Способ диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении прецизионных приборов на газодинамической опоре. Способ диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа включает определение времени выбега ротора на последовательных этапах изготовления и испытаний гироскопа. При этом определяют абсолютное и относительное изменение времени выбега ротора гироскопа по сравнению с временем выбега на предыдущем этапе, сравнивают эти изменения с установленными допусками и бракуют гироскоп при превышении установленных допустимых значений. Технический результат - повышение достоверности диагностики текущего состояния газодинамической опоры ротора гироскопа.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики и прогнозирования состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа (далее - гироскопа) при изготовлении и начальных этапах эксплуатации прецизионных приборов на газодинамической опоре.

Известен способ контроля газодинамической опоры ротора гироскопа [1]. Этот способ включает вращение ротора гироскопа с рабочей скоростью, изменение режима вращения и измерение одного из параметров (скорость вращения в момент контакта подвижных и неподвижных элементов опоры, время до полного останова ротора). При этом с целью определения жесткости опоры, измеряют скорость вращения ротора гироскопа, при которой происходит контакт ротора с невращающимися частями опоры в режиме выбега. При этом известно [2], что угловую скорость ротора гироскопа, например, с полусферической газовой опорой, при которой происходит его "посадка", т.е. контакт подвижных и неподвижных частей опоры, можно определить по следующей формуле

где G - вес ротора;

С - рабочий зазор в опоре;

μ - динамическая вязкость газовой среды;

R - радиус газового подшипника;

а - коэффициент, характеризующий микропрофиль опоры.

Технологический разброс величины рабочего зазора в опоре составляет как минимум 20%, что дает в соответствии с (1) разброс скорости «посадки» минимум 44%. Именно поэтому основным недостатком этого способа является недостаточная точность (информативность) контроля состояния опоры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному изобретению является способ диагностики состояния опор ротора гироскопа, включающий определение времени выбега ротора после завершения его монтажа с опорами и оценку состояния опор [3]. При этом 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. 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. Недостатком указанного способа диагностики состояния опоры ротора гироскопа, принятого за прототип, является недостаточная достоверность диагностики начинающейся деградации состояния опоры поскольку:

- определяют изменения времени выбега ротора гироскопа в процессе испытаний по сравнению с временем выбега его после завершения монтажа ротора с опорами,

- допустимую величину для разности определяют исходя из нормированного параметра, зависящего от рабочего зазора или момента трения в опоре,

- измерение времени выбега производят при одной ориентации оси гиромотора.

На практике реальные времена выбега каждого образца опоры в собранном гироскопе существенно отличаются друг от друга, что обусловлено реализованными размерами осевого и радиальных зазоров; сформированным микропрофилем элементов опоры; результатом динамической балансировки ротора в двух плоскостях коррекции; итоговым весом ротора; магнитными и механическими характеристиками обработанного ротора; динамической вязкостью газовой среды внутри поплавковой камеры; радиусом газового подшипника и т.д. Основное влияние на время выбега оказывают вариации радиальных зазоров и микропрофиля, а также динамический дисбаланс ротора, что дает разброс времени выбега до 30-40%.

Ориентация оси гиромотора также влияет на время выбега, так как при горизонтальном расположении оси работает радиальная жесткость опоры, а при вертикальных ориентациях оси - аксиальные (осевые) жесткости. Обычно время выбега при вертикальных ориентациях оси на 15-25% меньше, чем при горизонтальной ориентации. Разница между временами выбега при разных вертикальных ориентациях оси составляет 10-20%, что в первую очередь определяется реализованными размерами осевого и радиальных зазоров; отличиями микропрофилей левой и правой опор; различием результатов динамической балансировки ротора в двух плоскостях коррекции. В реальных условиях мелкосерийного изготовления гироскопов последовательные операции изготовления ротора и других элементов опоры, сборка гиромотора и поплавковой камеры происходят с технологическими допусками на все размеры и параметры и поэтому жесткость опоры и как следствие время выбега у различных образцов гироскопов будет существенно различным. Очевидно, что начинающиеся процессы деградации качества опоры существенно повлияют на динамику изменения времени выбега с учетом ориентации оси гиромотора. Проведенные исследования отказавших и сошедших поплавковых гироскопов выявили следующие основные причины начала деградации качества опоры:

