陀螺電機(jī)動(dòng)壓氣體軸承間隙誤差分析與改進(jìn)

王京鋒，劉景林，閆亞超

（1. 西北工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，西安 710129；2. 中國(guó)航天科技九院 中國(guó)航天時(shí)代電子公司，西安 710100）

陀螺電機(jī)動(dòng)壓氣體軸承間隙誤差分析與改進(jìn)

王京鋒1,2，劉景林1，閆亞超2

（1. 西北工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，西安 710129；2. 中國(guó)航天科技九院 中國(guó)航天時(shí)代電子公司，西安 710100）

H型動(dòng)壓氣體軸承陀螺電機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“動(dòng)壓電機(jī)”）裝配后的組合間隙是軸承篩選的關(guān)鍵指標(biāo)。實(shí)際工程中部分動(dòng)壓電機(jī)產(chǎn)品的組合間隙與按照軸承零件尺寸計(jì)算的間隙相差較大，測(cè)量重復(fù)性差，合格率較低。為了進(jìn)一步提高動(dòng)壓電機(jī)的一致性和合格率，首先從軸承間隙的測(cè)量方法入手，對(duì)軸承間隙測(cè)量誤差建立模型樹(shù)進(jìn)行分析，找出了軸承零件尺寸穩(wěn)定性、多余物以及間隙測(cè)量工裝是影響軸承間隙測(cè)量誤差的主要因素，提出了增加穩(wěn)定處理，優(yōu)化間隙測(cè)量工裝，抑制電機(jī)污染源，組合清洗等技術(shù)改進(jìn)措施，并通過(guò)合理調(diào)整間隙控制指標(biāo)，顯著提高了動(dòng)壓電機(jī)一致性和合格率。這些思路方法都為動(dòng)壓電機(jī)生產(chǎn)量化控制和可靠性篩選提供了很好的借鑒參考價(jià)值。

動(dòng)壓氣體軸承；軸承間隙；陀螺電機(jī)；可靠性

動(dòng)壓氣體軸承電機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“動(dòng)壓電機(jī)”）以其獨(dú)特性能——長(zhǎng)壽命、高精度，有著廣泛應(yīng)用前景。動(dòng)壓氣體軸承的組合間隙是軸承的關(guān)鍵指標(biāo)，其對(duì)軸承的回轉(zhuǎn)精度，軸承的摩擦和磨損特性，以及氣體動(dòng)壓軸承剛度和承載力都有著很大影響。一般都需要對(duì)靜態(tài)軸承機(jī)械間隙進(jìn)行測(cè)量。據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，英國(guó)Smith公司研制并批量生產(chǎn)的700系列和2000系列動(dòng)壓氣體軸承電機(jī)，其軸承零件機(jī)加公差均為 0.02 μm級(jí)，軸承氣隙小于1 μm。國(guó)內(nèi)動(dòng)壓電機(jī)研制單位，由于受機(jī)械加工精度限制，氣體軸承機(jī)械間隙一般只能控制在2～4 μm。

以某型號(hào)液浮陀螺使用的動(dòng)壓氣體軸承電機(jī)為例，陀螺電機(jī)主要由H型動(dòng)壓氣體軸承和磁滯同步電機(jī)兩部分構(gòu)成，電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。電機(jī)的轉(zhuǎn)子和動(dòng)壓軸承的轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)接，而電機(jī)定子（兩個(gè)）與動(dòng)壓軸承靜止件剛性聯(lián)接。該電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子組件、定子組件、轉(zhuǎn)子體、軸套、左/右止推片、電機(jī)軸等零組件組成。電機(jī)軸向機(jī)械間隙2～2.5 μm，徑向機(jī)械間隙2.5～3 μm，并且軸承零件尺寸精度和形位公差都要控制在0.2 μm以?xún)?nèi)。通過(guò)對(duì)該結(jié)構(gòu)動(dòng)壓電機(jī)間隙數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，存在軸承組合間隙與按照軸承零件尺寸計(jì)算的間隙相差較大，并且測(cè)量重復(fù)性較差的問(wèn)題。因此，有必要分析并找出誤差的來(lái)源，并進(jìn)一步改進(jìn)。

圖1 電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of motor

1 動(dòng)壓氣體軸承基本方程

H型動(dòng)壓氣體軸承由軸頸軸承（也稱(chēng)“徑向軸承”）和止推軸承（也稱(chēng)“軸向軸承”）組成。軸頸軸承由軸套外表面和轉(zhuǎn)子體內(nèi)孔表面組成，軸套外表面開(kāi)有泵氣槽。止推軸承由止推板的工作面和轉(zhuǎn)子體與之對(duì)應(yīng)的端面組成，止推板的工作表面上開(kāi)有泵氣槽。

