Тема 6. Опоры и подвесы чэ ип и д.
Назначение – обеспечить требуемые законы движения ЧЭ относительно корпуса.
ЧЭ является абсолютно твердым жестким телом с 6-ю степенями свободы, он участвует в 3-х основных видах движения.
Когда не наложено никаких связей:
-
обеспечивает 6-ть степеней свободы
Когда не наложено никаких связей:
- обеспечивает 6-ть степеней свободы
Одностепенные линейные подвесы:
Угловые:
2.Двухстепенные линейные подвесы:
Если Cx=0 => одноосный акселерометр для измерения ускорения в проекции на ось x.
;
-
характеризует степень неравножесткости.
III. Классификация типов подвесов. (вернуться к оглавлению)
1. По числу степеней свободы:
1.1. количество – 1-6;
1.2. качество - линейное перемещение;
-угловое перемещение;
-смешанное перемещение;
1.3. степень неравножесткости→δ;
2. По способу взаимодействия Ч.Э. с узлами опор:
контактные опоры - непосредственный механический контакт перемещающихся частей с трением скольжения или качения.
Опоры с трением качения:
Шарикоподшипниковые
Роликовые
Ножевые опоры
Опоры с трением скольжения:
Плоскостные опоры
Конические опоры
Сферические опоры
Цилиндрические опоры
упругие опоры:
Торсионный подвес(подвес на растяжках)
Мембранный подвес
Консольный подвес
Бесконтактные опоры:
электромагнитный подвес;
электростатическая опора;
магнитная опора;
аэрогидростатический подвес;
аэрогидродинамический подвес;
комбинированная опора.
Рассмотрим подробно эти виды опор:
1.Опоры с трением качения.
1.1. Шарикоподшипники.
(вернуться к оглавлению)
По конструкции они сложнее и больше по габаритам опор с трением скольжением, но имеют ряд преимуществ перед ними:
в несколько раз меньший момент трения;
малую чувствительность к изменению 1°С ;
высокая точность центрирования оси прибора;
большая вибропрочность и долговечность
По характеру нагрузки шарикоподшипники разделяют на:
радиально-однорядные (ГОСТ 8338-57);
радиально-упорные (магнетные) (ГОСТ 832-62);
радиально-упорные насыпные (изготавливаются по специальным техническим условиям).
Роликовые не применяются в авиационном приборостроении, т.к. имеют больший момент трения в сравнении с шариковыми.
*
Радиальные применяются при наличии радиальных нагрузок. Могут выдерживать и небольшие осевые нагрузки, составляющие от 1/3 до 1/60 от радиальной. Сепараторы обычно делают из стали и бронзы.
Рис. Радиальные и радиально-упорные
Радиально-упорные используются при наличии как радиальных так и осевых нагрузок.
*
Рис.
Шарикоподшипники магнетного типа обеспечивают раздельную установку внутреннего и наружного колец, т.е. являются разборными. Бывают подшипники со съемным наружным кольцом (как на рис.) или со съемным внутренним. В скоростных подшипниках магнетного типа применяют текстолитовые сепараторы (Юн-30 тыс. об/мин.). В тихоходных могут быть и металлические сепараторы.
Радиально-упорные насыпные для уменьшения габаритов могут выполняться без внутреннего кольца. С шариками соприкасается сама цапфа, которая может быть либо конической, либо цилиндрической, либо галтельной.
Рис. Варианты насыпных шарикоподшипников и конфигурации цапф к ним
Таблица Характеристики материалов сепараторов
Во избежание взаимного смещения шариков и возникновения при этом значительного трения шарики разделяются сепаратором.
В тех случаях, когда важно иметь минимальное трение используют металлические сепараторы. Сепараторы радиальных шарикоподшипники чаще выполняют из стали ( ОХ18Н9; 1Х18Н9; ст. 10), латуни Л-62 и бронзы БРАЖ.
До последнего времени лучшими материалами для сепараторов главных опор считался текстолит. Но при скоростях 60000 * 100000 об/мин он разрушается из-за недостаточной теплостойкости, прочности и износоустойчивости. Поэтому в последнее время используются нейлоновые, капроновые и полиэтиленовые сепараторы.
Нейлоновые сепараторы при скоростях 30000 * 60000 об/мин за 400 часов не имеют значительных следов износа и деформации.
|
Политетрафторэтилен (тефлон) |
нейлон |
полиэтилен |
Предел прочности при разрушении, кг/см2 |
140 – 316 |
90 – 105 |
120 – 160 |
Теплостойкость, ºС |
+300 |
+(150 – 200) |
+(60 – 80) |
Рабочая температура |
-80 – (+250) |
-50 – (+150) |
-50 – (+80) |
Удельный вес, г/см2 |
2,2 |
1,15 |
0,92 |
Гироскопичность, % за 24 часа |
0 – 0,03 |
0,03 – 0,04 |
0 – 0,01 |
Коэффициент трения о сталь |
0,07 – 0,1 |
0,1 – 0,14 |
0,2 – 0,4 |
Коэффициент трения между собой |
0,06 – 0,1 |
0,01 – 0,09 |
0,05 – 0,1 |
Твердость по Роквелу, кг/см2 |
55 – 80 (по Шору) |
8,3 |
13
|
Износ при нагрузке до 30 кг/см2 |
0 |
0 |
0 |
*
Для повышения прочности полимерные материалы могут выполняться с разными наполнителями. Полимерные материалы, снижая моменты трения главных опор, повышают их качество и долговечность. Их можно использовать в условиях тропического климата.
Шарикоподшипники
изготавливают из высокоуглеродистой
хромистой стали. Кольца из ШХ-15; шарики
- ШХ-6. Кольца и цапфы закаливаются до
твердости НКС 61
65,
а шарики до ИКС 62
66.
От частоты шарниров и рабочих дорожек колец в значительной мере зависит работа, подшипников. Поэтому в прецизионных подшипниках качество поверхностей должно соответствовать 12 13 классу чистоты.
В зависимости от точности изготовления деталей шариковые подшипники делятся на 8 классов:
- нормальный (Н); - особо высокий (А.В);
-повышенный (П); - прецизионный (А);
-особо повышенный (В.П); - особо прецизионный (СА);
- высокий (В); - сверх прецизионный (С).
В гироскопических приборах применяют подшипники трех самых высоких классов: А, СА и С, т.к. при больших скоростях вращения даже малейшее искажение формы подшипника приведет к значительным динамическим нагрузкам и в конечном итоге к разрушению опор.