Устройство для балансировки поплавковых гироузлов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ)957026 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5) М. Кл. 6 О М 1/12 Гееударстаенлый кемнтет Опубликовано 07.09.82. Бюллетень33Дата опубликования описания 17.09.82(53) УДК 620.1. .05:531.24 (088.8) ле делам изобретений и еткрытий,Л дыи в виде че ренним распо ного на осно правлены го вертикально, рамки, четыр моток возбуж люсах статор непосредстве пряжения, а Изобретение относится к приборостроению, преимущественно к балансировке поплавковых гироскопических приборов.Известно устройство для балансировки поплавковых гироузлов, содержащее основание, балансировочную рамку для установки поплавкового гироузла, измерительный механизм, выполненный в виде чувствительного перемещению пьезокварцевого элемента с двумя электродами, и блок измерения, выполненный из последовательно соединенных усилителя и регистрирующего прибора 1.Недостатками устройства являются сложность конструкции и низкая точность измерения,связанная с малой чувствительностью пьезокварцевого элемента, измеряющего статический дисбаланс поплавкового гироузла.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для балансировки поплавковых гироузлов, содержащее основание, балансировочную рамку для установки поплавкового гироузла, источник опорного напряжения, блок измерения и два электромагнитных подвеса, установленных по обе стороны рамки и выполненных кажтырехполюсного статора с внутложением полюсов, закрепленвании так, что два полюса наизонтально, а два других якоря, закрепленного на оси х конденсаторов и четырех обдения, установленных на по- а, соединенных одним выводом но с источником опорного наругим - через конденсатор 2),Недостатком известного устройства является то, что сигнал дисбаланса, представляющий собой напряжения, снимаемые с электромагнитных подвесов, характеризует лишь факт наличия дисбаланса гироузлов, 15 однако не позволяет определить его знак,т. е. выяснить причину неуравновешенности, правый (левый) дифферент, остаточный вес или плавучесть. Это усложняет процесс балансировки и делает его более длительным, так как оператору приходится дополнительно определять знак плавучести или дифферента и проводить вычисления параметров неуравновешенности по показаниям регистрирующих приборов, что усложняет работу оператора.957026 11 = 1.)о+ Ьб,(3) Целью изобретения является упрощение процесса балансировки и повышение ее производительности, а также облегчение работы оператора.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для балансировки поплавковых гироузлов, содержащем основание, балансировочную рамку для установки поплавкового гироузла, источник опорного напряжения, блок измерения и два электромагнитных подвеса, установленных по обе стороны рам о ки и выполненных каждый в виде четырех- полюсного статора с внутренним расположением полюсов, закрепленного на основании так, что два полюса направлены горизонтально, а два других - вертикально, якоря, закрепленного на оси рамки, четырех конденсаторов и четырех обмоток возбуждения, установленных на полюсах статора, соединенных одним выводом непосредственно с источником опорного напряжения, а другим - через конденсатор, блок измерения ро выполнен в виде двух каналов, каждый из которых содержит схему вычитания и два амплитудных детектора, входы которых подключены к соответствующей точке соединения конденсаторов и обмоток возбуждения, установленных на вертикально расположенных полюсах статора соответствующего электромагнитного подвеса, а выходы связаны со входами схемы вычитания, а также в виде двух регистрирующих приборов, подключенных к ним выходами сумматора и третьей схемы вычитания, входы которых соединены параллельно и подключены, соответственно, к выходам первой и второй схем вычитания.