本發(fā)明涉及一種精密機(jī)械裝置，具體涉及一種基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)及注油方法，適用于望遠(yuǎn)鏡主鏡與軸向解耦的徑向支撐機(jī)構(gòu)的需求。

背景技術(shù)：

望遠(yuǎn)鏡的主鏡是望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)最大的光學(xué)元件，主鏡的支撐效果對(duì)望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量有很大的影響。而主鏡的支撐一般由軸向支撐和徑向(或側(cè)向)支撐組成，好的支撐系統(tǒng)要求，軸向和徑向支撐完全解耦，互不干涉。芯軸機(jī)構(gòu)是一種常用的主鏡徑向支撐機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的芯軸機(jī)構(gòu)由芯軸外圈、芯軸內(nèi)圈和芯軸支柱等組成。芯軸機(jī)構(gòu)主要有兩種：一種內(nèi)圈和外圈采用硬性接觸，此時(shí)外圈外形一般設(shè)計(jì)為鼓型，外圈和主鏡中孔之間是線接觸；另一種外圈和主鏡中孔之間采用柱面接觸，利用結(jié)構(gòu)膠粘接在一起，而內(nèi)圈和外圈采用彈性膜片連接，彈性膜片軸向剛度小而徑向剛度大。但這兩種方式都不能做到和軸向支撐完全解耦，第一種方式的鼓型外圈和主鏡中孔之間存在摩擦力；第二種方式使用的彈性膜片剛度不是無(wú)限小。因此需要設(shè)計(jì)一種和軸向支撐完全解耦的徑向支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸無(wú)法做到和軸向支撐完全解耦的問(wèn)題，提供一種基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)及注油方法。

基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)，包括芯軸外圈、芯軸內(nèi)圈和芯軸立柱，還包括芯軸壓塊、上薄膜內(nèi)壓盤、上薄膜外壓盤、下薄膜外壓盤、滾動(dòng)薄膜和下薄膜內(nèi)壓盤；所述芯軸外圈和主鏡中孔接觸并通過(guò)膠粘結(jié)固定，所述芯軸內(nèi)圈通過(guò)芯軸壓塊固定在芯軸立柱上，芯軸立柱安裝在鏡室上；所述芯軸內(nèi)圈和芯軸外圈通過(guò)上下兩片滾動(dòng)薄膜連接，通過(guò)上薄膜內(nèi)壓盤和上薄膜外壓盤固定在芯軸外圈上，通過(guò)下薄膜內(nèi)壓盤和下薄膜外壓盤固定在芯軸內(nèi)圈上；所述芯軸內(nèi)圈、芯軸外圈和滾動(dòng)薄膜構(gòu)成密閉腔；液壓油通過(guò)芯軸外圈上的兩個(gè)注油口注入所述密閉腔中，注滿后通過(guò)內(nèi)六角塞柱密封。

基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)的注油方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

首先將芯軸機(jī)構(gòu)水平放置，將內(nèi)六角柱塞卸掉，然后通過(guò)芯軸外圈上的注 油輸入口注油，液壓油通過(guò)注油輸入口向上流動(dòng)，最后從注油輸出口流出；

當(dāng)注滿后，采用六角柱塞將注油輸出口密封，再將芯軸機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度將注油輸入口朝上放置，靜置一段時(shí)間后，用內(nèi)六角柱塞將注油輸入口密封，完成注油。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用靜壓原理設(shè)計(jì)的密閉油腔來(lái)作為主鏡的徑向支撐，可以做到徑向剛度無(wú)限大而軸向剛度無(wú)限小，滿足徑向支撐和軸向支撐完全解耦的需求?？梢员ＷC主鏡在兩種狀態(tài)下軸向支撐和芯軸機(jī)構(gòu)可以完全解耦，互不干涉，主鏡始終保持理想的支撐效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明所述的基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)中密閉腔的注油原理示意圖；

