Файл: Теория и практика балансировочной техники..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 295

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Максимальные значения суммарной реакции

 

•Мл:, „„„со 2

 

 

 

 

 

f m a x = G +

ШУ

 

 

 

(17)

Для ротора с абсолютно жесткой осью значение реакций

определяется из выражения

 

 

 

 

 

 

 

 

Fmax = G +

МхШах(д\.

 

 

 

(18)

Для сравнения гибкой и жесткой

оси рассмотрим

пример.

Для гиромотора гирокомпаса «Курс-4»

при

допуске

на оваль­

ность внутреннего кольца 2 мкм

Ximax

 

=

1 мкм, частота подпры­

гивания ©і равна удвоенной частоте

вращения:

 

 

 

со, = = 4000

 

1/сек.

 

 

 

Частота

собственных колебаний

coo ~

100

гц — 628

1/сек, вес

G = 2,2 кгс.

 

 

 

 

 

 

 

 

При этих данных по формуле

(17)

найдем

 

 

 

 

F m a x = 2,2 кгс + 0,096

кгс.

 

 

 

Для жесткой оси по формуле

(18)

 

найдем

 

 

 

 

jF m a x = 2,2 кгс + 3,6

кгс.

 

 

 

В данном случае преимущества гибкой оси по уменьшению

реакций очевидны.

 

 

 

 

 

 

 

Наконец,

посмотрим, как влияет

овальность

вращающихся

колец подшипников на реакции,

если

концы

оси

«подпрыгива­

ют» из-за овальности в разные стороны на одинаковые величины по гармоническому закону. На рис. 2 штриховыми линиями по­ казаны перемещения опор и момент су, вызванный этим пере­ мещением.

Считаем, что

у

=

Ymax sin со і ^. Используя

левую часть урав­

нений движения

(12)

ротора, получим

 

 

 

Jaa

Яр + са = 0;

 

 

]

 

J J3 + #<х + с|3 =

— vm a x csinco,/. |

Установившееся движение ротора описывается частными ре­

шениями уравнений

 

(19):

 

 

 

 

 

а(/) =

 

 

YmaxtfG^

 

c o s

W i / ;

 

 

/ | с й * — 2 / / с о 2 — # 2 с о 2 + с1

 

 

 

 

V

c(J

со?— с)

 

 

6(0 =

 

Y m a x

1 э

1

'

sin со,/.

J23(o*— 2J3m\ — Н2и\ + с2


Тогда проекции момента реакций найдем из выражений (20), умноженных на коэффициент жесткости с. В данном случае ре­ акции в опорах могут также значительно уменьшаться при опре­ деленных параметрах гиромотора.

Выводы, сделанные в отношении реакций опор при непо­ движных опорах, могут быть распространены и на случай срав­ нительно массивного подвижного основания.

Поведение ротора с гибкой осью при угловых колебаниях из-за динамической несбалансированности и отклонений геомет­ рической формы подшипников на сравнительно легком подвиж­ ном основании, например, в кардановом подвесе, требует от­ дельного рассмотрения.

ЛИТЕРАТУРА

1.Ковалев М. П., Моржаков С. П., Терехова К. С. Динамическое стати­ ческое уравновешивание гироскопических приборов. М., изд-во «Машинострое­ ние», 1965.

В. И. МОЛОДНИЦКИЙ, Н. П. ЗАХАРОВ.

УРАВНОВЕШИВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Для уравновешивания прецизионных роторов в последнее время в СССР и за рубежом ведутся работы по использованию оптических квантовых генераторов (ОКГ). В СССР в этой обла­ сти ведутся работы в МАТИ ПО].

По сообщениям печати в настоящее время целым рядом за­ рубежных фирм разрабатываются промышленные лазерные ус­ тановки для уравновешивания быстровращающихся роторов.

Рассмотрим некоторые особенности двух известных режимов работы ОКГ в практике уравновешивания роторов. В случае естественной генерации мощность излучения ОКГ лежит в пре­

делах 105

вт.

Принимая

диаметр

фокального пятна

равным

200 мкм,

получим величину

плотности потока излучения

3,2 X

X Ю8 вт/см2.

Эта цифра относится к неподвижной мишени. При

вращении уравновешиваемого ротора со скоростью 6000

об/мин,

диаметром 50

мм при длительности

импульса ОКГ 0,5 мсек из­

лучение распределяется на полосе длиной 8 мм и шириной, рав­ ной диаметру фокального пятна. При этом плотность потока излучения будет иметь порядок 6- 106 вт/см2. Такая величина плотности потока приводит к низкой эффективности съема ве­ щества с поверхности вращающегося ротора. Это объясняется тем, что значительная часть энергии отражается от обрабаты­ ваемой поверхности [10], а большая часть поглощенной идет на нагрев близлежащих к облучаемой поверхности областей. Облу-

19 Зак. 600

289



чаемая поверхность при этом может оплавляться без выброса вещества. Масса удаляемого за один импульс вещества при ско­

рости вращения ротора 20 тыс. об/мин

уменьшается по сравне­

нию с массой удаляемого вещества из

неподвижной мишени

в 7—8 раз и имеет порядок 0,5—1 мг для латуни [8].

