陀螺、加速度計(jì)、慣導(dǎo)平臺(tái)等慣性元部件是航空、航天、航海體慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部件? 它們的誤差直接決定了導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航誤差。隨著對(duì)航行體運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確度要求的日益提高?對(duì)慣 性元件的技術(shù)性能的要求也越來(lái)越高。為了測(cè)示出這些慣性元件的技術(shù)性能?找出影響它們提 高準(zhǔn)確度的原因并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?/span>?就需要有更高準(zhǔn)確度的慣性器件測(cè)試設(shè)備?比如伺服誤差在角 秒級(jí)的慣性器件測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)。

       在高準(zhǔn)確度陀螺漂移測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)中?大都 采用帶滑環(huán)伺服系統(tǒng)的靜壓氣浮軸承支撐形 式?如圖1所示?其目的是盡量減小對(duì)測(cè)試轉(zhuǎn) 臺(tái)主軸的干擾力矩?以提高測(cè)試準(zhǔn)確度。經(jīng)分 析?在這種情況下?作用在主軸上的干擾力矩 包括空氣軸承的干擾力矩?滑環(huán)伺服系統(tǒng)對(duì) 主軸的干擾力矩和由于主軸軸系質(zhì)量配置不 平衡造成的干擾力矩。在這里?為了簡(jiǎn)化所討論的問(wèn)題?應(yīng)使轉(zhuǎn)臺(tái)主軸和當(dāng)?shù)厮矫娲怪狈胖?/span>? 從而避開(kāi)主軸質(zhì)量配置不平衡所引起的干擾力矩。

   轉(zhuǎn)臺(tái)主軸干擾力矩的分析

在對(duì)主軸的干擾力矩中?氣浮軸承干擾力矩主要由粘滯力矩和渦流力矩兩部分組成［1］。 所謂粘滯力矩?就是指承載壓力氣膜的流體內(nèi)的摩擦力矩。由于氣膜厚度很薄?軸承內(nèi)的氣體v> 成層流狀態(tài)?在此層流狀態(tài)下?軸承的粘滯力矩可按 下式計(jì)算。

對(duì)推力軸承

 徑向軸承

          式中：μt 在某溫度t 下的空氣粘度；ω 軸套與 軸相對(duì)角速度；L 徑向軸承長(zhǎng)度；D 徑向軸 承直徑；h0 徑向軸承設(shè)計(jì)半徑間隙；h 推力 軸承承載后氣膜厚度；r1 推力軸承內(nèi)徑；r2 推力軸承外徑。

        實(shí)際上?空氣粘度系數(shù) μt 值本來(lái)就很?。ɡ?μ20°＝0．18g·s／cm2）?且受溫度影響不大?每5℃ 變 化約6×10－6?因此室溫條件下可以忽略它的影響［2］。 載荷的影響主要取決于氣膜厚度 h 和 h0 的變化。對(duì)于徑向軸承?在載荷的作用下使軸承 承載氣膜變薄?背載氣膜變厚?對(duì)整個(gè)軸承 Mf 的影響也不大；而對(duì)于推力軸承有載時(shí) h 變小? Mf 將增大。為了減小 Mf?在滿足承載能力要求的條件下?在軸承設(shè)計(jì)時(shí)可盡量減小軸承尺寸 （如圖2中徑向軸承的 D?L；推力軸承的 r1?r2）。通常情況下轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角速度很小?因此?通過(guò) 計(jì)算不難看出無(wú)論是徑向軸承還是推力軸承的粘滯力矩都很小。這里假設(shè)一組軸承參數(shù)：推力 軸承和徑向軸承的尺寸分別為

 L ＝0．158m D ＝0．12m r1 ＝0．075m r2 ＝0．125m

 且設(shè)

ω＝1°／s h ＝ h0 ＝0．02mm

這時(shí)推力軸承和徑向軸承的粘滯力矩分別為

 Mf1 ＝2．6μN(yùn)·cm Mf2 ＝5．4μN(yùn)·cm

總的粘滯力矩為

Mf ＝8μN(yùn)·cm

       氣浮軸承的渦流力矩受設(shè)計(jì)和加工等因素的影響［3］?比如零 件的形狀誤差、結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性、各進(jìn)氣孔流量的不均勻、氣流過(guò) 速、流量過(guò)大、毛刺劃傷等。單就進(jìn)氣孔加工誤差而言?如圖3所 示?當(dāng)氣孔軸心偏離氣浮軸心 m、氣孔軸向偏離氣浮軸線 γ角、而 氣孔氣體壓力為 P 時(shí)?就將產(chǎn)生一個(gè) T ＝ Pmcosγ的常值干擾力 矩。但就目前的工藝水平而言?對(duì)以上這些誤差源的影響?很容易 保證它們?cè)诤苄〉姆秶鷥?nèi)。

     畫(huà)出了主軸軸系和滑環(huán)軸系之間的聯(lián)接情況?它表明了滑環(huán)伺服系統(tǒng)對(duì)主軸產(chǎn)生 力矩干擾的可能途徑。在滑環(huán)伺服系統(tǒng)工作不正常時(shí)?滑環(huán)軸系的干擾力矩（主要是環(huán)道的摩 擦力矩）?通過(guò)兩軸系間起保護(hù)作用的拔桿和拔叉?zhèn)?輸給主軸。對(duì)此這里不予討論。

    當(dāng)滑環(huán)伺服系統(tǒng)正常工作時(shí)?滑環(huán)系統(tǒng)對(duì)主軸 的干擾力矩產(chǎn)生于兩軸系間聯(lián)接輸電導(dǎo)線的彈性變 形合力矩。使輸電導(dǎo)線產(chǎn)生彈性變形力矩的原因之 一是當(dāng)滑環(huán)伺服系統(tǒng)不能精確跟蹤主軸時(shí)?將產(chǎn)生 輸電導(dǎo)線的彈性變形力矩。另一個(gè)原因就是滑環(huán)伺 服系統(tǒng)位置傳感器的零位和輸電導(dǎo)線彈性變形合力 矩零位不重合。當(dāng)滑環(huán)伺服系統(tǒng)使位置傳感器歸零 時(shí)?將產(chǎn)生輸電導(dǎo)線不為零的合力矩。