[发明专利]一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计及结构

说明书

技术领域

本发明属于轴承技术领域，尤其是一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计方法。

背景技术

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3一块旋转，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。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计方法，该轴承设计方法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。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的一种双内径支撑高速陀螺电机的轴承设计方法，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，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，滚动体与滚道之间的摩擦次数也减少67％，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。

实现所述轴承设计方法的外圈小内径与陀螺电机轴直径相配，内圈的大内径及宽度上紧配合有与陀螺电机外转子台阶面相配的L型端盖，外圈的单边斜槽和具有凹圆滚道的内圈之间配置滚动体，滚动体由保持架隔离，外圈小内径小于内圈的大内径。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明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、本发明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、本发明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是本发明的轴承结构示意图；

图3是本发明的轴承安装在陀螺电机中的结构示意图；

上述图中：1-电机轴；2-线圈；3-外转子；4-磁钢5-角接触球轴承；6-外圈；7-内圈；8-保持架；9-滚动体；10-L型端盖。

具体实施方式

通常情况下，轴承滚动体的旋转速度计算公式为：