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

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— Daß sin 2ß — Щ cos

ß =

2 Mu cos co,i;

 

 

 

ßß +

a2 sin 2ß + Ha

cos ß =

2

M 2 , sin ti,

(III.58)

 

 

1

 

 

 

 

 

 

i=\

 

 

 

 

где mc

1-я

частота

спектра

вибраций

гиромотора;

Ми,

М2,- — модули

соответствующих

возмущающих

моментов;

D = - ™ - .

 

-J—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 tt.

 

(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\

 

 

 

 

0

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:

 

2

— 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 3 . 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 = — 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