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

Рис. 1.2. Гнроузел с гиродвигателем переменного тока:

8

1.3. КАРДАНОВЫ ПОДВЕСЫ

Карданов подвес является одним из основных узлов всякого гироскопического устройства с трехстепенным гироскопом.

Каждый карданов подвес (рис. 1.5) включает узел рамы с осями 1, гироузел 2, токоподводы 3 и другие детали. В кардановых подвесах ось внешней рамки может быть расположена или горизонтально или вертикально.

\У

Рис. 1.5. Карданов подвес:

/ — рама с осями; 2 — гнроузел; 3 — токоподводы

Для получения заданной точности работы гироскопических устройств с трехстепенным гироскопом необходимо при сборке кардановых узлов обеспечить соответствующую точность стати­ ческого уравновешивания их относительно осей подвеса, пра­ вильность монтажа шарикоподшипников и осей, минимальные моменты трения и оптимальные осевые люфты в опорах.

Недостаточная точность статического уравновешивания карданова подвеса, большие и непостоянные моменты трения в опо­ рах являются одними из главных причин дрейфа и низкой чув­ ствительности гироскопических устройств.

После сборки и регулировки в каждом кардановом подвесе проверяют осевые зазоры в опорах внутреннего и наружного колец, моменты трения в подшипниках, точность статического уравновешивания, величину контактного давления, надежность

9

контактирования контактных групп токопроводов, качество мон­ тажа и сопротивление изоляции токопроводов.

1.4.ОПОРЫ ВРАЩЕНИЯ

Вопорах современных авиационных гироскопических прибо­ ров и устройств используются главным образом малогабарит­ ные радиальные и радиально-ѵпорные шарикоподшипники [8,

сокочувствительными называют подшипники с минимальным тре­ нием.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки относительно осп подшипника и числа рядов тел качения при­ борные шарикоподшипники по конструкции делятся на четыре группы:

1) радиально-упорные однорядные без внутреннего кольца

ибез сепаратора (насыпные) (рис. 1.6, а);

2)радиальные однорядные (см. рис. 1.6, б);

3)радиальные сферические двухрядные (см. рис. 1.6, в);

4)радиально-упорные (магнетного типа) (см. рис. 1.6, г). Согласно ГОСТу 520—71 все приборные шарикоподшипники

делятся на восемь классов точности (табл. 1.2).

Кроме малогабаритных подшипников качения, в отечествен­ ном и зарубежном приборостроении находят применение так называемые миниатюрные шарикоподшипники и шарикопод­

1.5. НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗВИТИИ ОПОР ГИРОСКОПОВ

В связи с развитием ракетной техники и использованием искусственных спутников Земли, созданием космических кораб-

10

лей и дальнейшим повышением летно-тактических характери­ стик самолетов резко возросли требования к точности и надеж­ ности гироскопических приборов и систем.

Для получения высокой точности и надежности гироскопи­ ческих устройств с минимальным временем готовности и повы­ шенным ресурсом работы потребовалось создание принципиаль­ но новых гироскопов, а также разработка опор (подвесов), на которых вращается ротор гироскопа, и опор, обеспечивающих угловые перемещения гироскопа. Поэтому исследовательская и конструкторская работа по созданию новых конструкций гироскопических устройств ведется в двух направлениях.

Во-первых, исследуются и создаются конструкции новых подвесов ротора и гироузла (гироскопы на газовых опорах, гиро­ скопы с электрическим и магнитным подвесом).

Во-вторых, разрабатываются гироскопы, основанные на ис­ пользовании совершенно новых принципов, например, вибраци­ онные, с жидкостным ротором, лазерные, ядерные и др.

Современные системы автоматического управления полетом и особенно инерциальные системы навигации должны обладать высокой точностью, большой стабильностью параметров, высо­ кой вибрационной и ударной прочностью. Этим требованиям, как правило, не удовлетворяют в достаточной степени интегри­ рующие и дифференцирующие гироскопы, ротор и карданов подвес которых устанавливаются только на подшипники каче­ ния. Для обеспечения указанных требований в последние годы в инерциальных навигационных системах нашли широкое при­ менение так называемые поплавковые гироскопы.

