被动式半捷联稳定平台抗高过载结构设计

魏晓凯 李杰 郑涛 张樨 冯凯强 钱海宁

魏晓凯, 李杰, 郑涛, 张樨, 冯凯强, 钱海宁. 被动式半捷联稳定平台抗高过载结构设计[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(7): 075102. doi: 10.11883/bzycj-2018-0064
引用本文: 魏晓凯, 李杰, 郑涛, 张樨, 冯凯强, 钱海宁. 被动式半捷联稳定平台抗高过载结构设计[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(7): 075102. doi: 10.11883/bzycj-2018-0064
WEI Xiaokai, LI Jie, ZHENG Tao, ZHANG Xi, FENG Kaiqiang, QIAN Haining. Design of anti-high-overload structure of passive semi-strapdown stabilization platform[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(7): 075102. doi: 10.11883/bzycj-2018-0064
Citation: WEI Xiaokai, LI Jie, ZHENG Tao, ZHANG Xi, FENG Kaiqiang, QIAN Haining. Design of anti-high-overload structure of passive semi-strapdown stabilization platform[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(7): 075102. doi: 10.11883/bzycj-2018-0064

被动式半捷联稳定平台抗高过载结构设计

doi: 10.11883/bzycj-2018-0064
基金项目: 国家自然科学基金项目(51575500, 50905169);国防基础科研项目(B3320132012);武器装备探索研究项目(7131017);山西省“1331工程”
详细信息
    作者简介:

    魏晓凯(1992- ),男,博士研究生,weixiaokai1128@163.com

    通讯作者:

    李 杰(1976- ),男,博士,教授,Lijie@nuc.edu.cn

  • 中图分类号: O389; O39

Design of anti-high-overload structure of passive semi-strapdown stabilization platform

  • 摘要: 针对制导炮弹内部半捷联稳定平台在只有轴承承担高过载时,轴承容易被破坏的问题,设计一种基于对顶半球的半捷联稳定平台抗高过载结构。以半捷联稳定平台工作原理和抗高过载设计要求为基础,设计了基于对顶半球的抗高过载结构,选择所用材料,进行有限元仿真分析;最终制造出该结构并进行地面半物理试验验证。仿真与试验结果表明,半捷联稳定平台在受到高过载时,该结构能起到有效的防护作用,大大减小了轴承的轴向受力,保证了轴承的正常运转,可以确保稳定平台的有效测量。惯性测量系统稳定可靠工作时所承受的过载可达11 000g,具有一定的工程应用价值。
  • 图  1  被动式半捷联稳定平台组成原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of the semi-strapdown roll stability platform

    图  2  半捷联稳定平台运动简图

    Figure  2.  The motion diagram of the semi-stapled platform

    图  3  抗高过载结构示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of anti-high overload structure

    图  4  对顶半球结构示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of counter-top hemisphere

    图  5  前压螺与前半球示意图

    Figure  5.  Schematic diagram of front pressure screw and forward hemisphere

    图  6  前压环示意图

    Figure  6.  Schematic diagram of back pressure volution

    图  7  轴承嵌套结构示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of bearing nested structure

    图  8  半球结构有限元模型

    Figure  8.  Finite element model of hemisphere structure

    图  9  网格划分

    Figure  9.  Meshing

    图  10  前半球在不同载荷作用下的形变量分布云图

    Figure  10.  The distribution of deformation of the front hemisphere under different loads

    图  11  12 000g作用下后半球的变形量分布云图

    Figure  11.  Deformation distribution of the posterior hemisphere under the action of 12 000g

    图  12  冲击试验现场图

    Figure  12.  Impact test site

    图  13  标准传感器反馈冲击信号图

    Figure  13.  Shock signal of standard sensor

    图  14  过载后抗高过载结构各部件状态图

    Figure  14.  Each part of anti-high-overload of structure after overload

    图  15  11 000g过载下MIMU加速度传感器输出电压曲线

    Figure  15.  Output voltage curves by accelerometer of MIMU at 11 000g

    图  16  11 000g过载下MIMU陀螺仪输出电压曲线

    Figure  16.  Output voltage curves by gyroscope of MIMU at 11 000g

    表  1  模型材料的基本属性

    Table  1.   The basic properties of the model material

    材料密度/(kg·m−3)弹性模量/GPa泊松比屈服强度/MPa切变模量/GPa
    45#钢7 8502060.26935579.4
    30CrMnSi7 8502100.28 80082
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    表  2  不同轴向过载作用下载荷力分布情况

    Table  2.   Load distribution under different axial overload

    序号过载/g载荷力/N
    1 5 000 49 000
    2 8 000 78 400
    310 000 98 000
    412 000117 600
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    表  3  不同载荷下前半球的轴向变形量(μm)

    Table  3.   Axial deformation of forward hemisphere at different loads (μm)

    5 000g8 000g10 000g12 000g
    56.7990.86113.58136.29
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    表  4  轴承游隙

    Table  4.   Bearing clearance

    轴承类型公称内径/mm游隙等级(C0或CA级)/μm
    最小最大
    深沟球轴承 6~10213
    角接触球轴承30~50917
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-05
  • 修回日期:  2018-09-09
  • 刊出日期:  2019-07-01

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