Способ диагностики состояния опор ротора гироскопа
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к техническому диагностированию прецизионных гироскопов с газовым подвесом ротора, и может быть использовано при сборке и эксплуатации гироскопов инерциальных навигационных систем. Способ заключается в определении изменения времени выбега ротора в процессе испытаний по сравнению с временем выбега его после завершения монтажа ротора с опорами. При превышении этого изменения допустимой величины судят о наличии дефекта в опорах. Техническим результатом является повышение точности за счет фиксации изменения состояния опор. 1 ил. 
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к техническому диагностированию прецезионных гироскопов с газовым подвесом ротора, и может быть использовано при сборке и эксплуатации гироскопов инерциальных навигационных систем.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является способ диагностики ротора гироскопа на ГДО [2], включающий определение на выбеге ротора скорости вращения в момент контакта подвижных и неподвижных элементов опоры и время от момента контакта до полного останова ротора.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является его сложность реализации при массовом производстве гироскопов с ГДО из-за тех же причин, что указаны в вышеприведенном аналоге, т.е. из-за сложности измерения характеристик гироскопа, характеризующих его качество.
Поэтому назрела проблема разработки простого и надежного способа диагностики гироскопа с газодинамической опорой подвеса ротора, который успешно мог работать в условиях серийного производства прецезионных гироскопов.
Целью настоящего изобретения является упрощение способа диагностики гироскопа на ГДО.
Указанная цель достигается благодаря тому, что в известном способе диагностики гироскопа на ГДО, включающем определение времени ротора на выбеге, в соответствии с предложенным техническим решением дополнительно в процессе испытаний регистрируют каждый раз время выбега ротора, затем определяют изменение времени выбега и по соотношению 
t
0,2tв.монт,
где t=tв.монт-tисп.i - изменение времени выбега,
tв.монт - время выбега ротора после монтажа опоры,
t в.исп.i - время выбега ротора после i-го испытания,
диагностируют техническое состояние гироскопа.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.
После монтажа газодинамической опоры в процессе дальнейшей сборки, испытаний и эксплуатации гироскопа в результате воздействия больших угловых скоростей вращения ротора, остаточной несбалансированности ротора, эксплуатационных нагрузок, повышенной температуры качество прибора может измениться, т.е. может измениться рабочий зазор ГДО; состояние рабочих поверхностей опоры из-за появления осадочной пленки продуктов газовыделения клеев и пропиточных составов, присутствующих в сборке гироскопа; возможной разгерметизации прибора. Все эти дефекты отражаются на времени выбега ротора гироскопа. На чертеже представлена кривая выбега ротора гироскопа. Кривая выбега состоит из двух временных отрезков: t1 - время, за которое ротор преодолевает аэродинамическое сопротивление, и t2 - время преодоления ротором сил сухого трения в опоре. В гироскопических устройствах с ГДО, где рабочие обороты двигателей составляют 30000 об/мин, время t 1 значительно (на порядок) превосходит t 2, поэтому выбег гироскопа, в основном, будет характеризовать время на преодоление момента аэродинамического сопротивления.
Рассмотрим, какие параметры прибора влияют на время t 1, для чего проанализируем моменты сопротивления в точке 
к.
где Mсопр. - момент аэродинамического сопротивления ротора на выбеге;
Mа - момент сопротивления обода ротора;
M тр. - момент динамического трения в газовой опоре.
Известно [3], что 
где K - конструктивный коэффициент газовой опоры;
- коэффициент динамической вязкости газовой среды;
- скорость вращения ротора;
С - рабочий зазор в опоре.
Тогда момент аэродинамического сопротивления в конце выбега практически составит величину
Данный момент сопротивления уравновешивается моментом инерции ротора, который находится по известной формуле (1)
J - момент инерции ротора.
Приравнивая 3 и 4, получим
Выражение (5) можно упростить, принимая 
, что для навигационной гироскопии статистически подтверждено, тогда
Преобразуя это выражение относительно t=t 1, получим
где А - функциональный коэффициент,
т.е. время выбега будет зависеть от величины рабочего зазора ГДО и вязкости газовой смазки. Т.о., любое изменение состояния рабочего зазора, будь то подвижка сопрягаемых элементов или изменение зазора в результате налета органических веществ на рабочие поверхности опоры, а также изменение состояния газовой среды отразится на величине выбега.
Определим допустимые значения изменения времени выбега, исходя из нормированной величины рабочего зазора, которая составляет Cмонт.=С опт.±0,1Сопт.,
где С опт. - оптимальная расчетная величина рабочего зазора, обеспечивающая нужную точность гироскопа.
Т.е. все поле допуска на величину зазора составляет 0,2Сопт. Тогда время выбега при любом испытании гироскопа должно быть не менее
И допустимое изменение составит
t=tв.монт-tисп. =0,2tв.монт
Всякое изменение времени выбега на величину, превышающую значение 0,2t в.монт, говорит о недопустимом изменении состояния рабочего зазора ГДО.
Рассмотрим, как изменяется параметр t при случайной разгерметизации прибора, заполненного, например, водородом. В этом случае в объем гироскопа попадает воздух, у которого 
Подставляя значения в в (8) и преобразуя, получим
t=0,5tв.монт
Это изменение t превосходит изменение выбега от изменения состояния рабочего зазора, поэтому за критерий качества выбираем t0,2tв.монт
Предложенный способ диагностики гироскопа с ГДО подвеса ротора максимально упростил оценку качества сборки прибора и без каких-либо дополнительных затрат может быть внедрен в серийное производство.
Источники информации
1. Ковалев В.М. и др. Динамическое и статическое уравновешивание гироскопических устройств. М., Машиностроение, 1965 г.
2. Авт. свид. СССР №1840738, МКИ G01С 25/00 от 26.12.84.
3. "Подшипники с газовой смазкой для оси ротора гироскопа". Источник: Technical Report of Mechanical Technology Incorporated по MTI-68 TK 29.
Формула изобретения
Способ диагностики состояния опор ротора гироскопа, включающий определение времени выбега ротора после завершения его монтажа с опорами и оценку состояния опор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, за счет фиксации изменения состояния опор, в процессе испытаний гироскопа определяют изменение времени выбега ротора гироскопа по сравнению с временем выбега его после завершения монтажа ротора с опорами и при превышении разности между временем выбега ротора после завершения монтажных работ и временем выбега в процессе испытаний допустимой величины, определяемой исходя из нормированного параметра: рабочего зазора или момента трения, - характеризующего конкретный вид опоры, судят о наличии дефектов в опорах.
РИСУНКИ
