Файл: Павловский М.А. Влияние погрешностей изготовления и сборки гироприборов на их точность.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 137
Скачиваний: 0
кость оси ротора и колец шарикоподшипников в пределах
угла |
поворота |
от 0 |
до |
2эт. |
|
|
|
|
|
Основными |
частотами |
вибрации |
являются |
следующие |
|||||
(см. рис. 22) [28, 45]: |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
со, |
CÛ2.3 = |
У |
2 (dB + |
dm) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
со. |
- 2 У dm |
da + |
dm |
• ; ffl5 = |
|
/есо2; |
ю0 = |
ka3, |
(III.57) |
где y — угловая скорость вращения ротора; k — число ша риков; CÙ2,3 — частота вращения сепаратора относительно внутреннего и наружного ко лец; ц)4 — частота вращения ша рика относительно собственной оси; юБ , со0 — частота мелькания шариков относительно неподвиж ных точек на наружном и внут реннем кольце шарикоподшип ника соответственно.
Д л я приборов ГПК-52, где ро |
|
|
||||||
тор установлен в радиально-упор- |
|
|
||||||
ных |
шарикоподшипниках |
типа |
|
|
||||
6026, указанные частоты с уче |
|
|
||||||
том |
изменения угла |
рабочего |
|
|
||||
контакта имеют следующие |
зна |
|
|
|||||
чения |
[51 ] : |
|
|
|
|
|
Рис. 22. |
|
|
_ ^і - = |
366 — 383 |
гц; |
- g - = |
128 — 134 |
гц; |
||
|
- g - |
= |
238 — 249 |
гц; |
- ^ - = |
594 — 622 |
гц; |
|
|
- g - = |
768 — 804 |
гц; |
= 1430 — 1494 |
гц. |
Некоторые из этих частот можно выделить на диаграм мах, приведенных в работе [51].
При вибрациях положение главной оси гироскопа в про странстве периодически меняется. Следовательно, моменты, обусловленные такими вибрациями, можно рассматривать как внешние по отношению к гироскопу. Поэтому уравнения движения гироскопа в предположении, что карданов подвес выполнен идеально и отсутствуют моменты демпфирования,
85
можно |
представить |
в |
виде |
[28] |
|
|
п |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Aä — Daß sin 2ß — Щ cos |
ß = |
2 Mu cos co,i; |
|
|
||||||||||
|
ßß + |
a2 sin 2ß + Ha |
cos ß = |
2 |
M 2 , sin (ùti, |
(III.58) |
|||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
i=\ |
|
|
|
|
||
где mc |
— 1-я |
частота |
спектра |
вибраций |
гиромотора; |
Ми, |
|||||||||
М2,- — модули |
соответствующих |
возмущающих |
моментов; |
||||||||||||
D = - ™ - . |
|
-J— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
aß |
sin 2ß " |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Систему |
нелинейных |
дифференциальных |
уравнений |
||||||||||||
(III.58) будем решать методом последовательных |
приближе |
||||||||||||||
ний. Первое приближение (ax , |
ßx ) |
найдем |
из следующей |
си |
|||||||||||
стемы |
уравнений: |
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аах |
— # ß x cos |
ß0 |
= |
2 Мі,- cos ш^; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ß p \ |
- f tfccj cos |
ß0 |
= |
S |
M 2 |
/ sin (ùtt. |
|
(111.59) |
|||||
Частное решение этих |
уравнений |
представим в |
виде |
|
|
||||||||||
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
а 1 = |
У ^ - C O S C Ù ^ ; |
ß x |
= £ - ^ s i n e a , * , |
(111.60) |
||||||||||
где |
|
|
|
|
|
|
Wt |
|
= M 2 ; |
|
|
|
|
|
|
К, = |
M» Яш, — М 2 , Я cos ß0 ; |
|
Лш, — M» Я cos ß0 ; |
||||||||||||
|
2 |
= |
Я 2 |
COS2 |
ß„ |
A |
= |
|
i D |
, |
2 |
2\ |
|
|
|
|
Cû0 |
A |
B |
H " ; |
Д , |
i4ß(ü,((Do — © , ) . |
|
|
|
Выписывая в уравнениях (111.58) члены до второго по рядка малости включительно, получим следующую систему
