專利名稱：安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種艦載光電跟蹤儀，尤其涉及一種安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置。
背景技術(shù)：
光電跟蹤儀是一套多波段、多傳感器、高精度、自動化程度高的綜合性光電設(shè)備， 電視攝像機(jī)、紅外熱像儀和激光測距機(jī)等光電傳感器在方位和俯仰裝置的帶動下實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測和跟蹤，并完成對目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)的測量。對于安裝在艦炮托架上的光電跟蹤儀，其方位裝置通過殼體與艦炮剛性連接，并要求光電跟蹤儀的體積和重量應(yīng)盡量小，且重心高度不宜太高。但同時艦船的搖擺和傾斜以及艦炮高速調(diào)舷或射擊產(chǎn)生的劇烈沖擊振動，特別是橫向沖擊振動，會直接作用在光電跟蹤儀方位裝置上，使其產(chǎn)生彎曲變形，造成俯仰軸的傾斜，降低了光電跟蹤儀對目標(biāo)的跟蹤精度。這就要求方位裝置不但要做到體積小、重量輕，而且要有足夠的橫向(徑向)支承剛度，以提高光電跟蹤儀的機(jī)械特性和抗彎能力，保證其跟蹤精度。光電跟蹤儀的方位裝置一般采用立軸式結(jié)構(gòu)，圖1、圖2給出了兩種常用的結(jié)構(gòu)形式。圖1所示的方位裝置上下各配置一只向心軸承1、2，上端再加一只推力軸承3，測角元件4和驅(qū)動元件5根據(jù)結(jié)構(gòu)布局等要求安裝在兩個向心軸承之間或其他位置。由于采用了推力軸承，這種形式具有較大的承載能力，但也增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及裝置的體積和重量，因此適用于較大的跟蹤轉(zhuǎn)臺。此外該裝置還存在以下不足(1)對安裝推力軸承的平面與方位主軸的垂直度以及相關(guān)零件的軸向尺寸精度要求較高，否則會發(fā)生干涉(或過定位)，引起較大的裝配應(yīng)力；( 推力軸承的摩擦力矩較大且其滾動體的離心力隨轉(zhuǎn)速而變化，導(dǎo)致摩擦力矩變化范圍較大，影響伺服控制性能和系統(tǒng)跟蹤精度。圖2所示的方位裝置上端采用一對角接觸球軸承6 (或圓錐滾子軸承)，下端采用一只圓柱滾子軸承7，測角元件4和驅(qū)動元件5根據(jù)結(jié)構(gòu)布局等要求安裝在兩種軸承之間或其他位置。這是一種典型的配置方式，承載能力大，應(yīng)用范圍廣。但也存在一定的不利因素 即在使用相同軸承的情況下，軸承晃動量等誤差對方位裝置精度的影響與軸承跨距L成反比，且其剛度與軸承跨距L成正比，因此為了提高精度和剛度，就要保證軸承間有足夠長的跨距，從而導(dǎo)致裝置高度的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有光電跟蹤儀方位裝置存在的不足，為安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀提供一種裝配方便、體積小、重量輕、精度高、具有足夠的橫向支承剛度且高度滿足要求的方位裝置，以提高光電跟蹤儀的機(jī)械特性和抗彎能力，改善光電跟蹤儀的伺服控制性能，保證其跟蹤精度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的方位裝置包括含有靜止部分、轉(zhuǎn)動部分以及兩者之間相連的多個軸承、旋轉(zhuǎn)變壓器和力矩電機(jī)，其特征在于在所述靜止部分中，內(nèi)軸承座固連在方位基座的中心通孔內(nèi)，軸承轉(zhuǎn)接座大間隙套在內(nèi)軸承座的上段且軸承轉(zhuǎn)接座的外側(cè)與方位基座固連；在轉(zhuǎn)動部分中，方位聯(lián)接盤同軸固連在方位軸的上端面；所述方位聯(lián)接盤和內(nèi)軸承座均帶有中心通孔；所述方位軸同軸套在所述內(nèi)軸承座的外部且使方位聯(lián)接盤與軸承轉(zhuǎn)接座實(shí)現(xiàn)端面接觸；在所述方位軸與所述內(nèi)軸承座形成的環(huán)形空間中，由上至下依次安裝一對背靠背的角接觸球軸承、支承隔圈和深溝球軸承；支承隔圈的兩個端面分別與背靠背的角接觸球軸承的下端外圈和深溝球軸承的上端外圈接觸；背靠背角接觸球軸承的上、下端內(nèi)圈均與所述內(nèi)軸承座固連，上端外圈與所述方位軸固連；深溝球軸承的內(nèi)圈與所述內(nèi)軸承座為間隙配合且軸向不固定，下端外圈通過軸承壓圈與方位軸的下端面壓緊；所述力矩電機(jī)和所述旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在所述方位基座和所述方位軸構(gòu)成的環(huán)形空間中，且力矩電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器之間設(shè)有屏蔽隔圈，力矩電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子均與方位軸的外壁固連，力矩電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器的定子均與方位基座的內(nèi)壁固連；在所述軸承轉(zhuǎn)接座與方位聯(lián)接盤之間的環(huán)形空間中安裝外支承軸承，外支承軸承為向心軸承，其內(nèi)圈與方位聯(lián)接盤固連，外圈與軸承轉(zhuǎn)接座為間隙配合且軸向不固定。在本發(fā)明中，所述屏蔽隔圈采用厚度為0.5mm 3mm的軟磁合金1J50制作。此夕卜，在方位聯(lián)接盤與軸承轉(zhuǎn)接座的接觸面上設(shè)有相互共軛的環(huán)形槽和環(huán)形臺并組成徑向迷宮式密封結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形槽內(nèi)涂滿潤滑脂。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個方面(1)在本發(fā)明中，方位軸內(nèi)壁與剛性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高、承載能力大且可承受雙向載荷的背靠背的角接觸球軸承和起輔助支承作用的深溝球軸承聯(lián)接，外壁與力矩電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器聯(lián)接，同時在方位聯(lián)接盤和軸承轉(zhuǎn)接座之間設(shè)有外徑較大的外支承軸承，由內(nèi)外兩組軸承形成雙支承結(jié)構(gòu)，在保證軸向承載能力的前提下，擴(kuò)大了方位裝置支承點(diǎn)的直徑，使角接觸球軸承和深溝球軸承的跨距對軸系精度的影響變小，達(dá)到了縮短方位裝置的軸向尺寸且降低光電跟蹤儀的高度的目的，更重要的是有效地提高了方位裝置的橫向支承剛度，改善了光電跟蹤儀的機(jī)械特性和抗彎能力，特別是改善了光電跟蹤儀抵抗艦船的搖擺和傾斜以及艦炮高速調(diào)舷或射擊所產(chǎn)生的劇烈的橫向沖擊振動的能力，從而保證了光電跟蹤儀對目標(biāo)的動態(tài)跟蹤精度。(2)本發(fā)明中所選軸承在滿足承載能力的條件下均使用輕型精密向心軸承，同時外支承軸承外圈采用間隙配合且軸向不固定，或采用內(nèi)圈或外圈無擋邊圓柱滾子軸承(其內(nèi)外圈可以沿軸向拆分)作為外支承軸承，不僅拆裝簡單方便且不存在過定位現(xiàn)象，無裝配應(yīng)力，而且摩擦力矩及其變化范圍均較小，提高了方位裝置的魯棒特性，改善了光電跟蹤儀的伺服控制性能。此外本發(fā)明采用徑向迷宮式密封措施，起到了防塵、防水、防潮的作用， 以保護(hù)方位裝置內(nèi)部的機(jī)電元件和零部件。