Способ измерения осевого натяга шарикоподшипникового узла ротора динамически настраиваемого гироскопа

 

Использование: в области гироскопического приборостроения, при этом повышается точность динамически настраиваемых гироскопов. Сущность: предварительно датчик момента гироскопа преобразуется в датчик силы, который прикладывает к ротору гироскопа переменную силу в осевом направлении, определяют с помощью вибродатчика одну из собственных частот гироскопа и сравнивают эту величину с паспортным значением. 1 ил.

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и предназначено для повышения точности динамически настраивемых гироскопов.

Широко известен способ контроля натяга шарикоподшипникового (ШП) узла гироприборов, который заключается в измерении деформации корпусных крышек, в которые установлены ШП опоры, при приложении определенной нагрузку к валу приводного двигателя [1] Данный метод сравнительно прост и его широко применяют при сборке гироприборов, хотя он имеет существенный недостаток: измерение натяга производится только при наличии доступа к корпусным крышкам.

Другим известным способом контроля ШП узла является резонансный метод [2] с помощью которого измеряют частоты собственных колебаний подвижной части гироскопа. При этом способе испытуемый прибор, на котором крепится вибродатчик, устанавливают на вибростенд. При изменении частоты колебаний вибростенда с помощью генератора по частотомеру фиксируют резонансную частоту, сравнивая показания частотомера с показаниями вибродатчика, измеренными по шкале лампового вольтметра или анализатора спектра.

Недостаток этого способа, принятого за прототип, заключается в том, что он не позволяет измерять собственную частоту гироскопа в составе изделия, на котором он установлен, так как для возбуждения необходимо использовать внешний вибровозбудитель, которым является вибростенд. Недостатком способа является и то, что вибрация, создаваемая вибростендом, может привести к повреждению ШП опор и может вызвать неупругую деформацию торсионов подвеса. Этот метод имеет сложную аппаратную реализацию: вибростенд с аппаратурой задействования (задающий генератор, блок усиления, блок подмагничивания и т.д.).

Целью изобретения является упрощение способа контроля натяга ШП узла динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ) и понижение уровня возмущающих воздействий на чувствительный элемент (ЧЭ) ДНГ.

Цель достигается тем, что предварительно датчик момента (ДМ) гироскопа преобразуется в датчик силы путем изменения схемы подключения обмоток ДМ, которое осуществляется изменением наружного монтажа ДНГ. Подавая в обмотки ДМ переменный ток от внешнего генератора, ДМ прикладывает к ротору гироскопа переменную силу только в осевом направлении, которая возбуждает колебания чувствительного элемента (ЧЭ). Изменяя частоту возмущающей силы, определяют с помощью вибродатчика, установленного на корпусе гироскопа, одну из собственных частот многомассовой системы, включающей в себя ротор ДНГ, промежуточные кардановые кольца, вал с ротором приводного двигателя, соединенные между собой соответствующими упругими связями, и с корпусом прибора через ШП опоры. Связь между осевой жесткостью ШП опоры и усилием осевого натяга выражается аналитической зависимостью: K_z 3/2˙ (K_г ˙N)^2/3 ˙sin^5/3 y ˙Q_z^1/3, где K_z осевая жесткость ШП узла; Q_z величина усилия осевого натяга; N количество шариков в ШП узле; у угол контакта ШП узла; К_г коэффициент Герца.

Сравнивая измеренное значение частоты собственных колебаний ЧЭ с паспортным значением, определенным при изготовлении прибора на стадии выставки осевого натяга ШП узла, можно судить о величине осевого натяга при различных испытаниях и при эксплуатации гироскопа в составе изделия. По сравнению с прототипом не требуется извлекать ДНГ из изделия, чтобы проконтролировать осевой натяг ШП узла, так как вибровозбудитель находится внутри прибора. Усилия, прикладываемые к ротору ДНГ, будут весьма незначительны, поэтому деформации упругого подвеса и ШП опор будут отсутствовать.

Предварительное изменение схемы подключения обмоток ДМ и их использование согласно способу в качестве вибровозбудителя обеспечивает тем самым достижение цели изобретения.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критериям "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже представлена схема подключения обмоток одного из вариантов датчика момента ДНГ электромагнитного, преобразующая ДМ в датчик силы.

Катушки с обмотками ДМ 1-4 установлены во внутренней полости гироскопа на корпусе 11. Начала и концы обмоток ДМ выведены на гермовыводы 5-10 корпуса 11. Катушки с обмотками установлены в корпусе таким образом, что по двум взаимно ортогональным друг другу осям чувствительности ДНГ стоят по две обмотки ДМ, например, обмотки 1 и 2, начала которых соответственно выведены на гермовыводы 6 и 7, а концы обмоток соединены в общую точку, соединенную с гермовыводом 5. Аналогичным образом выводятся обмотки по другой оси чувствительности 3 и 4 на гермовыводы 8-10. В предлагаемом способе внешним монтажом гермовыводы 7 и 8 с помощью перемычки соединяются друг с другом, а гермовыводы 6 и 9 соединены с выходом задающего генератора 13. В цепи питания обмоток стоит миллиамперметр 12 переменного тока, который контролирует величину переменного тока, протекающего в обмотках ДМ. Частота выходного сигнала задающего генератора контролируется по частотомеру 14. Колебания ЧЭ, возбуждаемые обмотками ДМ, по которым протекает переменный ток, фиксируются вибродатчиком 15, показания которого измеряются вольтметром 16 или анализатором 17.

Использование предлагаемого способа контроля натяга ШП узла ДНГ позволит по сравнению с прототипом резко упростить аппаратную реализацию и снизить уровень вибровоздействий на ЧЭ гироскопа.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО НАТЯГА ШАРИКОПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА РОТОРА ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМОГО ГИРОСКОПА с магнитоэлектрическим датчиком момента путем возбуждения собственных осевых колебаний ротора и измерения частоты этих колебаний с последующим расчетом осевого натяга, отличающийся тем, что, с целью упрощения его реализации, собственные колебания возбуждают подачей переменного тока во все катушки датчика момента, соединенные согласно.

РИСУНКИ

Рисунок 1