极轴式望远镜赤经轴系设计.pdf

机械设计与制造
第6期
2
Machinery Design Manulacture
2010年6月
文章编号:1001-3997(2010)06-0022-01
极轴式望远鏡赤经轴系迓计
宋
陈宁施龙
(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033
Equatorial telescope polar axis shaft design
SONG Yun-duo, CHEN Ning, SHI Long
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
v2ゆ
摘要]极勧式塑远镜由于赤轻轴保持与地球转速同步,星体在望远镜视场里没有相对转动,也没て
有天顶亩区的突出优点,使得世界上现存的5m以下的望远镜中,相当一部分米用了权轴式结杓。研制的3
XX型极轴式望远鏡,赤经轴系采用了轴向止推和径向支撑的过定位方式,钢球与滚道过盈装配[过盈(5
0)um],达到了较高的轴系精度(小于6”)
关键词:极轴式;赤经轴;轴系
[Abstract ]As he equid telescopes polar ais tuming at the Earh rotation speed, star n the
A telescope fieid of viec is no relative rotation and no problem observing sources at zenith. In wieu of thes
3 adantages, ust ef the existing large telescopes in the orld s select this struclure. We hawe deueloped tr y
A telescope polar awis. Axidd ball thrust bearing design and radia ball bearing design was chosen, all the bad s
s was tight cased(5-10)um. l design achieve the best pefformance( 6)
ma- Key words: Polar axis; Equatorial telescope; Shaft
、か、かかsか、へか、か、か、ののD参かど、、、数、かかの、D、のPー、かDトpDいDいッ、o、pふ
中图分类号:TH12文献标识码:A
端面止推轴
1前言
在天文规测中,不少望远镜都采月柲轴式跟琮架结构,是由
于赤经轴保持与地球转速同步,星体在远镜视场里没有相对转
动,也没有天顶盲区。控制枓对简单。研制的XX型极轴式望远
へ伦向支撑轴系
镜,赤经轴系采用了轴向止推和径向支撑复合轴系,取得了很好
的效果,如图I~图4所示。
办
?3赤经轴轴系
北极
水y前
赤道面
地球
地球自转
图极轴跟踪槊原理示意
精密轴
图4赤经系统效果图
过睦
M光栅
又4矿
限位组件zか
调平组件
へF※
?2赤经系统.总图
图5赤经轴受力分析
来稿日期:2009-08-29
第6期
宋云夺等:极轴式望远镋赤经轴系设计
赤经轴系受力状态,如图5所示。赤经轴系在回转时处于倾
于是:nu
斜状念,与水平面成40°夹角,受力点在两轴承支撑点外端
12=2.63×10°Ncm2
已知
许川だ应力[ol=4x10N(en2比较,
赤经轴系总受力
0m=2.63X10N/cm*<[o,=4x10'nem'
W=3700kg
所以赤经轴系中径滚珠轴承的强度足够
受力点与炳支撑点蹰距离分别为
轴向止推轴承的计算
L=224mL=520rm
预选钢球直D=12mm
各支撑点受力平衡方程
3.1钢球个数Z的确定
F1ーF2-W*sin50=0
钢球个数Z可按下式确定
180
W?cos509-R3=0
(3)
Ifixi-wsins0(i+L)=0
解得F=3946kg,F2=188kg,F3=2314kg
式中:t隔离两孔中心的距离,=I6mn;
2径向支撑轴承的计算
D。轴承中心节圆直径,Dn=c620m
2.1单列钢球个数
代人数据讨算得z12」.7
按图纸实际设计,钢球5排,每排72个,7=72x5=360
由计算得知径向F处受力最大,约为4000g。需对F处应
力校核。在B处共设计14排钢珠,以增加轴承的承载的能力。轴
3.2每个钢球的承載能力
8.26l
承参数如下,
0.8Z0.8×360
径向轴承球直径d1=12
3.3强度验算钢球直径
轴承内环轨道面直径d2=348mm
cc
钢珠之间间隙C=9r
式中:a-负竹情况系数,静载荷取1;轻徽冲击力取1~l.2:;中等
单排球的数量为
冲击力取1.3~1.8;大冲击力及変动載荷取1.8-2.5;&2一7作
z=m(dt+dk)=50个
时间系数,轴承工作时间为1000小时取1:2500小耐取
示意图,如图6所示。
1.32;5000小时取1.62:10000小时取2;c一滚珠材料的许
用负荷强度,约为(80-100 katin2
这里取a1=2,02=2,c=90,计算得
D,=96.1rnm
所以选滚珠直径D。=12m,足满足要求的。
34钢球的接触应力的计算
式中:0一每个钢球的承载能力;一轴承钢的弹性模数,钢球材
料(r15,淬硬至HRC65;E=2.16x10Wem2;R一钢球半径。
图6径向轴承珠扑部
则m=038886
2.2单个钢球承受的最大压力
赤经轴F处共14排钢球每排50个,轴承在F作用下,单
1.83X10N/cm个钢球承受的最大压力
4结论
5x×4000
285.7N
赤经轴系采用了轴向止推和径向支撑的过定位方式,钢球与
KI METZ
700
滚道过盈装配[过盈(5~10)um],达到了较高的轴系精度(小于
K1点最大接触压应力
环滚道是圆柱形,最大接触压应力在K点,如6°)。并在实际应用中取得了很好的效果。
参考文献
?6所示,应力为:
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A
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