圖2 任意擾動(dòng)下的軸頸位置Fig.2 Journal position in arbitrary perturbation

以圖2 所示的軸頸軸承為例，在等溫工況下，動(dòng)壓氣體潤(rùn)滑Reynolds 方程的無(wú)量綱形式如式(1)所示：

其中，δ為氣膜厚度，C0為半徑間隙，ε為偏心率，ε= eC0，e為偏心距；為氣膜壓力，按式(3)計(jì)算，

其中，p為氣膜壓力，pa為環(huán)境壓力；Λ為軸承數(shù)，按式(4)計(jì)算，

其中，μ為氣體動(dòng)力粘度，ω為轉(zhuǎn)子工作圓頻率，R為軸頸半徑；為時(shí)間，按式(5)計(jì)算，

其中，t為時(shí)間；ψ、λ 分別為軸承周向和軸向坐標(biāo)，按式(6)計(jì)算，

其中，x、z為軸承周向及軸向坐標(biāo)。

2 電機(jī)軸承間隙、剛度及測(cè)量

該型動(dòng)壓電機(jī)軸承的機(jī)械間隙如圖3所示。

圖3 動(dòng)壓氣體軸承裝配關(guān)系圖Fig.3 Assembly relation of gas-dynamic bearing

實(shí)際測(cè)試中，按式(7)計(jì)算電機(jī)剛度（N/μm）：

式中：k為測(cè)量探頭（電容傳感器）與位移的標(biāo)定系數(shù)（mV/μm），其值可通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定計(jì)算給出；m為被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量（kg）；g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?m/s2)；DD為二位置測(cè)試對(duì)應(yīng)的電壓差值（mV）。

電機(jī)軸承機(jī)械間隙δc可按式(8)計(jì)算（μm）：

從可靠性觀點(diǎn)出發(fā)，軸承間隙對(duì)動(dòng)壓軸承的剛度、可靠性都至關(guān)重要。

2.1 軸承零件測(cè)量及其間隙計(jì)算值

① 軸向間隙計(jì)算值

將軸套裝入碳化硼轉(zhuǎn)子體內(nèi)孔中，用電感測(cè)微儀測(cè)量軸套與轉(zhuǎn)子體的高度差，沿圓周均分測(cè)量4點(diǎn)，取平均值為高度差數(shù)據(jù)。該高度差為軸向間隙的計(jì)算值。

② 徑向間隙計(jì)算值

分別計(jì)量軸套外圓、轉(zhuǎn)子體內(nèi)孔，檢測(cè)外圓測(cè) 8個(gè)截面，8條母線(xiàn)；將計(jì)量后的外圓尺寸、內(nèi)孔尺寸和圓柱度實(shí)測(cè)值記錄于裝配記錄，外圓與內(nèi)孔的差值為徑向間隙的計(jì)算值。

2.2 組合間隙測(cè)量方法

① 徑向組合間隙測(cè)量

如圖4(a、b)，將電機(jī)頂尖固緊在支架上，然后將電感測(cè)微儀的測(cè)頭與電機(jī)轉(zhuǎn)子組件外圓接觸，測(cè)量電機(jī)軸承徑向間隙δr。測(cè)量時(shí)，先將電感測(cè)微儀調(diào)至零位，然后通過(guò)杠桿給轉(zhuǎn)子組件外圓加力，使轉(zhuǎn)子組件從下向上移動(dòng)，此時(shí)電感測(cè)微儀的顯示值即為 δr 。多次加砝碼，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄顯示數(shù)據(jù) δr1于裝配記錄。然后將電機(jī)掉轉(zhuǎn)方向裝夾，重新按照上述方法測(cè)量；記錄數(shù)據(jù) δr2于裝配記錄。將兩個(gè)方向測(cè)量結(jié)果取平均值即為徑向組合間隙數(shù)據(jù)。

