018] 其中，上述转子组件夹持固定机构1包括固定底座101和压紧半动环102，固定底座101上侧设置有下半圆形凹槽103且左右两端设置下半圆缺口104连通外部，压紧半动环102后侧铰接在固定底座101后部，前端抵靠在固定底座101前部后采用旋转销109和锁紧螺母 105锁紧，旋转销109旋转铰接在固定底座101设置的下U型缺口110，下U型缺口110正对的压紧半动环102上设置的上U型缺口111，旋转销109旋转到上U型缺口111后采用锁紧螺母105锁紧，压紧半动环102设置有上半圆形凹槽106且左右两端设置上圆缺口107连通外部，上半圆形凹槽106和下半圆形凹槽103宽度略大于转子组件7的外环的长度，上半圆形凹槽106和下半圆形凹槽103内均设置有半圆环的橡胶层108，橡胶层弹性紧密接触转子组件7的外环，通过对半的固定底座101和压紧半动环102配合防滑的橡胶层，能够锁紧陀螺电机外壳，进而在两侧独立，而且本申请设计的凹槽结构能够实现快速外壳的定位安装，提高效率；橡胶层108内侧面设置有防滑纹，能够进一步提高摩擦力，提高固定稳定性。 [0019] 其中，上述左侧横向移动预紧力调节机构2和右侧横向移动预紧力调节机构3均包括螺母套管8、力矩传感器9、变速电机10、滑动板11、滑块导轨副12和气缸13，螺母套管8靠近陀螺电机5一端设置对接预紧力螺母6的内六角孔，中部通过轴承座15旋转连接在滑动板11上，且穿过轴承座15后连接到变速电机10的电机轴，力矩传感器9安装在变速电机10与轴承座15之间，用于测试螺母套管8的扭矩，变速电机10和力矩传感器9安装在滑动板11上，滑动板11通过滑块导轨副12连接在平台4上，滑块导轨副12外端水平安装有气缸13，气缸13的缸杆连接到推动板14，推动板14竖直固定连接在滑动板11外端，将螺母套管8调节到正对预紧力螺母，控制气缸驱动螺母套管移动到预紧力螺母处对接套上，再控制变速电机进行旋转，通过扭矩传感器监测受力大小，当达到设定值时，停止预紧力螺母的预紧调节，达到最佳预紧力范围，力矩传感器和变速电机连接到控制器，控制器还连接到气缸且驱动气缸动作，控制器接收力矩信号，并控制变速电机的旋转动作，便于实现自动预紧力的调节，滑动板沿着滑块导轨副定向移动，定向移动精确稳定。 [0020] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 |
||||||
