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: 134
Скачиваний: 0
§ 4. Влияние относительного движения колец шарикоподшипников на виражные погрешности ГВ
При изучении виражных погрешностей гировертикалей чаще всего предполагают, что углы крена и дифферента яв ляются постоянными, а знаки моментов трения определя ются знаками скоростей, характеризующих движение глав ной оси гироскопа относительно объекта. Но на практике возможны случаи, когда при выполнении виража объект совершает одновременно колебательное движение по углам крена и дифферента вследствие возмущений со стороны
среды, в которой он движется, либо из-за |
автоколебаний |
при релейном законе управления. В этих |
случаях знаки |
моментов сил сухого трения существенно зависят от колеба
тельного движения |
основания. |
Такая задача имеет место |
||
и в |
том случае, когда для уменьшения влияния |
моментов |
||
сил |
сухого трения |
на точность |
ГВ применяют |
трехколен |
ные шарикоподшипники с принудительным движением про
межуточных |
колец [31]. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Уравнения |
движения |
гировертикали (IV.20) |
представим |
|||||||
в |
виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ß a |
— Ф (ао |
+ |
а |
в ) = |
— <»u (ßi) + ш і т sign (а а |
— ср + |
кх) |
— м, д б ; |
|||
ä„ + ^ (ßn |
+ |
ßB ) = |
— Ш2Й Ю — |
CÙ2T Sign (ßf l |
— Ѳ + |
Х2 ) + «2дб. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ІѴ.ЗЗ) |
|
Здесь введены |
такие |
обозначения: |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
a 1 |
= af l + |
- ^ t |
- « a + - ^ - ; |
|
(IV.34) |
||
|
ßx = |
ß. + |
» |
ß a + |
- ^ - |
( ß c + |
ом) - |
|
. (IV.35) |
||
ф, |
Ѳ — угловые |
скорости, |
характеризующие |
колебания |
|||||||
объекта по крену |
и дифференту; ки |
щ — угловые |
скорости |
принудительного движения промежуточных колец шарико подшипников.
Учитывая, что амплитуды скоростей ср, щ и Ѳ, х 2 значи тельно превосходят амплитуды скоростей, характеризую щих движение главной оси относительно вертикали места, в первом приближении можно считать, что знаки моментов
132
сил сухого трения не зависят от скоростей движения гиро
скопа аа, ß a , а полностью |
определяются |
скоростями |
дви |
||
жения |
основания |
ф, Ѳ либо скоростями |
щ, к2. |
|
|
Д л я |
простоты |
решения |
задачи рассмотрим вначале |
част |
ный случай, когда щ = х 2 = 0 , а колебания объекта по крену
и |
тангажу |
заданы в виде |
|
|
|
|
9 = asincû^; |
Ѳ = bsin (со2/ + v). |
(IV.36) |
Так как с учетом сделанных предположений ф ^> аа, |
Ѳ ^> ß'a , |
|||
то |
можно |
принять |
|
|
|
|
соіт sign (аа — ф) та — и 1 т sign ф; |
|
|
|
|
ш2 т sign (ßa |
— Ѳ) та — со2 т sign Ѳ. |
(IV.37) |
Учитывая (ІѴ.36), выражения (IV.37) разложим в ряд Фурье и, ограничившись первыми гармониками, уравнения (IV.33) перепишем в виде
ß a — <Ф К |
+ |
«в) = — ©lit (ßi) — <7іФ — « і д б ; |
||||
a0 + |
Ф (ßa |
+ |
ßB ) = — Ü>2A («i) + |
+ |
«где, (IV.38) |
|
4со]т |
; q2 |
= |
4ш2т |
коэффициенты |
гармонической |
|
где qx = —^- |
|
линеаризации.
Систему нелинейных уравнений (IV.38) будем решать методом припасовывания, вводя новые переменные а х и ßx . При этом формулы для установившегося значения погреш ности ГВ будут иметь вид
\|) |
S |
і|) |
ßiy = - ß B + |
+ |
(IV.39) |
•vj |
ET |
ap |
В отличие от формул (IV.26) в выражения (IV.39) не входят моменты сил сухого трения. Это свидетельствует о том, что при указанных параметрах качки или автоколе баний объекта моменты сил сухого трения практически не влияют на положение центров на фазовой плоскости. Сле довательно, различие в поведении ГВ на правом и левом вираже несущественно и сводится только к изменению по ложения центров относительно прямых переключения
133
(см. рис. 33), а также к изменению направления движения изображающей точки на фазовой траектории. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только случай левого
виража |
(ф > 0). Причем |
при изменении направления вира |
|
жа погрешность ßi y по |
величине не |
будет меняться, в то |
|
время |
как погрешность |
а і у получит |
приращение 2 а в . |
Рис. 33.
