- •Содержание
- •1. Введение
- •1.1. Цель дипломной работы
- •1.2. Динамически настраиваемый гироскоп
- •2. Проектно-конструкторская часть
- •2.1. Введение
- •2.2. Описание конструкции днг с гдо
- •Корпус прибора
- •Двигатель
- •Маховик (ротор и подвес)
- •Газодинамическая опора
- •Датчики момента
- •Датчики угла
- •Электрическая схема прибора кинд05-091
- •2.3. Проверка достоверности твердотельной модели
- •2.4. Заключение
- •3. Научно-исследовательская часть
- •3.1. Введение
- •3.2. Принцип работы динамически настраиваемого гироскопа, работающего в режиме датчика угловой скорости
- •3.3. Характеристики динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой ротора (кинд05-091)
- •3.4. Уравнения движения динамически настраиваемого гироскопа
- •3.5. Описание канала обратной связи
- •3.6. Механическая модель динамически настраиваемого гироскопа
- •Связь между системами координат
- •3.7. Вывод уравнений движения динамически настраиваемого гироскопа с учётом угловой податливости скоростной опоры.
- •Определение кинетической энергии системы
- •Определение обобщённых сил
- •Уравнения движения
- •3.8. Определение параметров математической модели
- •3.9. Расчёт жёсткости газодинамической опоры
- •3.10. Исследование полученной модели
- •3.11. Заключение
- •3.12. Список литературы
- •4. Организационно-экономическая часть
- •4.1. Введение
- •4.2. Расчёт трудоёмкости и календарных сроков нир
- •4.3. Определение себестоимости выполнения нир
- •Материалы
- •Комплектующие
- •Оплата труда
- •Затраты на оборудование:
- •Накладные расходы
- •Структура себестоимости нир
- •4.4. Заключение
- •4.5. Список литературы
- •5. Охрана труда и экология
- •5.1. Введение
- •5.2. Анализ опасных и вредных производственных факторов (овпф) при выполнении моделирования динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой ротора
- •Микроклимат
- •Освещение
- •Электромагнитные излучения
- •Электробезопасность
- •Пожарная безопасность
- •5.3. Проектирование эргономичного рабочего места программиста
- •5.4. Экологическая экспертиза дипломного проекта
- •Защита атмосферы
- •Защита гидросферы
- •Утилизация и ликвидация промышленных отходов
- •5.5. Заключение
- •5.6. Список литературы
- •6. Заключение
- •Приложение а
- •Приложение б
3.3. Характеристики динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой ротора (кинд05-091)
В таблице 3.1 представлены основные технические характеристики ДНГ КИНД05-091 [1].
Таблица 3.1. Технические характеристики ДНГ КИНД05-091
Параметр |
Значение |
Масса, г |
125 |
Габаритные размеры, мм |
Ø32×37 |
Рабочая температура, °С |
60 |
Потребляемая мощность, Вт - пусковая - рабочая |
15,0 ≤ 2 |
Время вхождения в синхронизм, с |
≤ 8 |
Диапазон измеряемых угловых скоростей, °/с - непрерывно - кратковременно |
10 15 |
Стабильность масштабного коэффициента, % |
0,01 |
Систематические составляющие скорости ухода, °/ч - не зависящая от ускорения - из-за осевой разбалансировки - квадратурная - из-за неравножёсткости |
50 5 10 0,03 |
Случайные значения скорости ухода, °/ч - в запуске - от запуска к запуску |
0,02 0,7 |
Ресурс, тыс. часов |
145 |
3.4. Уравнения движения динамически настраиваемого гироскопа
Уравнения движения маховика симметричного ДНГ, записанные в системе координат, связанной с корпусом, при допущении, что угловое движение основания по оси, параллельной кинетическому моменту ротора, несущественно по сравнению со скоростью его собственного вращения, выглядят следующим образом [1]:
(1) |
где εx, y – угол наклона маховика вокруг соответствующей оси;
–кинетический момент гироскопа;
–угловая скорость собственного вращения маховика;
–приведённый осевой момент инерции маховика;
–приведённый экваториальный момент инерции маховика;
μ=μподв+μнп – коэффициент демпфирования прецессионных движений маховика гироскопа;
μподв – приведённый коэффициент демпфирования движения оси маховика относительно вала (во вращающихся осях), обусловленного внутренним трением в материале упругого подвеса и вязким сопротивлением в увлечённой массе газа;
μнп – коэффициент демпфирования движения оси маховика относительно корпуса;
–эффективная угловая жёсткость вращающегося подвеса;
–угловая скорость собственного вращения маховика, соответствующая режиму динамической настройки;
K – угловая жёсткость подвеса;
h=μподвΩ – удельный перекрёстный позиционный момент (удельный момент радиальной коррекции);
ϑ=K/(HΩ0) – коэффициент увлечения оси маховика;
ω – переносная угловая скорость движения основания;
M=MДМ+MВ+MТ– внешний момент, действующий на маховик ДНГ, определяющий прецессию гироскопа;
M ДМ – момент перекрёстной обратной связи, развиваемый основной обмоткой датчика момента;
MВ – вредный возмущающий момент, действующий на маховик;
MT – момент, развиваемый дополнительной обмоткой ДМ при подаче в неё тестового сигнала.
В таблице 3.2 приведены значения параметров, входящих в уравнения движения (1) при номинальном кинетическом моменте, для ДНГ КИНД05-091.
Таблица 3.2. Значения параметров, входящих в уравнения движения
Параметр |
Значение |
Частота собственного вращения, Ω, Гц |
500 |
Кинетический момент ротора гироскопа, H, Н·м·с |
4,1·10-3 |
Осевой момент инерции, С, кг∙м2 |
1,26∙10-6 |
Экваториальный момент инерции ротора гироскопа, A, кг∙м2 |
8,23∙10-7 |
Жесткость подвеса ротора, К, Н·м/рад |
0,014 |
Эффективная жесткость вращающегося подвеса, K, Н·м/рад |
2,9∙10-5 |
Коэффициент демпфирования прецессионных движений ротора гироскопа, , Н·м·с |
< 1,15∙10-7 |
Удельный перекрестный позиционный момент, h, Н·м |
< 2,1∙10-4 |
Коэффициент увлечения оси маховика, |
0,001 |