Такое выполнение устройства позволяет измерять дифферент и плавучесть баланси- з руемых гироузлов, не проводя дополнительных вычислений, и, следовательно, способствует сокращению времени и упрощению процесса балансировки.На чертеже представлена структурная блок-схема устройства.Устройство содержит основание 1, балансировочную рамку 2 для установки поплавкового гироузла 3, источник 4 опорного переменного напряжения, блок 5 измерения и два электромагнитных подвеса 6 и 7, уста з новленных по обе стороны рамки 2 и выполненных каждый в виде четырехполюсного статора 8 (9) с внутренним расположением полюсов 10 - 13 (14 - 17), закрепленного на основании 1 так, что два полюса 1 О и 12 (14 - 16) направлены горизонтально, а два 11 и 13 (15 и 17) других - вертикально, якоря 18 (19), закрепленного на оси рамки 2, четырех конденсаторов 20 - 23 (24 - 27) и четырех обмоток 28 - 31 (32 - 35) возбуждения, установленных на полюсах 10 - 13 (14 - 17) статора 8 (9), соединенных общим выводом непосредственно с источником 4 опорного напряжения, а другим - через конденсатор 20 - 23 (24 - 27), Блок измерения 5 выполнен в виде двух каналов 36 и 37, каждый из которых содержит схему 38 (39) вычитания и два амплитудных детектора 40 и 41 (42 - 43), входы которых подключены к соответствующей точке соединения конденсаторов 21 и 23 (25 и 27) и обмоток 29 и 31 (33 и 35) возбуждения, установленных на вертикально расположенных полюсах 11 и 13 (15 и 17) статора 8 (9) соответствующего электромагнитного подвеса 6 и 7, а выходы связаны со входами схемы вычитания 38 (39), двух регистрирующих приборов 44 - 45 и подключенных к ним выходами сумматора 46 и третьей схемы 47 вычитания, входы которых соединены параллельно и подключены соответственно к выходам первой и второй схем 38 и 39 вычитания,Устройство работает следующим образом.Для измерения дифферентов и плавучести балансируемого поплавкового гироузла 3 его закрепляют в предварительно отбалансированной рамке 2, на которой заранее закреплены якори 18 и 9 электромагнитных подвесов 6 и 7. Рамку 2 вводят в межполюсное пространство статоров 8 и 9 и погружают в ванну с балансировочной жидкостью (не показано). В случае идеально сбалансированного гироузла 3, якоря 18 и 19 займут центральное положение между полюсами 10 - 17 статоров 7 и 8.При наличии неуравновешенности гироузла 3 якори 18 и 19 смещаются в вертикальном направлении, что приводит к изменению индуктивностей вертикально расположенных обмоток 29, 31, 33 и 35 и возникновению центрирующих усилий Г, и Рз в каждом подвесе 6 и 7. При этом балансировочная рамка 2 с гироузлом 3 и якорями 18 и 19 будет находиться в состоянии равновесия, которое характеризуется уравнениями дт ( + 2) (1)Млиф -- ( г )(2) где Я - остаточный вес (или плавучесть) поплавкового гироузла 3;Мдч, - момент дифферента;1 - расстояние от точки приложенияцентрирующих усилий до центра объема балансируемого гироузла 3 (зависит от конструкции). Знак плюс в уравнениях (1) и (2) соответствует плавучести и левому дифференту, минус - остаточному весу и правому дифференту.Изменение индуктивностей обмоток 29, 31, 33 и 35, вызванное смещением якорей 18 и 19 из центрального положения, приводит к изменению напряжения на этих обмотках 29, 31, 33 и 35, которое линейно связано с величиной смещения якоря 18 (19) и может быть представлено уравнениемгдео - напряжение на обмотке при центральном положении якоря 18 (19);Ь - конструктивный коэффициент.