Лабораторная  работа №5

     Определение погрешности ДНГ  из-за неравножесткости подвеса 

     Цель  работы – определение погрешности  ДНГ. Анализ изменения величины ухода  ДНГ от неравножесткости подвеса  в зависимости от характера движения основания.

     Основные  сведения из теории

     Упругие элементы подвеса (торсионы) обладают конечной жесткостью на кручение, кроме того в подвесе реальных приборов всегда имеют место упругие перемещения, вызванные поступательными деформациями торсионов при их изгибе.

     Определим возмущающие моменты, обусловленные упругими деформациями карданового подвеса (вызванные неравножесткостью его подвеса).

     ДНГ статически сбалансирован, если в недеформированном  состоянии центр масс совпадает  с центром подвеса. При действии на ротор ДНГ силы F будут иметь  место поступательные перемещения, соответствующие жесткостям подвеса по осям x₁ – c₁₁; y₁ – c₂₂; z₁ – c₃₃.

     Действующая на ротор сила во вращающейся системе координат будет иметь проекции , а моменты, действующие по осям карданового подвеса (вызванные его деформациями), будут иметь вид:

     

     Перемещения по осям можно определить как

     

     Подставив (2) в выражение (1), получим

     

     Из  выражений (3) следует, что возмущающие  моменты, а следовательно и уход ДНГ, будет отсутствовать, если с₁₁= с₂₂= с₃₃, т.е. упругий подвес является равножестким.

     При невыполнении данного условия имеет  место уход гироскопа, который называется уходом или погрешностью гироскопа от неравножесткости упругого подвеса.

     В системе координат, связанной с  основанием, выражения (1) будут иметь  вид

     

(4)

     С учетом значений проекций моментов М_y1 и М_z1 в выражении (3) выражение (4) можем записать в виде

     

     Значение  проекций силы F, действующей на ротор, в системе координат связанной с основанием будут

     

     Выражения моментов, действующих по осям z и  у, можем записать в виде

     

а усредненное  значение момента будет равным

     

     Аналогично  получим

     

а усредненное  значение момента будет равным

     

     Уход  гироскопа от неравножесткости подвеса  в общем виде можем записать

     

     Рассмотрим  случай прямолинейного движения основания. Найдем выражения для возмущающей силы, действующей па ротор при поступательном движении ротора. Из теоремы о движении центра масс (Ц.М.)

     

где абсолютное ускорение Ц.М. ротора, а – силы. действующие на ротор.

     Проекции  сил будут иметь вид

     

     Сравнивая между собой составляющие ускорения  Ц.М. (абсолютное, переносное и Кориолисово) можем отметить следующее: если упругие  деформации являются малыми, т.е. перемещения  ротора в относительном движении не значительны, то абсолютное ускорение Ц.М. приближенно можно считать равным переносному ускорению

     

     В этом случае сила F упругости при  деформации подвеса будет

     

(9)

     Тогда при постоянном переносном ускорении  усредненные значения возмущающих моментов (6) и (7) с учетом (7) будут равными

     

     Выражения (10) справедливы когда движение основания  происходит с постоянным ускорением или с ускорением, частота которого намного меньше собственной частоты  поступательных колебаний ротора при деформации упругого подвеса.

     Подставив найденные значения моментов (10) в выражение (8), найдем значения ухода ДНГ при движении основания с постоянным ускорением

     

     Рассмотрим  случай, когда ДНГ работает в поле силы тяжести Земли. Выставим ДНГ  таким образом, чтобы главная  ось ГП находилась в плоскости меридиана под углом к горизонту (рис.1.). Тогда значения проекций силы, действующей на ДНГ, будут

     

     А значения проекций ускорений будут  соответственно равны

     

     Рис.1

     С учетом значений выражении (12) и (13) можем  записать значение ухода ДНГ от неравножесткости (11) в поле действия силы тяжести Земли

     

 

     Последовательность  выполнения работы

1. Установить ДНГ на приспособление ПУ-1 таким образом, чтобы главная ось гироскопа находилась в вертикальном положении, а ось «х» гироскопа – по метке «х» приспособления.
2. Приспособление ПУ-1 с ДНГ установить в горизонтальном положении на поворотный стол СПУ и выставить вращением рукоятки ___ таким образом чтоб главная ось гироскопа находилась под углом ____ к горизонту.
3. Собрать схему согласно рис.2.
4. Тумблеры пульта управления ІІУ-І установить и исходное положение:

         Эл. Питание пульта – Выкл,

         Эл. Пружина –  разомкнута.