К настоящему времени моноимпульсный режим работы ОКГ

достаточно

изучен [2], [4], [5], [7], [9] и нет серьезных препятствий

для создания промышленного образца

ОКГ с энергией в моно­

импульсе

порядка

5—10 дж. При

энергии

в моноимпульсе

10 дж, длительности

его 0,1 мксек и диаметре

фокального пятна

200 мкм мощность и плотность потока излучения будут соответ­ ственно равны 50 Мет и 3,2 - 1 0 й вт/см2 практически при любой скорости вращения облучаемого ротора. При столь высокой плотности потока излучения механизм теплопроводности играет несущественную роль и вся энергия излучения идет на испаре­ ние вещества [1], тем более, что при плотности потока свыше 1010 вт/см2 коэффициент облучаемой поверхности пренебрежимо

мал [3]. Однако при этом

существенную роль может играть эф­

фект поглощения излучения ОКГ вблизи поверхности вследствие

газодинамического движения нагреваемого

вещества [6].

 

В

моноимпульсном режиме энергия в 1 дж теоретически со­

ответствует 0,16 мг испаренного вещества

для железа, никеля,

хрома

[13]. Практически,

вследствие указанной

причины,

полу­

чали

в 3—4 раза меньшее

значение удаляемого

вещества.

 

Эффект

экранировки

обрабатываемой

поверхности

можно

уменьшить

расфокусировкой, т. е. смещением фокуса объектива

ОКГ в глубь вещества. Тем самым можно снизить плотность по­ тока излучения и уменьшить скорость движения зоны непрозрач­ ности от поверхности вещества [12] таким образом, чтобы за время действия импульса излучения практически вся энергия локализовалась внутри обрабатываемой мишени.

Представляется возможным также использовать режим ра­ боты ОКГ с медленным выключением потерь [2], [7], [9], [11], [14]. При этом генерируется серия мощных пичков излучения об­ щей длительностью порядка нескольких микросекунд, причем длительность каждого пичка составляет 0,1—0,2 мксек, а период следования равен 0,5—1 мксек [9]. При данном режиме возмо­ жен такой эффект, когда энергия каждого пичка будет локали­ зована внутри обрабатываемой мишени, произойдет выброс ве­ щества, а затем расширение продуктов выброса до прозрач­ ности.

Современное приборостроение требует высокого качества

уравновешивания роторов. Если принять величину остаточной

неуравновешенности

равной 0,0005 гсм2, то при диаметре

ротора

50 мм и расстоянии

между плоскостями уравновешивания

10 мм

это соответствует величине остаточной массы 0,2 мг. При макси­

мальной энергии

излучения

10 дж в режиме с

переключением

добротности с

учетом того,

что 80% энергии

абсорбирует-

290


ся продуктами испарения, получим удаляемую массу 0,3 мг. По­ лагая, что на один ротор целесообразно затратить не более 100 импульсов, получим начальную неуравновешенную массу по­ рядка 30 мг, что соответствует начальной неуравновешенности 0,075 гсм2. При этом 10—11 импульсов будет произведено с мак­ симальной энергией и 1—2 — с энергией, регулируемой в соот­ ветствии с измеренной величиной неуравновешенной массы.

На основании анализа современных измерительных средств, используемых при уравновешивании, и лазерных технологиче­ ских установок можно сделать вывод о том, что вопрос создания компактной промышленной установки для уравновешивания с помощью ОКГ не может быть решен простым их соединением. Создание такой установки предъявляет свои специфические тре­ бования как к измерительной части, так и к самому ОКГ.

Измерительная часть прежде всего должна обладать малым порогом нечувствительности. Имея в виду остаточную неуравно­ вешенность порядка 0,0005 гсм2, можно положить порог нечув­ ствительности равным 0,0001 гсм2. Необходимо также, чтобы информация о величине и месте неуравновешенной массы выда­ валась в виде, удобном для последующей обработки с целью синхронизации излучения ОКТ и регулировки импульсной энергии.

Для уравновешивания должна быть предусмотрена плавная регулировка энергии в импульсе в соответствии с величиной не­ уравновешенной массы. К ОКТ предъявляются требования по стабильности выходной энергии излучения, которая должна быть в пределах 10—15%. Кроме этого, должна быть преду­ смотрена схема синхронизации, в задачу которой входит свое­ временное включение ламп накачки ОКГ. Точность включения импульсных ламп равна 20—30 микросекунд.

ЛИТЕРАТУРА

1. Афанасьев Ю. В., Крохин О. Н. Испарение вещества под действием излучения лазера. ЖЭТФ, 52, вып. 4, 1967.

2.Балашов И. Ф., Беренберг В. А., Ермаков Б. А. Моноимпульсный режим работы ОКГ на рубине с оптико-механическими затворами. «Оптикомеханическая промышленность», 1968, № 3.

3.Басов Н. Г., Бойко В. А., Крохин О. Н., Семенов О. Г., Склизков Г. В.,

Уменьшение коэффициента отражения мощного лазерного излучения от по­

верхности твердого вещества. ЖТФ , X X X V I I I , вып. 11, 1968.

4.Горланов А. В., Любимов В. В., Петров В. Ф. Исследование моноим­ пульсного ОКГ с управляемым пленочно-жидкостным затвором. ПТЭ, № 6, 1969.

5.Калинин Ю. А., Степанов А. И. Модуляция добротности ОКГ, управ­ ляемого затвором с взрывающейся металлической пленкой. «Оптико-механи­ ческая промышленность», 1968, № 7.

6.Крохин О. Н. Самосогласованный режим нагревания плазмы излуче­ нием оптического генератора. ЖТФ . XXXIV. Вып. 7. 1964.

7.Микаэлян А. Л., Тер-Микаелян М. Л., Турков Ю. Г. Оптические ге­ нераторы на твердом теле. М . , изд-во «Советское радио», 1967.

19*

291