圖4為本發(fā)明所述的基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)的徑向受力原理圖。

圖中：1、芯軸壓塊，2、上薄膜內(nèi)壓盤，3、密閉腔，4、上薄膜外壓盤，5、芯軸外圈，6、內(nèi)六角柱塞，7、主鏡，8、軸向支撐，9、芯軸內(nèi)圈，10、下薄膜外壓盤，11、滾動(dòng)薄膜，12、下薄膜內(nèi)壓盤，13、芯軸立柱，14、鏡室。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)，包括芯軸壓塊1、上薄膜內(nèi)壓盤2、上薄膜外壓盤4、芯軸外圈5、內(nèi)六角柱塞6、芯軸內(nèi)圈9、下薄膜外壓盤10、滾動(dòng)薄膜11、下薄膜內(nèi)壓盤12和芯軸立柱13。芯軸組件主要由芯軸內(nèi)圈9、芯軸外圈5和芯軸立柱13組成。其中芯軸外圈5和主鏡1中孔接觸，兩者之間通過(guò)膠粘結(jié)在一起。芯軸立柱13通過(guò)螺釘安裝在鏡室14上，芯軸內(nèi)圈9則通過(guò)芯軸壓塊1固定在芯軸立柱13上。芯軸內(nèi)圈9和芯軸外圈5則通過(guò)上下兩片滾動(dòng)薄膜11連接在一起，滾動(dòng)薄膜11通過(guò)上薄膜內(nèi)壓盤2、上薄膜外壓盤4、下薄膜內(nèi)壓盤10和下薄膜外壓盤12分別固定在芯軸外圈5和芯軸內(nèi)圈9上。芯軸內(nèi)圈9、芯軸外圈5和滾動(dòng)薄膜11一起構(gòu)成一個(gè)密閉腔3，密閉腔3中充滿了低溫液壓油，液壓油是 通過(guò)芯軸外圈9上的兩個(gè)注油口注入，注滿后通過(guò)內(nèi)六角柱塞6密封。

本實(shí)施方式中，當(dāng)主鏡指向豎直時(shí)，由于本發(fā)明的芯軸機(jī)構(gòu)使用的密閉腔充滿液壓油，而液體沒(méi)有切向剛度，而滾動(dòng)薄膜的切向剛度也很小，因此主鏡的重量完全由軸向支撐負(fù)擔(dān)。當(dāng)主鏡指向水平時(shí)，主鏡的重力會(huì)引起密閉腔的體積改變，而液體不可壓縮，即此時(shí)芯軸機(jī)構(gòu)的油腔剛度無(wú)限大，因此主鏡重量完全由芯軸機(jī)構(gòu)承擔(dān)。

具體實(shí)施方式二、結(jié)合圖3和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式一所述的基于靜壓原理的望遠(yuǎn)鏡主鏡芯軸機(jī)構(gòu)的注油方法，該方法通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現(xiàn)：

首先將芯軸機(jī)構(gòu)水平放置，將內(nèi)六角柱塞6卸掉，然后通過(guò)圖3中給出的注油輸入口注油，低溫液壓油通過(guò)最低處逐步向上流動(dòng)，最后從注油輸出口流出。當(dāng)注滿后，首先將注油輸出口的六角柱塞6旋進(jìn)芯軸外圈5，將注油輸出口密封。

然后將芯軸機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)將原來(lái)的注油輸入口朝上放置，靜置一段時(shí)間后(一般為七天左右)，在用內(nèi)六角柱塞6將注油輸入口也密封，完成芯軸機(jī)構(gòu)的注油。

本實(shí)施方式所述的低溫液壓油的溫度范圍在-30℃至-50℃之間。

結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，圖4中給出了芯軸機(jī)構(gòu)作為徑向支撐時(shí)的密閉油腔受力原理圖。從圖中可以看到，當(dāng)主鏡7指向水平時(shí)主鏡的重量完全由芯軸機(jī)構(gòu)承擔(dān)。假設(shè)密閉腔3受主鏡重力作用向下有位移ΔZ，則密閉腔3截面的圓弧部分A和B，分別變形為橢圓弧A'和B'。圓弧A和橢圓弧A'的長(zhǎng)度一致，圓弧B和橢圓弧B'的長(zhǎng)度一致。由于同樣材料構(gòu)成的幾何圖形，圓形的面積最大，圓弧A和B的面積一定大于橢圓弧A'和B'。即密閉腔3在受到主鏡重力作用時(shí)體積會(huì)縮小，密閉腔3中充滿了低溫液壓油，液體的體積模量很大，液體的體積幾乎不可壓縮，密閉腔3產(chǎn)生的體積壓縮很小，主鏡7的重力方向位移ΔZ就很小，因此芯軸機(jī)構(gòu)的徑向支撐剛度非常大，主鏡重量完全由芯軸機(jī)構(gòu)支撐。而液體內(nèi)部切向摩擦力很小，滾動(dòng)薄膜11切向剛度也很低，當(dāng)主鏡指向豎直時(shí)，主鏡重量完全由軸向支撐8。因此使用該芯軸機(jī)構(gòu)可以保證主鏡在不同的俯仰狀態(tài)時(shí)，徑向支撐和軸向支撐完全解耦，互不干涉。

本實(shí)施方式中設(shè)計(jì)的芯軸機(jī)構(gòu)采用靜壓原理對(duì)主鏡進(jìn)行徑向支撐，可以保 證徑向剛度大而軸向剛度幾乎為零，從而很好地和軸向支撐解耦，保證望遠(yuǎn)鏡主鏡不同俯仰狀態(tài)下良好的支撐效果。