大型精密离心机总精度与主轴电机波动力矩间的频域传递特性研究

　　一、引言

　　惯性导航用大型精密离心机是测试和标定惯性导航仪表的高精度测试设备，研制离心机的主要困难和中心任务是保证测试端的离心加速度的相对误差，即总精度要达到要求的指标10一。影响总精度的因素很多，主轴电机的波动力矩是主要因素之一。本文用离心机整体动力学模型、幻计算离心机总精度相对于主轴电机力矩波动的频域传递特性，从而全面了解在波动力矩的整个频带上波动力矩对总精度的影响。本文所述方法和结果对估算由于电机波动力矩引起的总精度值和修正结构设计或调整结构选材来提高离心机抗力矩波动的能力都有指导意义。

　　二、总精度的计算

　　1.离心机整体动力学方程

　　离心机的力学模型如图1所示，将主轴简化为刚体，其余部分视为弹性体，系统运动的广义座标集q取为

　　2.总精度的表达式总精度用GS表示，其定义式为

　　式中

　　上述各项的意义解释如下:△G;为C;加速度在y方向的投影;△G;，为C;点在y方向的相对加速度与因y(即半径R的变化量)引起的测试点离心加速度变化量的代数和;△G、为由于ey而使重力加速度g进入被测加速度计的部分;△G‘为由峥，在测试点处产生的离心加速度;△G;为由币引起的测试点处离心加速度的变化量;△G冈为测试点处结构弹性变形速度(N:(R))冈q;引起的离心加速度的变化量;△G，为测试点处弹性变形角(N:(R))砂q:引入的重力加速度。

　　为了研究电机波动力矩于对GS的影

　　三、计算结果及分析

　　计算时取p一5%;频率。的范围取0.gPn~6.6Pn，这是因为波动力矩的谐波成份为lpn~6pn，p~25;阻尼阵D(见(4)式)取为对角阵(略去非对角元，即略去辆合阻尼)。其对角元有三部分组成:①自旋方向甲的阻尼系数由(13)式对Q求导即得，②主轴其余五个自由度方向的阻尼系数按同一阻尼比D.加入;③对应弹性广义座标q:，q:的阻尼按同一模态阻尼比D。加入。

　　对n~1~10.884rad/s每隔lrad/s取n个GS的幅频和相频特性.图4一图9示出了n~1、5、10.884rad/s处的幅、相频图。由计算结果可得

　　(1)当n(rad/s，阻尼对幅频特性无离心机避开共振峰工作带来可能.影响，幅频特性为单调下降的曲线，因此，在离心机的低速段，电机波动力矩的低频谐波成份是最有害的；

　　(2)当n>3rad/s，阻尼对幅频特性有影响，特别是对共振峰的高度有显著影响;

　　(3)所有大幅值共振峰都较尖锐，这对离心机避开共振峰工作带来可能.