因此本發(fā)明的方位裝置具有精度高、剛性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、控制特性優(yōu)、適裝性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，不僅可用在安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀，也可用在安裝于其他載體或位置(如車輛或甲板、桅桿等)的光電跟蹤儀和其他同類跟蹤設(shè)備(如雷達(dá)等)。(3)本發(fā)明的力矩電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器之間裝有采用軟磁合金1J50制作的屏蔽隔圈，可以有效阻隔力矩電機(jī)磁場外泄，不僅減小了對旋轉(zhuǎn)變壓器的磁干擾，保證了旋轉(zhuǎn)變壓器輸出數(shù)據(jù)的正確性和精度，而且改善了光電跟蹤儀整機(jī)的電磁兼容性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種常用方位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種常用方位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明方位裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖4是圖3中I處即徑向迷宮式密封結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式正如圖3所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的方位裝置包括含有方位基座1、軸承轉(zhuǎn)接座10和內(nèi)軸承座6的靜止部分，含有方位聯(lián)接盤2和方位軸4的轉(zhuǎn)動部分以及兩者之間相連的多個軸承、旋轉(zhuǎn)變壓器12和力矩電機(jī)14。方位基座1、軸承轉(zhuǎn)接座10、內(nèi)軸承座6、方位聯(lián)接盤2和方位軸4均帶有中心通孔，用于安裝導(dǎo)電滑環(huán)或穿插電纜，以實(shí)現(xiàn)方位裝置上端負(fù)載電信號向下端的傳輸。對于靜止部分而言，內(nèi)軸承座6固連在方位基座1的中心通孔內(nèi)，軸承轉(zhuǎn)接座10大間隙套在內(nèi)軸承座6的上段且外側(cè)與方位基座1固連。對于轉(zhuǎn)動部分而言，方位聯(lián)接盤2同軸固連在方位軸4的上端面且方位聯(lián)接盤2的外圈一周設(shè)有若干與負(fù)載聯(lián)接的安裝孔。方位軸4同軸套在內(nèi)軸承座6的外部且使方位聯(lián)接盤2與軸承轉(zhuǎn)接座10實(shí)現(xiàn)端面接觸，在方位聯(lián)接盤2與軸承轉(zhuǎn)接座10的接觸面上設(shè)有相互共軛的環(huán)形槽和環(huán)形臺并組成徑向迷宮式密封結(jié)構(gòu)18(參見圖4)，在環(huán)形槽內(nèi)涂滿潤滑脂。在方位軸4 與內(nèi)軸承座6之間形成的環(huán)形空間中由上至下依次安裝一對背靠背的角接觸球軸承5、支承隔圈17和深溝球軸承16。背靠背角接觸球軸承5內(nèi)圈的下端定位在內(nèi)軸承座6的軸肩處，內(nèi)圈上端通過旋合在內(nèi)軸承座6上的第一開口螺母7壓緊；外圈上端定位在方位軸4的內(nèi)軸肩處，外圈下端與支承隔圈17的上端面接觸；深溝球軸承16外圈的上端與支承隔圈 17的下端面接觸，下端通過固連在方位軸4下端面的軸承壓圈15壓緊；內(nèi)圈與內(nèi)軸承座6 為間隙配合且軸向不固定。力矩電機(jī)14和旋轉(zhuǎn)變壓器12安裝在方位基座1和方位軸4構(gòu)成的環(huán)形空間中且力矩電機(jī)14和旋轉(zhuǎn)變壓器12之間設(shè)有屏蔽隔圈13。力矩電機(jī)14和旋轉(zhuǎn)變壓器12的轉(zhuǎn)子均與方位軸4的外壁固連，力矩電機(jī)14和旋轉(zhuǎn)變壓器12的定子均與方位基座1的內(nèi)壁固連。