Движение ГВ относительно центров будет описываться следующими уравнениями (в пределах каждой четверти фазовой плоскости):
ßo™ — ijjaoTH = — ^ Ф ;
|
|
|
|
|
«оти + |
#отн = |
?2Ѳ, |
|
|
(ІѴ.40) |
|||
где (Хотн = |
сха |
— |
ai y ; |
|
ßo™ = |
ß a |
— |
ßiy- |
|
|
|
||
Исключив |
переменную ß0 T n = -^— Ѳ |
|
Ѵ^-, получим |
||||||||||
|
|
|
« о ™ |
+ |
T|J2aoTH = |
<7іФФ + |
g-sß. |
|
(IV.41) |
||||
Решение уравнения (TV.41) при t = 0; |
а0 тн = |
а0тн (0); |
|||||||||||
аотн (0) = |
— i|'ßoTH (0), учитывая, что ш2 |
^> |
запишем в виде |
||||||||||
|
/-> |
|
,t |
, |
f |
• |
,4 |
I |
Oii|)o sin |
со,/ |
q.,b |
. |
|
ССогн « |
Cx |
cos |
\\>t + |
C2 |
sin |
ijji |
+ |
|
— 2 — |
c |
o s ®é- |
134
Здесь
|
|
|
= - ( ß o ™ ( 0 ) + |
- 2 £ |
|
|
|||
Окончательно |
получим |
|
|
|
|
|
|
||
а 0 |
« о т н |
(0) |
+ чФ |
COS \pt |
|
ßoT„ (0) |
+ qxa |
sin л\>і — |
|
|
|
|
|
j , |
|
с,aba sin oy |
|
(JV.42) |
|
|
|
|
чФ cos ccy - f |
|
— 5 — — ; |
||||
ß o rn — |
ßor„(0) + |
^ - |
sin \pt + ßoTH (0) |
+ |
COStyt• |
||||
|
|
|
|
?, a |
COS Cû^. |
|
|
П р и м е р 11. Оценим величины амплитуд вынужденных колеба
ний ГВ, обусловленных грением при Ш | т = с о 2 т = 6 • 10 Чсек
(2 град/мин),
ш, = 3,0 Чсек; \\і = 0,12 1/сек.
Воспользовавшись выражениями для qx и і/2, найдем
qxa |
4со1т |
цф_ 4со,2т |
ЧЛ |
4ш Іт \ \ |
|
|
со., |
|
|
Подставив заданные численные значения, получим
4 6 • 10-" = 2,54 • 10" 4 (50");
,2,54 • 10-" |
= 10-s (2"). |
Отсюда следует, что этими вынужденными колебаниями ГВ можно пренебречь по сравнению с другими ее погрешностями.
Характер движения изображающей точки с учетом вы нужденных колебаний ГВ, обусловленных моментами сил сухого трения при автоколебаниях или качке объекта, для случая сох = со2 показан на рис. 33.
Из анализа фазовой траектории следует, что при колеба ниях объекта по углам крена и тангажа предельный цикл
135
будет существовать как при левом, так и при правом вираже объекта.
Рассмотрим вопрос о компенсации погрешностей гиро вертикали. Отклонение главной оси гироскопа от вертикали (а в . ßB> ß*) H a неподвижном основании не влияет на поло жение прямых переключения коррекции Оах и Oßi. Эти отклонения, так же как и моменты дебаланса, влияют лишь
на расположение центров (/, 2, |
9) относительно |
верти |
кали места О- |
|
|
Положение прямых переключения системы коррекции |
||
Oißi, Oicxi полностью определяется |
ускорениями Wz, |
и WXl. |
Д л я исключения предельного |
цикла достаточно, |
чтобы |
хотя бы одна прямая переключения проходила через центр,
расположенный |
в той |
области, |
которой |
|
он |
соответствует. |
||||||||||
В данном случае — центр |
/. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Д л я |
этого |
необходимо, |
чтобы |
выполнялось |
равенство |
||||||||||
|
|
|
|
Wr |
|
|
со,ь |
|
|
|
|
ш.,„й |
|
|
||
|
ßiy («х > |
0) |
|
|
|
^ |
- |
ßB |
+ |
|
|
= |
0. |
(ГѴ.43) |
||
|
Если радиус предельного цикла уменьшить до величины |
|||||||||||||||
( - |
ß. - f |
~jjp-J , определяемой инструментальными |
погреш- |
|||||||||||||
ностями, то |
равенство |
(IV.43) примет вид |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Wx, |
|
œ.2 f e . |
|
|
|
|
|
(IV.44) |
|||
|
Учитывая |
значения |
WXl, |
|
перепишем |
(IV.44) |
в |
форме |
||||||||
|
|
|
|
4-(Pc |
+ |
ô M ) - - Ç - |
= |
^ |
|
- |
|
|
(IV.45) |
|||
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
g |
|
|
i|) |
|
|
|
|
|
Равенство (IV.45) можно реализовать разворотом в го |
|||||||||||||||
ризонтальной плоскости |
осей Ж М П |
относительно |
осей объ |
|||||||||||||
екта или, что то ж е самое, осей корпуса |
прибора относитель |
|||||||||||||||
но |
осей |
объекта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Из уравнения (IV.45) |
найдем |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
о . — к + |
Ц |
- |
+ |
- ^ |
|
. |
|
|
|
(іѵ.46) |
||
Если |
V = 2 4 |
м/сек; |
|
ij> = |
0,26 1/сек |
(15 |
град/сек); |
|||||||||
1=1 |
м; |
ß c |
= |
0,052 (3°); |
<ю» = |
6 • 10~4 1 /сек |
(2 |
град/мин), |
||||||||
|
то |
ôM = |
— 5,2 • 1 0 ~ 2 + |
1,1 |
• Ю - 2 |
+ |
|
0,4 |
• 1 0 ~ 2 - - |
|||||||
|
|
|
|
« |
— 3,7 |
• 1 0 _ 2 ( 2 , Г ) . |
|
|
|
|
|
136