уравнений для определения второго приближения: |
|
||||||
Aä2 |
— Н$2 |
cos ß0 = |
D ( а Д + а ^ ) |
sin 2ß0 — Яр \ sin |
ß0 , |
||
ß ß 2 + |
Я а 2 cos ß0 = |
— - ^ a i s i r ^ ß o |
+ |
tfaißiSinßo. |
(Щ.61) |
||
Подставив |
выражения |
для о^, ß x |
(III.60.) и их производ |
||||
ных в систему |
уравнений |
(III.61), после ряда элементарных |
|||||
преобразований решение |
(III.61) представим в форме |
||||||
|
|
v i |
vytD |
sin 2 ß 0 + ViWmH tg ß„ |
|
|
|
- I E |
|
2 У ' |
2 |
C 0 S 2 C 0 , / + |
|
|
|||||
|
|
ttcosß0 |
y |
K 2 ( Q 2 O s i n ß 0 |
|
|
|
|
|||||
|
_ |
y |
y |
|
Fji (со,- - f to/) cos |
(со; + |
со/) t |
|
|
||||
|
|
,éi£d |
|
2 Л Д , Д / [ с о 2 - ( с О ( + с о / Я |
|
|
|
||||||
|
_ |
у |
у |
Fjl (COf — со/) cos (cot — со/) < |
|
|
|||||||
|
|
d è |
|
|
2^A t - A/[cù= — (coi — с о / ) 2 ] |
|
|
||||||
|
Я 3 |
si n |
2ß„ |
^ |
^ |
117,-r/cût- cos (со, — |
со/) / |
|
|
||||
|
|
4 A B |
|
ВхЫ |
|
|
|
-("•/-»/)•! |
|
|
|||
|
|
Я 2 |
Sin 2 ß „ |
у |
у |
W / C O ; COS (CO; + |
со/) < |
, |
, . . , „ „ . |
||||
|
+ |
4 Л 6 |
|
|
|
д . Д |
/ [ ш |
2 _ ( ш . |
+ |
ш . ) а ] |
. |
(ІІІ.62) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
à |
|
|
O s i n 2 ß 0 |
y |
^ t o f s i n 2 c o t / |
|
|
|||||
|
P Z |
" |
|
2 |
ß |
|
И A ? K - 4 c o 2 ) |
+ |
|
|
|||
|
|
. |
H cos |
ß 0 |
y |
Mi s i n 2cù;/ |
|
. |
|
|
|||
|
|
+ |
2 A B |
|
h |
A 2 ( c o 2 - 4 c o 2 ) |
|
+ |
|
|
|||
+ |
ffl"ß° |
£ |
£ |
|
W |
f ( |
C 0 ' |
- M |
/ ) |
sin ( с о , - и , ) |
f - |
||
Я ^ _ y |
y |
|
|
|
|
+ |
s i n ( |
+ |
,, + |
||||
|
2 5 |
éiÔ |
А г - Д;[со 2 - (со, -- со/ Л |
|
|
" |
^ |
||||||
|
. |
H cos ß 0 |
y |
y |
Ua |
sin |
(со; + |
(ù/)t |
|
|
|||
|
+ |
|
|
£,0 |
|
Д ; Д / [ с о 2 - ( с о ; - с о / ) = ] |
^ |
|
|||||
|
I |
Я |
cos ß 0 |
y |
y |
U a s i n (со, — |
со/) < |
|
|
||||
|
• |
|
|
a |
à - |
Д А - к 2 - ( с о , — « , / ) » ] |
• |
|
|||||
где |
|
= |
2ѴД,со,£ sin ß 0 |
+ |
WhcH |
sin ß0 ; |
|
||||||
Utj |
= V,W> ( . (со,- + |
соy) D sin 2ß0 + WtWfbiH sin ß 0 . |
Из формул (111.62) следует, что если рамки карданового подвеса гироскопа не взаимно перпендикулярны, то наряду
87
с вибрациями с основными частотами а, возникают вибра ции гироскопа с комбинированными частотами. Во втором приближении наблюдается систематический уход гироскопа относительно оси вращения наружной рамки, обусловлен
ный вибрациями гиромотора |
с |
основными частотами ас. |
Из формулы (III.62) можно, |
как |
частный случай, выделить |
систематический уход гироскопа, обусловленный динами
ческим дебалансом ротора. Д л я |
этого достаточно |
положить |
||||||||||||||||||
в соответствии |
с (1.22) и (1.19), |
(1.9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Мц |
= |
/ U T 2 cos |
ß0 |
= |
(/ — / э ) e f |
cos ß0 ; |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
М 2 1 |
= |
- / 2 Д |
У 2 |
« - ( / - / Э ) Б Т |
2 . |
|
|
|
|
|||||||
Подставив Mn |
и Мг2 |
для |
а1 |
= |
у |
в первое |
слагаемое в |
|||||||||||||
формуле |
(III.62), |
для а2 |
после ряда |
элементарных |
|
преобра |
||||||||||||||
зований |
получим |
[16] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
{ < |
Х ^ |
|
= |
|
|
2/ (П-АВ) |
|
|
V* |
+ |
І г ' |
+ |
Г > s i n |
ßo |
=» |
|
||||
|
|
= |
( |
/ ~ 2 / У - 1 д і ^ |
< 7 " + ^ + 7 ) З І П |
|
|
( I I L 6 3 ) |
||||||||||||
Заметим, |
что |
формула |
(III.63) |
|
получена |
для |
случая |
|||||||||||||
H = Іу0, |
