专利名称：挠性陀螺惯性转子组件的平衡测试模具及测试方法
技术领域：
本发明属于制造技术，涉及一种挠性陀螺惯性转子组件的平衡测试模具及测试方法。
背景技术：
挠性陀螺(以下称简称陀螺)惯性转子的平衡技术是陀螺装调过程的关键技术， 陀螺对转子不平衡指标有严格的要求，这惯性转子平衡的测试精度提出了较高的要求。陀螺转子的平衡过程包括转子的轴向不平衡量的测试、调整和转子的径向不平衡量的测试、调整，对转子平衡的测试精度要求较高，转子平衡的精度不达标将会产生陀螺漂移，使陀螺性能下降。在传统的测试方法中使用的平衡测试模具，没有调整螺杆，被测试陀螺转子直接安放在测试模具上，用拉紧螺钉固定，进行测试，由于零件的加工误差和组件的装配误差， 使信号器距陀螺转子导磁面的间隙的离散度很大，而此间隙直接影响信号器的梯度，进而影响测试电路的放大倍数，使陀螺转子的静平衡测试精度大大降低。
发明内容
本发明的目的是提出一种测试误差小、平衡精度高的挠性陀螺惯性转子组件的平衡测试模具及测试方法。本发明的技术解决方案是，模具包括底座、信号器、力矩器、测试台，其特征是，信号器安装在底座的上表面，并使信号器的X轴、Y轴与底座的X轴、Y轴对齐，力矩器安装在底座的上端面的定位台阶上，力矩器与信号器同轴且在其外侧，使力矩器的X轴、Y轴与底座的X轴、Y轴对齐，调整杆安装在位于底座中心的螺纹孔内，被测陀螺转子安装在调整杆中心孔中并通过拉紧螺钉的螺钉孔旋入被测陀螺转子螺纹孔固定。所述平衡测试模具及测试方法是，(a)打开激磁电源和双通道毫伏表开关；(b)将调整螺杆装入底座，将被测陀螺转子装入调整螺杆，用拉紧螺钉将被测陀螺转子固定在调整螺杆上，逆时针旋转调整螺杆，使被测陀螺转子与信号器接触；顺时针旋转调整螺杆一圈，保证被测陀螺转子相对信号器有固定的间隙，将平衡测试模具与测量电路接通；(c)松开拉紧螺钉，将被测陀螺转子的一个轴对准底座上的X轴，且将底座X轴面向下并放之于测试平台上；(d)调整测量电路使X轴信号器零位输出为零，将X轴力矩器闭路，读取双通道毫伏表数值，计为(e)将带有被测陀螺转子的底座翻转180°，将底座-X轴面向下并放之于测试平台上，读取双通道毫伏表数值计为)(■。。通过公式(Xtl-X18cr)计算出X轴的不平衡量，即为转子的X轴的轴向不平衡量；(f)将X轴力矩器开路，将底座顺时针翻转90°，将底座Y轴面向下并放之于测试平台上，重复上述(d)、(e)步骤，通过公式(YcrY18tr )计算出Y轴的轴向不平衡量；(g)将装有被测陀螺转子的底座Z轴朝上放在测试平台上，分别调整测量电路使信号器两个轴的零位为零；将X轴、Y轴力矩器闭路，分别读取X、Y力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X’ 0>Y' 0；(h)将装有被测陀螺转子的底座-Z轴朝上放在测试平台上，分别读取X、Y轴力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X，180。、r獻；通过公式(X，献-χ，0)、(Y，献-Y，0) 分别计算出被测陀螺转子绕χ、Υ轴的径向不平衡量。本发明具有的优点和有益效果，本发明通过制作测试模具及改进测试过程，在测试模具中增加了调整螺杆，可以对测试基准严格控制，实现了惯性转子相对挠性头移动的距离可测量、可控制，保证惯性转子组件平衡的精度和重复性。测试模具可将信号器距陀螺转子导磁面的间隙控制在士0.005mm以内，信号器的梯度一致性控制在10_3mV/〃量级，通过测试模具的使用，能保证惯性转子组件平衡的测试精度0.02° /h/g和重复性0.05° /h/ g，这对提高陀螺整体性能是有益的。
图1是本发明为测试系统示意图；图2是本发明的整体装配示意图；图3是本发明测试工装外形示意图；图4是本发明测试电路示意图.