圖4 徑向組合間隙測(cè)量示意圖Fig.4 Gap measuring principle of the neck journal bearing

② 軸向組合間隙測(cè)量

如圖5(a、b)，同樣以頂尖電機(jī)軸安裝方式來(lái)測(cè)量電機(jī)軸承軸向間隙δa。測(cè)量時(shí)，先將調(diào)零位，然后給軸加力，使軸從下向上移動(dòng)，此時(shí)電感測(cè)微儀的顯示值即為δa 。多次加砝碼，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄顯示數(shù)據(jù)δa1，然后將電機(jī)掉轉(zhuǎn)方向裝夾，重新按照上述方法測(cè)量；記錄數(shù)據(jù) δa2。將兩個(gè)方向測(cè)量結(jié)果取平均值即為軸向組合間隙數(shù)據(jù)。

圖5 軸向組合間隙測(cè)量示意圖Fig.5 Gap measuring principle of the thrust bearing

3 軸承間隙測(cè)量存在的問(wèn)題

該型動(dòng)壓電機(jī)軸承間隙測(cè)量仍然存在一些需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

3.1 間隙計(jì)算值與組合間隙測(cè)試值差異大

表1 電機(jī)軸承間隙測(cè)量數(shù)據(jù)Tab.1 Measurement data of gas-dynamic bearing gap

抽取近期生產(chǎn)的10塊電機(jī)軸承間隙測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看出：零件狀態(tài)下軸向機(jī)械間隙測(cè)量時(shí)，是采用電感測(cè)微儀測(cè)量軸套與轉(zhuǎn)子體的高度差方法，軸向間隙相對(duì)較為穩(wěn)定；而零件狀態(tài)下徑向機(jī)械間隙測(cè)量時(shí)，由于軸套外圓和轉(zhuǎn)子體內(nèi)孔尺寸、形位測(cè)量誤差較大，又沒(méi)有更好的測(cè)量辦法，這樣就會(huì)導(dǎo)致像表中1# 和5# 電機(jī)出現(xiàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)明顯異常問(wèn)題。組合間隙測(cè)量的是電機(jī)裝配后軸承的綜合間隙，一般通過(guò)多次測(cè)量，如數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定，就可以視為有效數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足技術(shù)文件要求的就可裝至電機(jī)產(chǎn)品上使用。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也出現(xiàn)過(guò)多次測(cè)量組合間隙重復(fù)性差的問(wèn)題，這在下節(jié)說(shuō)明。

3.2 組合間隙重復(fù)性差

對(duì)上述10塊電機(jī)軸承的組合間隙多次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2數(shù)據(jù)可以看出：10塊電機(jī)軸向間隙重復(fù)性都相對(duì)較為穩(wěn)定；而徑向組合間隙測(cè)量時(shí)，由于轉(zhuǎn)子體內(nèi)孔形位精度測(cè)量可能不準(zhǔn)確，并且內(nèi)孔也不好清洗干凈，因此如果存在局部的高點(diǎn)或者未清洗干凈存在多余物均可導(dǎo)致像表中3#和5#電機(jī)出現(xiàn)的多次測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、極差大的問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)反復(fù)清洗重裝若仍出現(xiàn)測(cè)量組合間隙重復(fù)性差的軸承零件不能使用在電機(jī)產(chǎn)品上。

表2 電機(jī)軸承組合間隙重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)Tab.2 Repeatability on gap measuring date of dynamic hydrodynamic gas bearing

3.3 合格率低

統(tǒng)計(jì)近期2015年的一批組22塊動(dòng)壓電機(jī)，組合間隙超差情況統(tǒng)計(jì)如表3所示。

從表3中2015年該批組電機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析來(lái)看：動(dòng)壓電機(jī)組合間隙合格率僅有41%。再查以往電機(jī)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，組合間隙合格率在10%～50%范圍波動(dòng)，不穩(wěn)定，并且合格率偏低，不利于批量生產(chǎn)控制。

表3 動(dòng)壓電機(jī)組合間隙超差統(tǒng)計(jì)原始數(shù)據(jù)表Tab.3 Measurement data of gas-dynamic bearing gap

4 軸承間隙誤差分析

H型動(dòng)壓電機(jī)軸承組合間隙按照軸承形式也分為軸向和徑向間隙，每個(gè)方向的組合間隙影響因素具體分析如下：

4.1 軸向組合間隙誤差分析

如圖1所示，電機(jī)的軸向軸承間隙主要與軸套、左/右止推片、轉(zhuǎn)子體、電機(jī)軸、定子支架、螺母等零組件有關(guān)，建立的分析模型如圖6所示。從圖6中看出：影響軸承軸向組合間隙的因素主要有10項(xiàng)。