- гажение компаунда статора,

- воздействие микрочастиц клеев,

- риски и микроцарапины поверхностей элементов опоры,

- микрогрязь различной природы внутри поплавковой камеры,

- магнитные и механические характеристики ротора гироскопа.

Решаемая техническая проблема - совершенствование способа диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа на последовательных этапах изготовления и начальной эксплуатации методом неразрушающего контроля.

Достигаемый технический результат - повышение достоверности диагностики текущего состояния газодинамической опоры ротора гироскопа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе диагностики состояния опор ротора поплавкового гироскопа, включающим определение времени выбега ротора на последовательных этапах изготовления и испытаний гироскопа с целью повышения достоверности диагностики состояния газодинамической опоры ротора гироскопа:

- дополнительно определяют абсолютное и относительное изменение времени выбега ротора гироскопа по сравнению с временем выбега на предыдущем этапе;

- сравнивают полученные изменения с установленными допусками (допустимыми значениями) и бракуют гироскоп при превышении установленных допусков.

Реализация предлагаемого способа поясняется следующим примером. В действующей технологии изготовления поплавковых гироскопов было предусмотрено измерение времени выбега гиромотора на следующих последовательных этапах изготовления и испытаний гироскопа:

1) после сборки гиромотора,

2) после установки гиромотора в поплавковую камеру,

3) после заполнения поплавковой камеры инертным газом,

4) в собранном гироскопе,

5) в отрегулированном гироскопе,

6) после сдачи гироскопа отделу технического контроля.

Для первых трех этапов измерений ранее был установлен единый допуск в 100 с, а для трех последних измерений действовал допуск в 70 с. По этим критериям по состоянию газодинамической опоры отбраковывалось 2-3 процента приборов. Однако за три года эксплуатации произошел отказ нескольких десятков гироскопов по причине снижения точности работы гироскопов и/или заклинивания гиромотора. Проведенные исследования отказавших приборов подтвердили существенное снижение текущего состояния газодинамической опоры вплоть до заклинивания гиромотора. В связи с этим и был введен дополнительный допусковый контроль текущего состояния газодинамической опоры ротора гироскопа на последовательных этапах изготовления и испытаний. При установлении значений допусков была обработана вся статистика по измерениям времени выбега на всех этапах изготовления как по отказавшим, так и по продолжающим функционировать гироскопам. Установленные допуска обеспечили значительное повышение достоверности контроля качества - текущего состояния газодинамической опоры ротора гироскопа - за три года через эту проверку успешно прошел только один гироскоп, отказавший впоследствии по качеству газодинамической опоры. Десятки приборов были забракованы по неудовлетворительному качеству газодинамической опоры ротора гироскопа.

На предприятии ЦНИИ "Электроприбор" предлагаемый способ проверен. Получены положительные результаты. Откорректирована техническая документация прибора. С декабря 2014 года способ внедрен в мелкосерийное изготовление четырех модификаций двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамической опорой ротора.

Используемая литература:

1. Патент РФ №1840738

2. Проблемы развития газовой смазки.// М.: Наука, 1972, часть 2.

3. Патент РФ №1840748

Способ диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа, включающий определение времени выбега ротора на последовательных этапах изготовления и испытаний гироскопа, отличающийся тем, что определяют абсолютное и относительное изменение времени выбега ротора гироскопа по сравнению с временем выбега на предыдущем этапе, сравнивают эти изменения с установленными допусками и бракуют гироскоп при превышении установленных допустимых значений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Достигаемый технический результат - повышение точности (достоверности) определения составляющей погрешности гироблока, обусловленной резонансом его конструкции.