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细说明。模具包括底座1、信号器2、力矩器3、测试台 6，其特征是，信号器2安装在底座1的上表面，并使信号器2的X轴、Y轴与底座1的X轴、 Y轴对齐，力矩器3安装在底座1的上端面的定位台阶7上，力矩器3与信号器2同轴且在其外侧，使力矩器3的X轴、Y轴与底座1的X轴、Y轴对齐，调整杆4安装在位于底座1中心的螺纹孔内，被测陀螺转子8安装在调整杆4中心孔中并通过拉紧螺钉5的螺钉孔旋入被测陀螺转子(8)螺纹孔固定。转子平衡方法是(a)打开激磁电源和双通道毫伏表开关；(b)将调整螺杆4装入底座1，将被测陀螺转子8装入调整螺杆4，用拉紧螺钉5将被测陀螺转子8固定在调整螺杆4上，逆时针旋转调整螺杆4，使被测陀螺转子8与信号器 2接触；顺时针旋转调整螺杆4 一圈，保证被测陀螺转子8相对信号器2有固定的间隙，将平衡测试模具与测量电路接通；(c)松开拉紧螺钉5，将被测陀螺转子8的一个轴对准底座1上的X轴，且将底座 IX轴面向下并放之于测试平台6上；(d)调整测量电路使X轴信号器2零位输出为零，将X轴力矩器(3)闭路，读取双通道毫伏表数值，计为)(。；(e)将带有被测陀螺转子8的底座1翻转180°，将底座1_X轴面向下并放之于测试平台6上，读取双通道毫伏表数值计为)(18(|。。通过公式(Xtl-X18tr )计算出X轴的不平衡量，即为转子的X轴的轴向不平衡量；
(f)将X轴力矩器开路，将底座1顺时针翻转90°，将底座IY轴面向下并放之于测试平台6上，重复上述(d)、(e)步骤，通过公式(Ytl-Y18tr )计算出Y轴的轴向不平衡量；(g)将装有被测陀螺转子8的底座IZ轴朝上放在测试平台6上，分别调整测量电路使信号器2两个轴的零位为零；将X轴、Y轴力矩器3闭路，分别读取X、Y力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为V ο,Υ'ο；(h)将装有被测陀螺转子8的底座I-Z轴朝上放在测试平台6上，分别读取X、Y轴力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X’18Q。、Y’18Q。；通过公式(X’18Q。-X’Q)、(Y’18Q。-Y'o) 分别计算出被测陀螺转子8绕X、Y轴的径向不平衡量。实施例如图1，本方法的实现主要包括两部分测试模具、测量电路系统。测试模具为测试提供基准，并提供调整信号器间隙一致的功能；测量电路系统包括信号器测试电桥、 力反馈回路等，均为挠性陀螺测试通用电路，测试仪表及电源测量系统包括信号源(型号 33220Α)、双通道数字交流毫伏表(型号ΤΗ2290Α)提供测量的电源和测试输出。1、测试模具陀螺转子静平衡测试包括轴向不平衡测试和径向不平衡测试两部分，轴向不平衡测试过程需要对被测陀螺转子水平放置时，分别在0°和180°两个位置进行测试。径向不平衡测试过程需要对被测陀螺转子竖直放置时，分别在0°和180°两个位置进行测试。 这需要测试模具提供良好的测试基准。测试模具可以对测试基准严格控制，实现了惯性转子相对挠性头移动的距离可测量、可控制，保证惯性转子组件平衡的精度和重复性。测试模具图见图3，六个面为测试提供基准面，通过调整螺杆4保证被测陀螺转子相对信号器2距离，从而保证信号器2的梯度。2、测量电路系统测量电路系统见图4测量电路系统包括信号器测试电桥、力反馈回路等，均为挠性陀螺测试通用电路，测试仪表及电源测量系统包括信号源(型号33220Α)、双通道数字交流毫伏表(型号 ΤΗ2290Α)提供测量的电源和测试输出。3、测试过程说明下面描述平衡过程的具体步骤3. 1、打开激磁电源和双通道毫伏表开关；3. 2、将调整螺杆装入底座1，将被测陀螺转子8装入调整螺杆4，用拉紧螺钉5将被测陀螺转子8固定在调整螺杆4上，逆时针旋转调整螺杆4，使被测陀螺转子8与信号器 2接触；顺时针旋转调整螺杆4 一圈，保证被测陀螺转子8相对信号器2有固定的间隙，将平衡测试模具与测量电路接通；3. 3、松开拉紧螺钉5，将被测陀螺转子8的一个轴对准底座1上的X轴，且将底座 1的X轴面向下并放之于测试平台6上；3. 4、调整测量电路使X轴信号器零位输出为零。将X轴力矩器3闭路，读取双通道毫伏表数值，计为3. 5、将带有被测陀螺转子的底座翻转180°，将底座1_Χ轴面向下并放之于测试平台6上，读取双通道毫伏表数值计为)(■。。通过公式(Xtl-X18tr )计算出X轴的不平衡量，