旋轉(zhuǎn)變壓器12和軸承轉(zhuǎn)接座10之間設(shè)有阻擋油污的隔圈9且隔圈 9固連在方位基座1內(nèi)。在軸承轉(zhuǎn)接座10與方位聯(lián)接盤2之間的環(huán)形空間中安裝有外徑較大的外支承軸承3，外支承軸承3為向心軸承，本優(yōu)選實(shí)施例中選用深溝球軸承，其內(nèi)圈通過旋合在方位聯(lián)接盤2下端的第二開口螺母8壓緊而實(shí)現(xiàn)與方位聯(lián)接盤2的固連，外圈與軸承轉(zhuǎn)接座10為間隙配合且軸向不固定，使其拆裝簡單方便且不存在過定位現(xiàn)象，無裝配應(yīng)力?？潭拳h(huán)11小間隙地套在軸承轉(zhuǎn)接座10和方位基座1上段的外部且與方位聯(lián)接盤2 固連，其外壁一周刻有指示角度的刻線和數(shù)值。背靠背的角接觸球軸承5既可以承受徑向力也可以承受軸向力，通過軸向預(yù)緊消隙還可以實(shí)現(xiàn)高的回轉(zhuǎn)精度和高的支承剛度，在本發(fā)明中，背靠背的角接觸球軸承5主要用以承受軸向力，應(yīng)根據(jù)方位裝置的負(fù)載大小、精度及工作環(huán)境等要求進(jìn)行選型，深溝球軸承16作為輔助支承以減小方位軸4下端的徑向晃動。屏蔽隔圈13用來阻隔力矩電機(jī)14 的磁場外泄，不僅可以減小對旋轉(zhuǎn)變壓器7的磁干擾，保證其輸出數(shù)據(jù)的正確性和精度，而且可以改善光電跟蹤儀整機(jī)的電磁兼容性，屏蔽隔圈13的厚度依照力矩電機(jī)的功率和方位裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)尺寸來確定，一般為0. 5mm 3mm。刻度環(huán)11不僅用于指示方位裝置轉(zhuǎn)動的角度，而且是方位裝置防塵、防水、防潮的第一道護(hù)圈。外支承軸承3可在保證精度的條件下，根據(jù)載荷情況，特別是橫向和傾覆載荷情況進(jìn)行選型，故而由內(nèi)外兩組軸承形成雙支承結(jié)構(gòu)，在保證軸向承載能力的前提下，擴(kuò)大方位裝置支承點(diǎn)的直徑，減小角接觸球軸承 5和深溝球軸承16之間跨距對軸系精度的影響，縮短方位裝置的軸向尺寸并降低光電跟蹤儀的高度，更重要的是提高方位裝置的橫向支承剛度，改善光電跟蹤儀的機(jī)械特性和抗彎能力，特別是改善光電跟蹤儀抵抗艦船的搖擺和傾斜以及艦炮高速調(diào)舷或射擊所產(chǎn)生的劇烈的橫向沖擊振動的能力。在本優(yōu)選實(shí)施例中，方位基座1、隔圈9和刻度環(huán)11的材料均為鑄鋁ZLl 14A，方位聯(lián)接盤2、方位軸4、內(nèi)軸承座6和軸承轉(zhuǎn)接座10的材料均為合金鋼40CrMMoA，屏蔽隔圈 13采用厚度為Imm的軟磁合金1J50制作，其余零件的材料均為45鋼。力矩電機(jī)14的型號為J300LYX001，旋轉(zhuǎn)變壓器12的型號為J320XFS004。角接觸球軸承5的型號7022AC/P4/ DBB，深溝球軸承16的型號為61^6/P42。外支承軸承3所選深溝球軸承的型號為61856/ P52。此外，在本發(fā)明中，外支承軸承3還可以采用其他類型的向心軸承，如角接觸球軸承，其內(nèi)圈與方位聯(lián)接盤2固連，外圈與軸承轉(zhuǎn)接座10為間隙配合且軸向不固定，或者內(nèi)圈或外圈無擋邊圓柱滾子軸承，其內(nèi)外圈分別與方位聯(lián)接盤2和軸承轉(zhuǎn)接座10固連，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置，包括含有靜止部分、轉(zhuǎn)動部分以及兩者之間相連的多個軸承、旋轉(zhuǎn)變壓器[12]和力矩電機(jī)[14]，其特征在于在所述靜止部分中，內(nèi)軸承座W]固連在方位基座[1]的中心通孔內(nèi)，軸承轉(zhuǎn)接座[10]大間隙套在內(nèi)軸承座W]的上段且軸承轉(zhuǎn)接座[10]的外側(cè)與方位基座[1]固連；在轉(zhuǎn)動部分中，方位聯(lián)接盤[2]同軸固連在方位軸W]的上端面；所述方位聯(lián)接盤[2]和內(nèi)軸承座[6]均帶有中心通孔；所述方位軸W]同軸套在所述內(nèi)軸承座W]的外部且使方位聯(lián)接盤[2]與軸承轉(zhuǎn)接座[10]實(shí)現(xiàn)端面接觸；在所述方位軸[4]與所述內(nèi)軸承座[6]形成的環(huán)形空間中，由上至下依次安裝一對背靠背的角接觸球軸承[5]、支承隔圈[17]和深溝球軸承[16]；支承隔圈 [17]的兩個端面分別與背靠背的角接觸球軸承[5]的下端外圈和深溝球軸承[16[的上端外圈接觸；背靠背角接觸球軸承[5]的上、下端內(nèi)圈均與所述內(nèi)軸承座W]固連，上端外圈與所述方位軸[4]固連；深溝球軸承[16]的內(nèi)圈與所述內(nèi)軸承座[6]為間隙配合且軸向不固定，下端外圈通過軸承壓圈[15]與方位軸[4]的下端面壓緊；所述力矩電機(jī)[14]和所述旋轉(zhuǎn)變壓器[12]安裝在所述方位基座[1]和所述方位軸[4]構(gòu)成的環(huán)形空間中，且力矩電機(jī)[14]和旋轉(zhuǎn)變壓器[12]之間設(shè)有屏蔽隔圈[13]，力矩電機(jī)[14]和旋轉(zhuǎn)變壓器[12]的轉(zhuǎn)子均與方位軸W]的外壁固連，力矩電機(jī)[14]和旋轉(zhuǎn)變壓器[12]的定子均與方位基座 [1]的內(nèi)壁固連；在所述軸承轉(zhuǎn)接座[10]與方位聯(lián)接盤[2]之間的環(huán)形空間中安裝外支承軸承[3]，外支承軸承[3]為向心軸承，其內(nèi)圈與方位聯(lián)接盤[2]固連，外圈與軸承轉(zhuǎn)接座 [10]為間隙配合且軸向不固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置，其特征在于所述屏蔽隔圈[13]采用厚度為0. 5mm 3mm的軟磁合金1J50制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置，其特征在于 在方位聯(lián)接盤[2]與軸承轉(zhuǎn)接座[10]的接觸面上設(shè)有相互共軛的環(huán)形槽和環(huán)形臺并組成徑向迷宮式密封結(jié)構(gòu)[18]，所述環(huán)形槽內(nèi)涂滿潤滑脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置，其特征在于所述外支承軸承[3]選用深溝球軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種安裝于艦炮托架上的光電跟蹤儀方位裝置，包括含有方位基座、內(nèi)軸承座與軸承轉(zhuǎn)接座的靜止部分、含有方位軸與方位聯(lián)接盤的轉(zhuǎn)動部分及兩者之間相連的多個軸承、力矩電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器；內(nèi)軸承座和方位軸采用角接觸球軸承和深溝球軸承聯(lián)接且內(nèi)軸承座安裝在方位基座內(nèi)；方位聯(lián)接盤與軸承轉(zhuǎn)接座分別固聯(lián)在方位軸與方位基座的上端且兩者之間設(shè)有外徑較大的外支承軸承。本發(fā)明不僅縮短了方位裝置的軸向尺寸且提高了光電跟蹤儀的橫向支承剛度和抗彎能力，而且改善了光電跟蹤儀抗搖擺傾斜和橫向沖振的能力；同時具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、可靠性高，控制特性優(yōu)良的特點(diǎn)，還可推廣用于多種載體或安裝位置的其他同類跟蹤設(shè)備。
文檔編號G05D3/12GK102508496SQ20111030529
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者崔海云, 王虎, 胡博, 郭渝琳, 陸培國, 馬優(yōu)恒 申請人:中國兵器工業(yè)第二○五研究所