大型地平式望远镜的方位轴系支撑结构

发布时间：2019-07-21 07:56

【摘要】：设计了用于2m口径望远镜的方位轴系支撑结构。通过对比大型地平式望远镜方位轴系的典型支撑结构,拟定了由向心球轴承和大接触角推力球轴承集成的一体化轴系支撑方案以及相应的轴承结构参数。依据Hertz接触理论并采用AYSYS有限元软件对60～85°不同原始接触角下的静载荷特性参数进行了理论计算和非线性仿真分析验证,结合加工工艺设计了85°接触角的推力球轴承结构。研制成功了直径为1 500mm轴承样机,其轴向跳动为0.009mm,径向跳动为0.006mm,最大空载启动摩擦力矩为30N.m,承载能力优于30t。该项设计为大型望远镜高精度方位轴系的研制提供了可靠的设计依据和技术途径。
【图文】：

术基矗２典型方案分析由于大型望远镜方位轴系具有大承载重量、高运动精度和良好的稳定性等特殊要求，通用的推力球轴承、推力滚子轴承等的结构尺寸、承载能力和回转精度难以满足其要求，因此国外制造２～４ｍ口径地平式望远镜时方均针对望远镜的性能指标专门设计大型方位轴系支撑方案，如表１所示。由相关资料可见，应用在２～４ｍ口径地平式望远镜方位轴系的支撑方案主要有：２．１三列滚子轴承、双列球轴承等转盘轴承欧洲南方天文台１．８ｍＶＬＴＩＡ辅助望远镜的方位轴系采用了三列滚子轴承，结构如图１（ａ）所示；美国３．５ｍＳＯＲ望远镜的方位轴系采用了双列球轴承，结构如图１（ｂ）所示，这类轴承统称转盘轴承，可同时承担径向、轴向和力矩载荷，但为其增加刚度需要施加预紧力，这会导致滚动体表１典型２～４ｍ望远镜方位轴系支撑方案［３－９］Ｔａｂ．１Ｔｙｐｉｃａｌ２－４ｍｔｅｌｅｓｃｏｐｅａｚｉｍｕｔｈｂｅａｒｉｎｇｓｃｈｅｍｅ［３－９］望远镜方位轴支撑方案１．８ｍＶＬＴＩＡ三列圆柱滚子轴承２．０ｍＬＴ液体静压轴承３．５ｍＮＩＴ轴向为液体静压轴承，径向为角接触球轴承３．５ｍＳＯＲ双列球轴承３．５ｍＴＮＧ液体静压轴承４．１ｍＳＯＡＲ带有径向密珠球轴承的高接触角推力球轴承一体化设计４．２ｍＤＣＴ带有径向密珠球轴承的高接触角推力球轴承一体化设计发生滑动，进而增大摩擦，使驱动电机和伺服控制的设计难度增高。图１转盘轴承Ｆｉｇ．１Ｔｕｒｎｔａｂｌｅｂｅａｒｉｎｇｓ图２轴向液压轴承Ｆｉｇ．２Ａｘｉａｌｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ２．２轴向液体静压轴承这类轴承应用于２ｍＬｉｖｅｒｐｏｏｌ望远镜和３．５ｍＴＮＧ

ｅａｒｉｎｇｓｃｈｅｍｅ［３－９］望远镜方位轴支撑方案１．８ｍＶＬＴＩＡ三列圆柱滚子轴承２．０ｍＬＴ液体静压轴承３．５ｍＮＩＴ轴向为液体静压轴承，径向为角接触球轴承３．５ｍＳＯＲ双列球轴承３．５ｍＴＮＧ液体静压轴承４．１ｍＳＯＡＲ带有径向密珠球轴承的高接触角推力球轴承一体化设计４．２ｍＤＣＴ带有径向密珠球轴承的高接触角推力球轴承一体化设计发生滑动，进而增大摩擦，使驱动电机和伺服控制的设计难度增高。图１转盘轴承Ｆｉｇ．１Ｔｕｒｎｔａｂｌｅｂｅａｒｉｎｇｓ图２轴向液压轴承Ｆｉｇ．２Ａｘｉａｌｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ２．２轴向液体静压轴承这类轴承应用于２ｍＬｉｖｅｒｐｏｏｌ望远镜和３．５ｍＴＮＧ望远镜，，原理如图２所示。其摩擦低，功耗小，传动效率高，油膜有良好的抗振性能和误差补１５１０光学精密工程第２０卷
【作者单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;
【基金】：中科院三期创新工程专项资金资助项目
【分类号】：TH751

【参考文献】