когда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
И |
= |
h, |
+ |
С , |
+ |
/») cos2 ß 0 |
+ |
(/ г , + |
|
/) sin2 ß0 . |
|
|
|||||||
Если же положить H |
= I (у — a sin ß0 ), то формула |
( I I 1.63) |
||||||||||||||||||
примет |
вид |
[22, |
31, |
46] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
||||
|
|
|
|
= |
|
{'~2І$-А{*вѴ) |
|
|
|
(/"« |
+ |
h ' } |
ß°' |
|
( |
I I L 6 4 ) |
||||
где А* |
= |
|
А — |
/ |
sin2 |
ß 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Оценим порядок ухода гироскопа, обусловленного дина |
||||||||||||||||||||
мическим |
|
дебалансом |
при |
/ 2 |
Ф |
|
AB. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
При |
s ~ |
Ю - 6 |
paô |
[31, 40], |
|
у ~ |
103 |
|
1/се/с |
уход |
имеет |
|||||||||
порядок |
Ю - 9 |
ß 0 |
1/сек ( Ю - 3 |
ß0 |
град/час). |
|
Отсюда |
|
следует, |
|||||||||||
что в гироскопе |
с хорошо |
динамически |
сбалансированным |
ротором гиромотора можно пренебречь уходом, обусловлен ным динамическим дебалансом. Если же в процессе работы нарушится динамическая балансировка и эквивалентный угол е достигнет е ~ 10"4 (десятки угловых секунд), то уход будет иметь порядок Ю - 5 ß 0 Усек. Разумеется, что с такой величиной ухода необходимо считаться. Поскольку вибра-
88
ционная перегрузка гиромоторов ограничивается сверху, то можно предположить, что уход гироскопа, обусловленный вибрациями с другими частотами, не превысит величины ухода, обусловленного динамическим дебалансом, если толь ко колебания далеки от резонанса.
Анализируя формулы (III.57) для со0 и со£-, приходим к выводу, что наиболее вероятным является резонанс на ча стоте со2 или CÙ3 . Это и наблюдается в некоторых случаях на практике. Очевидно, что резонанса не будет при
УШ' * -2 ау - ('- і т ^ ѵ - ) . |
( |
ш |
- |
65 |
) |
йъ + Ъ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Это условие легко выполнить соответствующим |
выбором |
||||
моментов инерции гироскопа и шарикоподшипников |
|
гиро |
|||
мотора. |
|
|
|
|
|
При изменении положения внутренней рамки карданово го подвеса относительно наружной (т. е. ß 0 Ф- 0) существен но меняется спектр и уровень вибрации гироскопа. При этом резонанс возможен не только при со0 = со,-, но и при со0 = = 2со,.; со0 = (Х>і — со/ (і > / ) . Метод исключения резонанса в этом случае такой же, как и в предыдущем (при ш0 = со,).
Описанные выше явления изменения спектра и уровня вибрации исследованы экспериментально путем измерения на определенных участках спектра изменения уровня воз душного шума, создаваемого гироскопом при изменении угла ß 0 [51]. При этом в качестве датчика вибрации исполь зовался акустический зонд, которым можно измерять уро вень звукового давления, обусловленного вибрацией ограни ченного участка какого-либо узла гироскопа [45]. Не усту пая широко применяемым вибродатчикам в отношении направленности и чувствительности измерения, акустический зонд позволяет исследовать вибрацию прибора без наложе
ния на него моментов |
обратного |
воздействия. • |
|
|
||
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
10 |
|
|
Приращение |
уровня шума |
дб |
|
||
Приборы |
200 гц |
400 гц |
800 гц |
1000 |
гц |
|
|
||||||
ГПК-52 |
5—7 |
Д о |
10 |
8—10 |
|
|
С гиромотором Г-ЗМ |
Д о 5 |
Д о |
15 |
|
10 - 13 |
В табл. 10 приводятся некоторые результаты эксперимен та, проводившегося на приборе ГПК-52 и приборе с гиромо тором Г-ЗМ [45] при изменении угла ß до 50—70°.
89