На рис. 1.7.-изображена конструктивная схема поплавково­ го интегрирующего гироскопа. Рамка с ротором гиродвигателя помещается внутри герметически закрытого, строго цилиндри­ ческого кожуха, образуя гироузел, который устанавливается в

И

подшипниках, расположенных в корпусе прибора, и может вра­ щаться вокруг оси X. Корпус прибора также имеет цилиндриче­ скую форму и заполняется тяжелой вязкой жидкостью. Таким образом, гироузел представляет собой как бы поплавок, погру­ женный в жидкость.

При этом подшипники гироузла практически полностью раз­ гружаются и момент трения в них становится ничтожно малой

Рис. 1.7. Схема конструкции поплавкового интегрирующего гироскопа:

величины. При этом должно быть обеспечено правильное цент­ рирование гироузла относительно корпуса прибора. Демпфирую­ щий момент обеспечивается трением цилиндрической поверхности кожуха гироузла о тонкий слой вязкой ' жидкости, находя­ щейся в небольшом зазоре между цилиндрическими поверхно­ стями кожуха »гироузла и корпуса прибора. При этом выбирает­ ся такая жидкость и такая величина зазора, чтобы при всех практически возможных в процессе работы гироскопа скоростях поворота поплавкового гироузла относительно корпуса прибора демпфирующий момент был бы строго пропорционален скоро­ сти поворота поплавкового гироузла, т. е. имело бы место .тре­ ние, пропорциональное первой степени скорости поворота.

Впроцессе эксплуатации происходит автоматическое регули­ рование температуры прибора для того, чтобы поддержать по­ стоянными плотность и вязкость жидкости и сохранять заданное положение центра тяжести поплавкового гироузла и центра дав­ ления относительно оси вращения.

Впоплавковых гироскопах происходит практически полная разгрузка подшипников гироузла, поэтому шариковые подшип-

12

ники в их опорах заменяют другими, например, дисковыми, цапфенными опорами на камнях, торсионными и т. п.

Для уменьшения потерь на трение в опорах вращения гиро­ скопических устройств применяются пневматические или газо­ вые опоры,, которые состоят из цапфы и подшипника (подпят­ ника). Смазывающим веществом в таких опорах является воз­ дух или газ (например, гелий).

Опоры с газовой (воздушной) смазкой разделяются на два основных типа: аэростатические, которые работают с внешним

Рис. 1.8. Схемы конструкций газовых опор:

а — плоская; б — цилиндрическая; в — коническая; г — сферическая

поддувом, и аэродинамические, вращающиеся на газовой подуш­ ке, образующейся за счет подсоса газа.

По форме цапфы и подшипника опоры делятся на плоские, цилиндрические, конические, сферические и так называемые специальные (рис. 1.8). В подшипниках с внешним поддувом избыточное давление, уравновешивающее внешнюю нагрузку, создается за счет подачи сжатого газа (воздуха) в зазор между цапфой и подшипником. Такой подшипник обладает несущей способностью при любой относительной скорости поверхностей цапфы и подшипника.

Газовая пленка, разделяющая поверхности аэродинамиче­ ского подшипника, возникает вследствие увлечения окружаю­ щего подшипник газа в зазор между цапфой и подшипником в результате высокой скорости относительного движения их по­ верхностей. Такие подшипники по конструкции проще подшип- 'ников с внешним поддувом, поскольку не нуждаются в системе питания, но они не обладают несущей способностью при отсут­ ствии движения цапфы.

В некоторых подшипниках газовая пленка и избыточное дав­ ление создаются одновременно за счет внешнего поддува и вы­ сокой угловой скорости цапфы относительно подшипника. Такие подшипники называются комбинированными. Они обладают не­ сущей способностью при нулевой угловой скорости цапфы, а с

13