① D11止推板平面度

加工完成的止推板平面均要求用平鏡進(jìn)行檢查其平面度精度。

② D12止推板變形

止推板變形主要有裝配應(yīng)力變形和溫度應(yīng)力變形。這里主要說(shuō)的是溫度應(yīng)力變形。止推板工藝篩選時(shí)針對(duì)每一件止推板均進(jìn)行變形量檢測(cè)。如果止推板從工作面端看變形成凹心形狀，必將影響電機(jī)軸承軸向間隙大小。

③ D13刻蝕積瘤

止推板上工作面采取離子刻蝕方法加工的螺旋槽，槽底存在不同程度的積瘤，一般在刻蝕完后需要進(jìn)行拋光處理。

④ D21內(nèi)孔與軸的配合間隙

如圖3所示，軸套與軸之間配合由于材料匹配性問(wèn)題，采用了小間隙配合方式。但在高溫或大過(guò)載情況下，存在軸套與軸松動(dòng)、歪斜等問(wèn)題，影響軸向間隙，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸承失效。

⑤ D22軸套內(nèi)孔圓柱度

同樣存在軸套與軸歪斜問(wèn)題，影響軸向間隙。

⑥ D23軸套端面垂直度

軸套端面垂直度要求較高，目前采用專(zhuān)用光管設(shè)備檢測(cè)。如果軸套端面垂直度不好，同樣存在軸套與軸歪斜問(wèn)題，影響軸向間隙。

圖6 動(dòng)壓軸承軸向組合間隙分析模型Fig.6 Analysis model of the thrust bearing gap

⑦ D31定子支架平面度

裝配應(yīng)力也會(huì)引起止推板有較大的變形，其原理如圖7所示。

如圖7所示，由于車(chē)加工的特點(diǎn)，定子支架右端面臺(tái)階平面度不好，如果存在凹心，而軸套端面存在倒角，當(dāng)壓緊螺母后，止推板會(huì)產(chǎn)生變形（圖7中虛線(xiàn)位置），影響軸承軸向間隙。

圖7 裝配應(yīng)力引起止推板變形示意圖Fig.7 Deformation of the thrust plate on assembly stress

⑧ D32定子支架定位端面外圓尺寸

針對(duì)裝配應(yīng)力的影響，考慮將定子右端面臺(tái)階的外圓減小到?6.5～?7 mm，避開(kāi)軸套倒角，試驗(yàn)驗(yàn)證后證明，軸承軸向組合間隙所測(cè)得的數(shù)值已再不隨螺母扭緊程度變化，說(shuō)明采取的措施有效。

⑨ D41測(cè)試工裝變形

測(cè)量組合間隙采取自重法測(cè)量，目前從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看同樣工裝多次測(cè)量重復(fù)性誤差在0.5 μm以?xún)?nèi)。

⑩ D42儀器設(shè)備

采用電感測(cè)微儀測(cè)試電機(jī)軸承組合間隙，操作方便簡(jiǎn)單。

4.2 徑向組合間隙誤差分析

如圖1所示，電機(jī)的徑向軸承間隙主要與軸套、轉(zhuǎn)子體、電機(jī)軸、止推板等零組件有關(guān)，建立的分析模型如圖8所示。

圖8 動(dòng)壓軸承徑向組合間隙分析模型Fig.8 Analysis model of the neck journal bearing gap

從圖8中看出：影響軸承徑向組合間隙的因素主要有8項(xiàng)，其中D41、D42與軸向間隙影響分析一樣。

① D11轉(zhuǎn)子支架內(nèi)孔圓度和D12配合間隙

加工完成的轉(zhuǎn)子支架要求進(jìn)行內(nèi)孔圓度檢查，并與轉(zhuǎn)子體進(jìn)行配加工，保證過(guò)盈0.005～0.01 mm。