5. Установить на источниках питания напряжение – 12.6 В и ток – 0.5 А.
6. Включить тумблер ПУ-1 "Частота питания ГМ" в положение «резонансная».
7. Выставка главной оси и оси OZ гироскопа в плоскость меридиана.
1. Подсоедините цифровые вольтметры к гнездам ПУ-1 "ДМ-1" и "ДМ-2".
2. Включить тумблер ПУ-1 "Эл. питание пульта". После разгона гиромотора (через 1,5-2 мин) тумблер ПУ-1 "Эл. пружина" переключить в положение "Замкнута".
3. Вращением рукоятки 2 СПУ достичь максимальных показаний 
   одного из цифровых вольтметров и минимальных (нулевых) другого. Это и будет свидетельством того, что главная ось и ось OZ ДНГ лежат в плоскости мередиана.
8. Подсоединить провода АЦП ПЭВМ к гнездам пульта ПУ-1 соответственно: ДМ1 – провод экранированный с наконечником №248500, ДМ2 – провод экранированный без наконечника, Общ – двойной провод без маркировки.
9. Подключение ПЭВМ. Включите монитор и системный блок.

     

     Рис.2

10. Работа с ПЭВМ. Нажмите клавишу клавиатуры ПЭВМ ALT и не отпуская ее, нажмите клавишу FI. Нажатием на клавиши ← ↓ → выбираете Drive Е, после чего нажмите клавишу Enter. Если курсор не находится в Drive Е, нажмите на клавишу Tab и нажатием на клавши ← ↓ → найдите файл dngraph.exe. Нажмите клавишу Enter. На мониторе появится сообщение: «Введите количество измерений до 1000». После чего наберите с клавиатуры число «100» и нажмите клавишу Enter. На мониторе появиться сообщение: «Введите шаг измерений от 1 до 5000 миллисекунд», где число 1000 соответствует одной секунде. После чего наберите с клавиатуры число «1000» н нажмите клавишу Enter. В течении 100 сек ПЭВМ снимает данные с пульта ТКПА и высвечиваются на мониторе значения снятых напряжений соответственно с ДМ1 – первый ряд, с ДМ2 – второй ряд. После чего высвечиваются средние значения напряжений, соответственно – по датчику ДМ1 и по датчику ДМ2 Нажмите на клавишу Enter – на мониторе появятся 2 графика, отражающие изменения напряжений на датчиках момента во времени.
11. Определение проекции на ось, X скорости ухода ДНГ в поле силы 
    тяжести Земли. Значение скорости ухода ДНГ мы получим как сигнал изменения напряжения на датчике момента ДМ1, который преобразуется компьютером согласно выражения

     

где К_кр – коэффициент крутизны характеристик датчика момента согласно паспортных данных равен

     K_кр=9,039±0,0045 (град/час*В)

Однако  величина данного сигнала зависит  не только от неравножесткости подвеси  ДНГ но и от других конструкторских, технологических и производственных факторов, вызывающих  уход ДНГ,  которые необходимо учитывать при определении дрейфа ДНГ при неравножесткости подвеса.

12. Определение значения дрейфа ДНГ от неравножесткости подвеса. Воспользуемся данными исследований поведения ДНГ, полученными ранее в лабораторных работах №3 и №4. где нами были установлены значения дрейфов ДНГ:

        – проекция на ось "X" собственного дрейфа ДНU

       – проекция на ось "X" квадратурного дрейфа ДНГ

       – проекция на ось"Х" угловой скорости вращения Земли.

       – проекция на ось" X" дрейфа от статического дебаланса

     Определим величину дрейфа ДРГ от неравножесткости подвеса

     

13. Произвести  переориентацию ДНГ на СПУ вокруг оси "X" на 90°, поменяв таким образом оси "Y" и "Z" местами. Повторить операции п/п 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12.

 

      Содержание отчета

     Отчет должен содержать основные сведения из теории ДНГ в режиме ДУС. Теоретические обоснования возможности вычисления скорости дрейфа ДПГ от неравножесткости подвеса. В отчете должны быть приведены подлинные результаты исследования поведения ДНГ при определении неравножесткости подвеса, приведены графики изменения во времени сигналов, снятых с ДМ1 и ДМ2 при двух установках ДНГ, отличающихся ориентацией на 90°, а также приведены практические результаты полученного исследования.

     Контрольные вопросы

1. Назовите причины, которые приводят к появлению погрешностей от неравножесткости подвеса ДНГ.
2. Какая физическая суть дрейфа ДНГ от неравножесткости подвеса?
3. Когда уход, обусловленный неравножесткостыо подвеса, достигает наибольшей величины?
4. Назовите условия, исключающие действие на ДНГ моментов от неравножесткости упругого подвеса.
5. Каким преимуществом обладает двухколечный ДНГ по сравнению с одноколейным для исключения действующих моментов от неравножесткости подвеса?