В общем случае, когда балансируемый гироузел 3 имеет остаточный вес (плавучесть и дифферент, состояние равновесия харак теризуется смещением левого якоря 18 на расстояние о от центрального положения правого 19 - на расстояние бг. При этом напряжения Бв, Бгв на верхних обмотках 29 и 33 соответственно подвесов 6 и 7 и напряжения Цн и Бгн на их нижних 31 и 35 обмотках будут определяться уравнениями1-1 В 1-1 О - Ь 6 з (4) 13 гв= 1.1, + Ьбг, (5)(6) (7) 15 Знак плюс или минус в уравнениях (4) - (7) зависит от направления смещения якоря 18 (19) (вверх или вниз). Эти напряжения подаются на входы амплитудных детекторов 40 - 43 и преобразуются в постоянные, которые поступают на входы схем вычитания 38 и 39, реализующих уравненияЬ 1.1 = 1.1 в - 1.1 н = +2 Ъ 61; (8) й)г = 1-гв - 1)гн = +2 Ьбг. (9) Таким образом, если якоря 18 и 19 находятся в центральном положении, то 1 в = = 1.1 н1-1 гв= 1.)гн и, следовательно, Ш = = Ы 3 г = О. Знак напряжений ЬЦ и Ь 11 г зависит от направления смещения якорей 18 и 19.Сумматор 46 и третья схема 47 вычита ния реализуют уравненияБу = 511 + М 3 г = +2 Ь(б+ бг); (10) 1.1 = ЬБ- .1 г = + 21 з ( б - бг) (11)Центрирующие усилия в пределах зоны функционирования подвесов 6 и 7 линейно 35 связаны с величиной смещений 6 якорей 18 и 19Г = 1( 6 и Гг -- 1 бг (12) где 1 - конструктивный коэффициент.Выражая нз (12) би бг и подставляя их 40 1 уравнения (10) и (11) получиме = - 1, (г+ гг) (13)и = +(г, - .) (14) Сравнивая последние соотношения с уравне ниями (1) и (2), приходим к выводу, что сигналы 1.)г и 1.1 ф пропорциональны измеряемым параметрам неуравновешенности поплавкового гироузла, а именноО.= лЬа (15)1.1 = фМ., (16) Напряжения 1.1 и 1.)ф подаются на регистрирующие приборы 44 и 45 (например, вольтметры), шкалы которых проградуированы в величинах веса и момента.Таким образом, новое построение блока 55 измерения в устройстве для балансировки поплавковых гироузлов и его варианте обеспечивает возможность измерения величины и знака параметров неуравновешенности ба. лансируемого гироузла. Последнее исключает неопределенность имеющую место в известном устройстве. Это позволяет упростить операцию балансировки, и обеспечивает сокращение времени операций в 1,5 - 2 раза по сравнению с известными.Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства по предварительным расчетам составит около 100 тыс. руб.Формула изобретенияУстройство для балансировки поплавковых гироузлов, содержащее основание, балансировочную рамку для установки поплавкового гироузла, источник опорного напряжения, блок измерения и два электромагнитных подвеса, установленных по обе стороны рамки и выполненных каждый в виде четырехполюсного статора с внутренним расположением полюсов, закрепленного на основании так, что два полюса направлены горизонтально, а два других - вертикально, якоря, закрепленного на оси рамки, четырех конденсаторов и четырех обмоток возбуждения, установленных на полюсахстатора, соединенных одним выводом непосредственно с источником опорного напряжения, а другим - через конденсатор, отличающееся тем, что, с целью упроцения процесса балансировки и повышения ее производительности, блок измерения выполнен в виде двух каналов, каждый из которых содержит схему вычитания и два амплитудных детектора, входы которых подключены к соответствующей точке соединения конденсаторов и обмоток возбуждения, установленных на вертикально расположенных полюсах статора соответствующего электромагнитного подвеса, а выходы связаны со входами схемы вчитания, а также в виде двух регистрирующих приборов, подключенных к ним выходами сумматора и третьей схемы вычитания, входы которых соединены параллельно и подключены, соответственно, к выходам первой и второй схем вычитания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР697818, кл. б 01 М 1/12, 1978.2. Гоцеридзе Р. М. Универсальная установка для уравновешивания поплавковыхчувствительных элементов в жидкости.Сб. Уравновешивание роторов и механизмов. Под ред. проф. Щепетильникова. М.,Машиностроение, 1978, с. 207 - 210 (прототип).. Бутяга Составитель П. Баранов с Техред А, Бойкас Корректо Тираж 887 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 иал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,