Способ выставки рабочего зазора в полусферической газодинамической опоре

 

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при производстве прецизионных гироскопов. Способ заключается в перемещении подвижного элемента опоры до совпадения собственных частот в осевом и радиальном направлениях вращающейся на номинальных оборотах опоры. Техническим результатом является повышение равножесткости опоры.

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при производстве прецизионных гироскопов.

Известен ряд способов контроля рабочего зазора в газодинамических опорах гироскопов [1], которые предусматривают количественную оценку величины выставленного рабочего зазора в опоре по частоте собственных колебаний ротора или путем измерения величины угловой скорости "всплытия" ротора.

Общим недостатком известных способов является то, что они предназначены для определения действительного значения рабочего зазора и правильность его выставки в уже собранном гироскопе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному изобретению является способ выставки рабочего зазора газодинамической полусферической опоры, включающий измерение осевого и радиального перемещений между подвижным и неподвижным элементами газодинамической опоры и перемещение подвижного элемента до определенного положения, по отношению к неподвижному элементу, при котором разность величин радиального и осевого перемещения в опоре, отнесенная к радиусу сферы опорной поверхности, составляет величину в пределах (0,05÷0,19)10 ^-3 и обеспечивает необходимые величины податливости опоры.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является недостаточная величина равножесткости газодинамической опоры.

Указанный недостаток является следствием выставки конечной величины рабочего зазора в определенном диапазоне технологических допусков, как при комплектовании сопрягаемых деталей опоры по величине разности радиусов опорных поверхностей, так и непосредственно при выставке осевого зазора.

Целью настоящего изобретения является получение максимальной равножесткости газодинамической опоры. Кроме того, обеспечение максимальной равножесткости в опоре подвеса ротора гироскопа позволяет существенно улучшить его точностные характеристики и всей системы управления подвижных носителей в широком диапазоне внешних воздействий.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в предлагаемом способе выставки рабочего зазора газодинамической опоры полусферического типа, включающем измерение величин осевого и радиального перемещений между подвижным и неподвижным элементами опоры, перемещение подвижного элемента до определенного положения относительно неподвижного, в соответствии с предложенным техническим решением, введено перемещение подвижного элемента относительно неподвижного до такого положения, при котором во время вращения опоры на номинальных оборотах ее собственные частоты в осевом и радиальном направлениях становятся равными.

Известен способ выставки рабочего зазора в газодинамической опоре полусферического типа, в котором величина радиального зазора в экваториальной зоне опорного узла должна превышать осевой зазор на 0,001÷0,004 мм. При этом для обеспечения надежной работы гироскопов выполнение этого условия необходимо, однако получение минимальной величины неравножесткости не гарантируется.

Известен также способ выставки рабочего зазора в газодинамической опоре, включающий окончательную ее сборку и последующую полимеризацию клеев в соединениях при вращении взвешиваемого ротора на номинальных оборотах, в результате чего опора самовыставляется под нагрузкой в рабочем зазоре, обеспечивая при этом его необходимую величину для получения соответствующих жесткокостных и моментных характеристик. Но и при этом величина неравножесткости в опоре может быть довольно значительной.

В заявленном техническом решении перемещение подвижного элемента в газодинамической опоре полусферического типа относительно неподвижного при фиксированной величине комплектовочной разности радиусов сопрягаемых опорных сферических поверхностей, и определение оптимального положения, в котором при вращении опоры на номинальных оборотах ее собственные частоты, определяющие жесткость газовой пленки в рабочем зазоре, в осевом и радиальном направлениях становятся равными, обеспечивает максимальную равножесткость опоры.

Таким образом, так как частотный метод является наиболее точным и доступным при определении жесткостных параметров газодинамических опор по сравнению с другими известными способами, то обеспечение равножесткой конструкции опоры позволяет существенно улучшить точностные характеристики гироскопов и всей системы инерциальной навигации.

Способ выставки рабочего зазора газодинамической опоры полусферического типа частотным методом заключается в измерении собственных частот механической системы ротор-газовая смазка последовательно в осевом и радиальном направлении и выставки необходимой величины осевого люфта в опоре относительно величины комплектовочного размера - разности радиусов сопрягаемых деталей, определяющей величину радиального люфта в экваториальной зоне опоры.

При этом необходимое выполнение условия, когда диапазон собственных частот газодинамической опоры не включает в себя собственных частот сопрягаемых элементов конструкции приспособления, обеспечивает максимальную точность измерения действительных характеристик.

В результате проведенного сравнительного анализа сборки газодинамических опор по способу, взятому за прототип и по предложенному техническому решению, следует отметить, что неравножесткость опоры во втором случае снизилась по величине уходов в гироскопе почти на 40%, что позволяет уменьшить технологический допуск на величину уходов оси неравножесткости в приборе с 0,4 до 0,3 (дуг. мин/мин).

Источники информации

1. А.с. №609132. Бюлл. изобретений №21, 1978 г. "Способ сборки опоры на газовой смазке".Сб. рефератов изобретений, вып.3 сер.Х. сентябрь 1984 г. "Способ контроля рабочего зазора ГДО гироскопа".

Формула изобретения

Способ выставки рабочего зазора в полусферической газодинамической опоре, включающий перемещение подвижного элемента опоры относительно неподвижного до некоторого положения, отличающийся тем, что, с целью повышения равножесткости опоры, подвижный элемент перемещают до совпадения собственных частот в осевом и радиальном направлениях вращающейся на номинальных оборотах опоры.