Файл: Ковалев М.П. Динамическое и статическое уравновешивание гироскопических устройств.pdf

роизолирующие свойства механической системы, влияние гиро­ скопического эффекта и диапазон возможных угловых скоростей роторов во время уравновешивания. Как показали исследования, нельзя изготовить универсальную механическую систему, опти­ мальную для ректоров различного типа. На выбор механической системы влияет система привода ротора, диапазон требуемых частот вращения, соотношения моментов инерции ротора, масса ротора и его габариты.

К механическим системам как к измерительным преобразо­ вателям предъявляются следующие требования:

1)линейность характеристики преобразования;

2)обеспечение минимальной рассеиваемой энергии для полу­ чения высокой пороговой чувствительности;

3)отсутствие резонансных явлений в рабочем диапазоне частот;

4)обеспечение минимальной параметрической чувствитель­

ности.

М е х а н и ч е с к а я с ис т е ма , о б е с п е ч и в а ю щ а я р о т о р у пять с т е п е н е й с в о б о д ы

Уравнения движения ротора такой системы (рис. 7.3) сле­ дующие:

M z 0-{-2c0z 0=Oi

l y —ju)a-\-2c2Py —mpurz1sin ui; /а-)-7(оу-|-2с1/2а=тріи22:і cos ui.

102

12 [/ (C1 + C2) ± V"/2 (Ct — C2)2 + 4ClC2/2]

Наиболее простая конструкция системы получается при ре­ зиновых опорах ротора. Как показал опыт эксплуатации балан­ сировочных машин с резиновыми опорами, такие системы под­ веса молено использовать только для балансировки роторов ги­ роскопов с собственным приводом. Простота конструкции является основным достоинством этой системы подвеса.

Ранее было показано, что система подвеса работает устой­ чиво при со2/<Ша<Ссо. В этом случае центр колебания при изме­

нении угловой скорости ротора меняется мало и поэтому легко получить хорошее разделение плоскостей уравновешивания. Для уменьшения собственной частоты колебания системы с ротором применяют резину с малой жесткостью. Трудно изготовить резиновые опоры с малой жесткостью в направлении осех ОХ и OY и большой жесткостью в направлении оси OZ. Осевые коле­ бания сильно ухудшают работу системы и она не дает хорошего разделения плоскостей уравновешивания. Старение резины при­ водит к изменению всех основных параметров, что затрудняет использование машины. К недостаткам системы относится так-

же невозможность применения ременного привода, так как ремень будет сползать с ротора.

М е х а н и ч е с к а я с ис т е ма , о б е с п е ч и в а ю щ а я р о т о р у ч е т ыр е с т е п е н и с в о б о д ы

Опоры ротора в данном случае (рис. 7.4) выполнены в виде стержневых пружин. Пружинный подвес при отсутствии осевых перемещений дает ряд преимуществ перед резиновыми опорами.

сказываются на процессе уравновешивания, так как жесткость в осевом направлении велика.

Этот вариант системы подвеса можно рекомендовать для роторов, уравновешиваемых с собственным приводом.

104

Уравнения движения ротора, имеющего четыре степени сво­ боды, следующие:

Мхц-\-2с2х й = триг sin ші;

Му0-\-2с1у0=трш2cos ші;

/у — /ша-f 2c2l2\ = mpu>2z l sin arf;

/а -f- /coy -)- 2c1Z2a = трш2г 1cos wt.

Данная система (рис. 7.5) является самой распространенной. Она проста в исполнении, может применяться для различных типов роторов и с различными видами привода. Наиболее рас­ пространена конструкция, изображенная на рис. 7.5, в, где пру­ жины подвеса работают на растяжение. Применяются и такие варианты системы, когда пружины работают на сжатие (напри­ мер, А-21).

Степень свободы в осевом направлении и трудность получе­ ния большой жесткости в вертикальной плоскости у таких систем ограничивает диапазон возможных угловых скоростей во время уравновешивания. .

Если пружины подвеса работают на сжатие, то^трудно обес­ печить достаточно низкую собственную частоту колебания си­ стемы, так как нельзя брать пружины с малой жесткостью из-за возможности получения неустойчивой системы.

Уравнения движения ротора с тремя степенями свободы сле­ дующие:

M zo-\-2c0zü = O;

Му0 -\- 2схуй — т рш2 cos wt;

/а-|-/шу-|-2с,1/2а = трш2;г1 cos о/.

105

Частные решения уравнений

2cji — lbfl

S)

Рис. 7.5. Механическая система, обеспечивающая ротору три степени свободы:

Собственные частоты

р о т о р у д в е с т е п е н и с в о б о д ы

Одним из методов устранения влияния осевой вибрации является увеличение жесткости системы в осевом направлении. Это можно получить, если устранить из»конструкции, изобра­ женной на рис. 7.5, в, пластинчатые пружины 3. На рис. 7.6, в показана такая конструкция системы подвеса. Ее можно реко-

106

мендовать для уравновешивания роторов гироприборов вне кор­ пуса, якорей самолетных генераторов, двигателей и электромашиігных усилителей.

Рис. 7.6. Механическая система, обеспечивающая ротору две степени

свободы:

а—динамическая схема подвеса ротора; 6— график зависимости положения центра колебаний от угловой скорости; в— конструкция системы подвеса; / — пластинчатая пружина; 2 — ротор

Уравнения движения ротора с двумя степенями свободы сле­ дующие:

М у 0-\-2с1у0=трш2 cosut;

7a-j-/(oy-j-2c1/a=mpo3221 cos wt.

Частные решения уравнений

Собственные частоты

2сх 2с,/2-

иУ0' м

107

М е х а н и ч е с к а я с и с т е м а с г о р и з о н т а л ь н ы м

Данная система разработана на основе анализа недостатков других систем. В этой системе устранено влияние осевой вибра­ ции на ее работу.

Положение датчиков можно изменять, подбирая их нанвыгоднейшее расположение на оси ротора. Система содержит наи­ меньшее число промежуточных элементов между ротором и дат­ чиком, что позволяет измерять колебания ротора с меньшим искажением. Положительным также является возможность рас­ полагать массы опор и пружин симметрично относительно цент­ ра массы ротора.

Как показали экспериментальные исследования, такая систе­ ма может успешно использоваться для уравновешивания якорей электрических машин и роторов гироскопов с приводами различ­

М е х а н и ч е с к а я с ис т е ма , о б е с п е ч и в а ю щ а я р о т о р у о д н у с т е п е н ь с в о б о д ы

Данная система (рис. 7.7) применяется в балансировочных машинах, использующих механическое исключение влияния плоскостей уравновешивания. При электрических методах ис­ ключения влияния плоскостей уравновешивания обычно ее не применяют.

Рис. 7.7. Механическая система, обеспечивающая ротору одну степенр свободы:

а — динамическая схема подвеса ротора; б — конструкция системы

108