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике. Сущность изобретения заключается в том, что способ компенсации влияния медленного меандра на показания лазерного гироскопа содержит этапы, на которых предварительно проводят климатические испытания лазерного гироскопа и определяют коэффициенты полинома n-й степени зависимости коэффициента А(Т)Мода01 от температуры на определенной моде, определяют текущее значение амплитуды медленного меандра ММ=A(T)Mода01⋅Sтек, где Sтек - текущее значение амплитуды частотной подставки, которую измеряют на каждом такте работы трехосного лазерного гироскопа, определяют показатели токового дрейфа Tdsqx,y,z и магнитного дрейфа Mdsqx,y,z и определяют значения угла поворота за такт работы лазерного гироскопа в радианах где Kqx,y,z - масштабный коэффициент лазерного гироскопа, Rasn - выходная характеристика лазерного гироскопа.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к испытательному оборудованию, и предназначено для аттестации и верификации преобразователей инерциальной информации (ДУС, акселерометров, гироскопических устройств различного назначения), систем навигации (платформенных, бесплатформенных и др.), стабилизации и ориентации, в методах контроля которых предусмотрены последовательные или одновременные развороты за заданное время по двум осям на углы не превышающие ±360°.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим имитаторам дальности, используемым для проверки работы лазерного дальномера. Устройство имитации дальности для проверки лазерного дальномера содержит по крайней мере один оптический элемент с вогнутой рабочей поверхностью, обращенный вогнутостью к лазерному дальномеру.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения ошибок ориентации измерительных осей гироскопов и маятниковых акселерометров в БИНС после температурных, вибрационных или ударных воздействий, а также в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение для размещения и проведения испытаний систем спутниковой навигации, устанавливаемых на шасси наземных транспортных средств.

Использование: для изготовления роторов сверхпроводящих криогенных гироскопов. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления сферического ротора криогенного гироскопа включает формирование сферической подложки, нанесение на подложку сверхпроводящего ниобиевого покрытия электрохимическим осаждением из расплава галогенидов щелочных металлов и соли ниобия с использованием растворимого анода и вращающегося катода и механическое полирование поверхности сверхпроводящего покрытия, при этом в качестве материала подложки ротора используют углеситалл, перед нанесением сверхпроводящего покрытия на сферической подложке выполняют кольцевой срез по ее экватору, электрохимическое осаждение сверхпроводящего покрытия ведут при катодной плотности тока 100-300 А/м2, температуре 700-850°С и скорости вращения катода 30-40 об/мин, а после механического полирования поверхности сверхпроводящего покрытия на него наносят оксидную пленку ниобия.

Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано для регулирования и испытаний роторных вибрационных гироскопов. Способ включает определение резонансной скорости вращения роторного вибрационного гироскопа путем изменения частоты его вращения по линейному закону и контроля амплитуды колебаний ротора по сигналу датчика угла гироскопа.

Изобретение относится к калибровке датчиков в скважине. Техническим результатом является устранение ограничений при калибровке температурного дрейфа и других погрешностей датчика каротажных приборов.

Настоящее изобретение относится к той проблеме, что обычный алгоритм начального выравнивания не подходит для устройств инерциальной навигации с низкой стоимостью и низкой производительностью в области сельскохозяйственных машин и технологических машин.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении прецизионных приборов на газодинамической опоре. Способ диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа включает определение времени выбега ротора на последовательных этапах изготовления и испытаний гироскопа. При этом определяют абсолютное и относительное изменение времени выбега ротора гироскопа по сравнению с временем выбега на предыдущем этапе, сравнивают эти изменения с установленными допусками и бракуют гироскоп при превышении установленных допустимых значений. Технический результат - повышение достоверности диагностики текущего состояния газодинамической опоры ротора гироскопа.

Наверх