GD-220光电经纬仪轴系的精度分析

　　1　引　言

　　GD-220光电经纬仪是光电测量系统中的关键设备,为车载机动站。分析其轴系精度是十分必要:一是轴系的精度与整台仪器的精度有着密切的关系,甚至起着决定性的作用;二是轴系的精度是轴系机械结构设计的重要依据。

　　2　轴系的精度指标

　　精密仪器或精密机械中的轴系在旋转过程中要求有较高的回转精度。实际上,由于轴系零件的加工误差、配合间隙、温度和润滑剂的变化、摩擦、磨损以及弹性变形等因素的影响,轴系中旋转件的回转轴线不可能始终在空间保持一定的位置,即使最精密的轴系其主轴回转轴线的位置也多少有些变动。此变动量愈小,则轴系的回转精度愈高。所以,可以用主轴回转轴线的位置变动量(主轴的回转误差)来表征轴系的回转精度。

　　为了评定主轴回转误差,需要建立主轴理想回转轴线与转轴平均轴线的概念。理想回转轴线是人为为轴系的回转主轴所假定的一条没有回转误差的回转轴线。实际中是没法确定它的位置,为此就用转轴平均回转中心线(转轴平均轴线)来代替。转轴平均轴线相对于轴系中的非转动件的位置是固定的。在大多数情况下,它应当同轴系中非转动件的配合面的几何轴线重合。

　　根据相对运动的观点来处理主轴实际回转轴线在其旋转过程中位置变动的各种情况,可以认为:在任何瞬时,轴系的主轴一方面绕自己的回转轴线旋转,另一方面此回转轴线还同主轴一起相对另一条称之为理想回转轴线的轴线作轴向的、径向的和倾角的运动。因此主轴实际回转轴线的变动可以分为:纯轴向的窜动ΔS、纯径向移动ΔC0、纯角度摆动Δγ如图1。

　　2.1　主轴的轴向窜动误差ΔS

　　这是主轴回转误差的轴向分量,它沿主轴转轴平均轴线的方向来量度,反映了轴系的轴向回转精度。主轴的轴向窜动误差越小,则表明轴系的轴向回转精度越高。

　　2.2　主轴的置中误差ΔC

　　在主轴旋转的任一轴向位置上,主轴实际回转轴线的纯径向位移与由主轴轴线角度摆动所引起的主轴轴心的径向偏移之和就是主轴在该位置的置中误差,即

　　ΔC =ΔC0+ li·Δγ, (1)

　　式中li为主轴该位置之截面到位于摆动角顶点处的主轴端面的距离。

　　表明主轴轴线对转轴平均轴线的径向偏移程度。

　　2.3　主轴的晃动误差Δγ

　　主轴实际回转轴线对转轴平均轴线的纯角度摆动量Δγ称为主轴的晃动误差,也称作轴系的定向误差。表明主轴实际回转轴线对给定方向的偏离程度。

　　3　GD-220光电经纬仪轴系的精度分析

　　GD-220光电经纬仪垂直轴系主要提供仪器在水平方向上的运动控制,完成方位上对目标的捕获和高精度跟踪。在垂直轴系的设计中,应用刚性基座平面的设计思想,采用传统的平轨道轴系结构。在轴系中,以分布在直径较大的一圈钢球和与之接触的上下止推轴承滚道平面承载和导向,并以分布在直径较小的一圈钢球和与之接触的径向轴承滚道定中心,使定中心面与承载面分开,且利用滚动摩擦形式,转动灵活。具体的结构尺寸参数如表1。