② D21軸套外圓圓柱度

檢測(cè)外圓測(cè)8個(gè)截面，8條母線(xiàn)，圓柱度不好必將影響軸承徑向間隙。

③ D22軸套刻蝕積瘤

軸套外圓工作面采取離子刻蝕方法加工的螺旋槽，槽底存在不同程度的積瘤，一般要進(jìn)行拋光處理。

④ D31轉(zhuǎn)子體外圓圓柱度

轉(zhuǎn)子體與轉(zhuǎn)子支架之間配合由于材料匹配性問(wèn)題，目前采取膠粘接方式裝配。

⑤ D32轉(zhuǎn)子體內(nèi)圓圓柱度

轉(zhuǎn)子體內(nèi)圓圓柱度不好必將影響軸承徑向間隙。

4.3 多余物或揮發(fā)物對(duì)軸承間隙測(cè)量影響

動(dòng)壓電機(jī)失效的主要原因是軸承表面污染；定子繞組浸漬漆和各種粘合劑在工作溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)揮發(fā)出來(lái)的低分子有機(jī)物；清洗零件用的溶液殘余物；軸承啟停過(guò)程中軸承接觸磨損產(chǎn)生的微粒；空氣和氦氣中的水蒸氣，電機(jī)零件和浮子零件中的潮氣等等。這些都會(huì)在氣體動(dòng)壓軸承螺旋線(xiàn)泵的作用下，進(jìn)入氣膜間隙而沉積在軸承表面形成污染，影響軸承組合間隙的測(cè)量準(zhǔn)確性，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致軸承失效。

為了降低有機(jī)物揮發(fā)對(duì)動(dòng)壓軸承的污染，從設(shè)計(jì)和工藝上盡量減少以至排除這些污染。如定子繞組的浸漬漆和定、轉(zhuǎn)子疊片的粘合劑采用耐高溫低熱失重的浸漆和粘合劑，并進(jìn)行長(zhǎng)期高溫后處理，讓低分子提前揮發(fā)以便在工作溫度下盡可能少的揮發(fā)有機(jī)物，充分采用高純度氦氣等等。

另外，裝配動(dòng)壓電機(jī)過(guò)程中帶入的多余物也會(huì)影響軸承間隙的測(cè)量準(zhǔn)確性，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致軸承失效。這也是目前高精度陀螺儀表裝配的難點(diǎn)。

4.4 小 結(jié)

通過(guò)對(duì)電機(jī)軸承軸、徑向組合間隙影響各因素的分析，可以歸納為以下三條主要影響因素：

1）軸承零件本身的形位精度不好或發(fā)生變形帶來(lái)的影響；

2）多余物或揮發(fā)物帶來(lái)的影響；

3）測(cè)量工裝和儀器測(cè)試誤差帶來(lái)的影響。后續(xù)需要針對(duì)以上因素進(jìn)行改進(jìn)措施。

5 改進(jìn)的措施

5.1 軸承零組件增加穩(wěn)定處理

為提高軸承零件精度，消除零組件的加工及裝配應(yīng)力，在原有高低溫穩(wěn)定處理工藝的基礎(chǔ)上，制定新的高低溫穩(wěn)定處理工藝。止推板在工序中增加三道熱處理工序，定子鐵芯組件和轉(zhuǎn)子組件均在原有基礎(chǔ)上，增加一道高低溫穩(wěn)定處理，進(jìn)一步保證零組件的尺寸穩(wěn)定性。

5.2 止推板變形控制

圖9 止推板實(shí)物圖Fig.9 Actual picture of the thrust plate

動(dòng)壓電機(jī)的止推板零件質(zhì)量問(wèn)題頻出，一度影響到動(dòng)壓電機(jī)的裝配。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)出2012年12月至2013年4月以來(lái)的合格率僅為30.3%，止推板加工中存在離子刻蝕后產(chǎn)生變形問(wèn)題。該零件工作面的平面度以及尺寸精度都較為關(guān)鍵，其實(shí)物圖如圖9所示。

經(jīng)過(guò)分析刻蝕過(guò)程發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致止推板刻蝕后變形的主要原因是刻蝕工裝的材料選擇導(dǎo)熱性不好，結(jié)構(gòu)和安裝方式不是最佳以及壓緊螺釘?shù)牧匚戳炕刂啤Ｖ雇瓢咫x子刻蝕工裝由底座、壓環(huán)、掩膜、螺釘、壓蓋五部分組成，如圖10所示。

圖10 離子刻蝕工裝裝配爆炸圖和底座實(shí)物圖Fig.10 Sketch map and actual picture of the etching equipment

特別是止推板非工作面在裝配時(shí)與底座屬大面接觸。經(jīng)分析，底座工作面平面度的好壞將影響到止推板在壓緊時(shí)的狀態(tài)，可導(dǎo)致止推板在離子刻蝕時(shí)的微變形，而目前底座是由車(chē)加工直接車(chē)削加工而成的，經(jīng)檢測(cè)，該面平面度較差，在0.01～0.03 mm之間。因此，需對(duì)底座工裝進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高底座工作面的平面度。