5即为被测陀螺转子8的X轴的轴向不平衡量；3. 6、将X轴力矩器3开路，将底座1翻转90°，将底座1的Y轴面向下并放之于测试平台6上，重复上述3. 4、3. 5步骤，通过公式(Ytl-Y18tr )计算出Y轴的轴向不平衡量；3. 7、将装有被测陀螺转子8的底座1的Z轴朝上放在测试平台6上，分别调整测量电路使信号器2两个轴的零位为零。将X轴、Y轴力矩器3闭路，分别读取X、Y力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X’ ο>Υ'0；3. 8、将装有被测陀螺转子8的底座1的-Z轴朝上放在测试平台6上，分别读取 X、Y力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X’ 18(|。、Y’ 180^。通过公式(X’ 18。。-χ’。)、 (Y’ 18。。-Y’ ο)分别计算出被测陀螺转子8绕X、Y轴的径向不平衡量。3. 9、松开拉紧螺钉5将被测陀螺转子8从调整螺杆4上取出。3. 10、如需被测陀螺转子批量测试，重复3. 2 3. 9步骤对其它被测陀螺转子平衡测试；3. 11、本批陀螺转子平衡测试完成后，关闭电源，完成测试过程。
权利要求
1.一种挠性陀螺惯性转子组件的平衡测试模具，模具包括底座(1)、信号器O)、力矩器(3)、测试台(6)，其特征是，信号器⑵安装在底座(1)的上表面，并使信号器(2)的X 轴、Y轴与底座(1)的X轴、Y轴对齐，力矩器(3)安装在底座(1)的上端面的定位台阶(7) 上，力矩器⑶与信号器⑵同轴且在其外侧，使力矩器⑶的X轴、Y轴与底座⑴的X 轴、Y轴对齐，调整杆(4)安装在位于底座(1)中心的螺纹孔内，被测陀螺转子(8)安装在调整杆中心孔中并通过拉紧螺钉(5)的螺钉孔旋入被测陀螺转子(8)螺纹孔固定。
2.一种利用权利要求1所述挠性陀螺惯性转子组件的平衡测试方法，其特征是，(a)打开激磁电源和双通道毫伏表开关；(b)将调整螺杆(4)装入底座(1)，将被测陀螺转子(8)装入调整螺杆G)，用拉紧螺钉( 将被测陀螺转子(8)固定在调整螺杆(4)上，逆时针旋转调整螺杆G)，使被测陀螺转子⑶与信号器⑵接触；顺时针旋转调整螺杆⑷一圈，保证被测陀螺转子8相对信号器( 有固定的间隙，将平衡测试模具与测量电路接通；(c)松开拉紧螺钉(5)，将被测陀螺转子(8)的一个轴对准底座(1)上的X轴，且将底座(I)X轴面向下并放之于测试平台(6)上；(d)调整测量电路使X轴信号器( 零位输出为零，将X轴力矩器(3)闭路，读取双通道毫伏表数值，计为(e)将带有被测陀螺转子(8)的底座(1)翻转180°，将底座(I)-X轴面向下并放之于测试平台(6)上，读取双通道毫伏表数值计为)(■。。通过公式(Xtl-X18cr )计算出X轴的不平衡量，即为转子的X轴的轴向不平衡量；(f)将X轴力矩器开路，将底座(1)顺时针翻转90°，将底座(I)Y轴面向下并放之于测试平台(6)上，重复上述(d)、(e)步骤，通过公式(Ytl-Y18tr )计算出Y轴的轴向不平衡量；(g)将装有被测陀螺转子(8)的底座(I)Z轴朝上放在测试平台(6)上，分别调整测量电路使信号器⑵两个轴的零位为零；将X轴、Y轴力矩器(3)闭路，分别读取X、Y力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X’ 0、Y’ 0;(h)将装有被测陀螺转子(8)的底座(I)-Z轴朝上放在测试平台(6)上，分别读取 X、Y轴力矩采样电压在双通道毫伏表数值，计为X’ ■。、Y’ ■。；通过公式(X’ 18(|。-χ’。)、 (Y’ 18。。-Y’ ο)分别计算出被测陀螺转子( 绕X、Y轴的径向不平衡量。
全文摘要
本发明属于制造技术，涉及一种挠性陀螺惯性转子组件的平衡测试模具及测试方法。本发明通过制作测试模具及改进测试过程，在测试模具中增加了调整螺杆，可以对测试基准严格控制，实现了惯性转子相对挠性头移动的距离可测量、可控制，保证惯性转子组件平衡的精度和重复性。测试模具可将信号器距陀螺转子导磁面的间隙控制在±0.005mm以内，信号器的梯度一致性控制在10-3mV/″量级，通过测试模具的使用，能保证惯性转子组件平衡的测试精度0.02°/h/g和重复性0.05°/h/g，这对提高陀螺整体性能是有益的。
文档编号G01M1/22GK102435395SQ20111026718
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者张峰, 赵永峰 申请人:中国航空工业第六一八研究所
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