該零件在后續(xù)的生產(chǎn)中變形量變化較小，達(dá)到了控制要求，通過(guò)對(duì)止推板離子刻蝕工裝的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、安裝方式的更改和壓緊螺釘?shù)牧乜刂疲鉀Q了止推板離子刻蝕后變形的問(wèn)題，并提高了零件的生產(chǎn)合格率，由之前的30%提高到了目前86.7%，效果顯著。

5.3 零組件熱真空除氣處理和清洗技術(shù)

一方面動(dòng)壓電機(jī)采用熱真空除氣技術(shù)，預(yù)先清除定子的絕緣漆、膠的易揮發(fā)氣體，避免污染軸承工作表面。熱真空處理完后用脫脂棉蘸汽油或酒精擦洗熱真空箱內(nèi)壁，如發(fā)現(xiàn)脫脂棉有黃色污染物，重復(fù)進(jìn)行熱真空除氣，直至熱真空箱內(nèi)壁無(wú)黃色污染物。另一方面針對(duì)污染物成分和不同零件采取配方清洗技術(shù)。堅(jiān)持化學(xué)溶劑清洗與物理清洗方法相結(jié)合，經(jīng)長(zhǎng)期試驗(yàn)摸索，逐漸形成動(dòng)壓電機(jī)有效清洗工藝，從而裝配清洗，排除軸承表面污染膜等按規(guī)定工藝規(guī)程進(jìn)行，效果顯著穩(wěn)定。

5.4 調(diào)整組合間隙指標(biāo)范圍

通過(guò)對(duì)已生產(chǎn)的動(dòng)壓電機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并結(jié)合陀螺、電機(jī)抗力學(xué)因素，間隙變化后電機(jī)剛度和承載力的變化分析，間隙變化后造成功率變化分析，統(tǒng)計(jì)子樣中的合格率變化，陀螺MTBF所用電機(jī)間隙等方面情況，對(duì)電機(jī)組合間隙數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的統(tǒng)計(jì)分析。確定該型動(dòng)壓電機(jī)組合間隙指標(biāo)范圍由軸向間隙單邊2～2.5 μm，徑向間隙單邊2.5～3 μm調(diào)整為軸向間隙單邊1.75～2.6 μm，徑向間隙單邊2～2.75 μm。調(diào)整后按照表3中2015年該批組電機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，動(dòng)壓電機(jī)組合間隙合格率由原來(lái)的41%提高至68%。

6 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)動(dòng)壓電機(jī)軸承間隙的誤差建立模型進(jìn)行全面分析，確定了最主要的影響因素，并通過(guò)改進(jìn)軸承零件的穩(wěn)定處理、清洗、測(cè)試方法，優(yōu)化測(cè)試工裝，保證軸承間隙測(cè)量的有效性、重復(fù)性，作為動(dòng)壓電機(jī)可靠性篩選手段，可顯著提高動(dòng)壓電機(jī)的一致性和可靠性。這些思路方法都為動(dòng)壓電機(jī)生產(chǎn)量化控制和可靠性篩選提供了很好的借鑒參考價(jià)值。

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Analysis and improvement on gap deviation of gas-dynamic bearing for gyroscope motor

WANG Jing-feng1,2, LIU Jing-lin1, YAN Ya-chao2
(1. College of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China; 2. China Aerospace Times Electronics Corporation, Ninth Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation, Xi’an 710100, China)

The gap deviation of H-style gas-dynamic bearing in gyroscope motor is a crucial factor in screening the bearings. There are significant differences between the actual gap and the one calculated by the size of bearing parts. In order to improve the product’s consistency and passing-rate, the measurement method of the bearing gap is discussed by establishing the gap’s tree model. It is found that the shape precision stability of bearing parts, the extra material and the measurement frock are the main influencing factors. Some technical means are presented and discussed accordingly, such as stabilization process, optimal design on measurement frock, restraining the pollutant source and using combined-cleaning technology. The gap specification used for the gas bearing screening is properly adjusted through data analysis. The repeatability of the gap measurement and the passing rate of the gas-bearing gyroscope motor is significantly improved. These technical means and ideas are in favor of the quantization control and the reliability screening of the H-style gas-dynamic bearing gyroscope motor.

gas-dynamic bearing; bearing gap; gyroscope motor; reliability

U666.1

：A

2015-09-10；

：2015-12-01

總裝裝備預(yù)先研究課題（51309010603）

王京鋒（1981—），男，高工，博士研究生，主要從事陀螺電機(jī)方面研究。E-mail: jf3313345@sina.com.cn

1005-6734(2015)06-0786-08

10.13695/j.cnki.12-1222/o3.2015.06.016