Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов

Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов

Реферат

 

Использование: в балансировочной технике. Устройство содержит горизонтально расположенную вращающуюся виброкамеру, обеспечивающую вращение вокруг горизонтальной оси в пределах угла 180^o, снабженную вибратором, системами сдува, создания среды и термостатирования гироскопа и приспособлением для установки и закрепления гироскопа, лазер с фокусирующим объектом и системой управления, манипулятор перемещения лазера, пульт управления, каналы измерения величины и угла моментного дисбаланса и формирования синусоидального сигнала вибрации, управляющую ЭВМ с интерфейсами, обеспечивающую автоматическое управление узлами и измерительными каналами устройства в процессе подготовки, измерения и коррекции моментного, осевого и статического дисбалансов ротора гироскопа в рабочих условиях его эксплуатации. Технический результат - повышение точности, универсальности и производительности балансировки гироскопов в условиях расширенной номенклатуры их типов и конструктивных особенностей обеспечивается тем, что в состав устройства введены оригинальные манипулятор, элементы виброкамеры, система сдува с многократным отражением продуктов эрозии и схемы построения каналов измерения величины и угла моментного дисбаланса и формирования синусоидального сигнала вибрации в совокупности с программным управлением от ЭВМ. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для балансировки гироскопов, в частности динамически настраиваемых гироскопов.

Цель изобретения - повышение точности, универсальности и производительности балансировки гироскопов в условиях расширенной номенклатуры их типов и конструктивных особенностей. Это достигается реализацией технических решений, позволяющих максимально учитывать конструктивные особенности гироскопов.

Конструктивные особенности, которые необходимо учитывать при смене типов гироскопов, подлежащих балансировке, можно классифицировать следующим образом.

1. Радиусы трех плоскостей коррекции роторов.

2. Габаритные размеры.

3. Расстояния между плоскостями коррекции.

4. Расстояние средней плоскости коррекции от базовой (посадочной) поверхности корпуса гироскопа.

5. Резонансная частота вращения.

6. Температура термостабилизации.

В настоящее время известно устройство для автоматической балансировки гироскопов, содержащее основание, закрепленные на нем вибратор с вибростолом и корректирующий лазер, снабженный фокусирующим объективом, приспособление для крепления гироскопа и вакуумный колпак, закрепленные на вибростоле, подпружиненный подвижный фиксатор, установленный на основании и взаимодействующий с вибростолом, систему защиты, выполненную в виде последовательно соединенных пневматически пневмомагистрали, электропневмоклапана, сопла и блока отсоса, и систему управления, выполненную в виде соединенных последовательно датчика опорного сигнала, формирователя и фазовращателя, связанного со входом вибратора, двух каналов электрической пружины, каждый из которых содержит соединенные последовательно датчик угла, усилитель-демодулятор и датчик момента, блок тест - контроля, снабженный источником питания гироскопа и связанный входами с датчиком угла первого канала электрической пружины; фазовращателя, управляющей электронной вычислительной машины (ЭВМ), входы которой соединены с выходами блока тест - контроля и усилителей-демодуляторов и блока управления, выход которого соединен со входом лазера [1].

Недостатком данного устройства является снижение точности и производительности балансировки, вызванные возможностью поражения повторных участков поверхности ротора, а также необходимостью ручных операций смены положения оси гироскопа при определении параметров дисбалансов и их коррекции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для автоматической балансировки гироскопов, содержащее основание, закрепленные на нем стол, установленные на последнем виброкамеру, включающую в себя: вибратор, корпус с герметичным откидным защитным кожухом, систему сдува, связанный с ней пневматически электропневмоклапан, приспособление для установки и закрепления гироскопа, содержащего датчики угла и момента, снабженное датчиком опорного сигнала с ротора, и арретир для фиксации осевого перемещения гироскопа внутри виброкамеры, привод осевого вращения гироскопа, связанный с приспособлением датчик вибрации, установленный на приспособлении; систему создания рабочей среды, связанную с корпусом, лазер с фокусирующим объективом и системой управления, пульт управления, объединяющий два канала "электрической пружины" по осям чувствительности X и Y, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя-демодулятора, подключенного к выходу соответствующего датчика угла, и токового усилителя, связанного выходом с входом соответствующего датчика момента, блок формирования напряжений питания привода гироскопа и усилитель-формирователь сигнала с датчика опорного сигнала с ротора, канал измерения величины и угла моментного дисбаланса, содержащий преобразователь эффективного напряжения в постоянный ток, канал формирования синусоидального сигнала вибрации, содержащий усилитель мощности, выход которого подключен к входу вибратора, и управляющую ЭВМ, содержащую следующие интерфейсы: аналого-цифровой преобразователь, блок входных регистров и блок выходных регистров, входы и выходы которых соединены с пультом управления, каналами измерения величины и угла моментного дисбаланса и формирования синусоидального сигнала вибрации, а именно, входы аналого-цифрового преобразователя соответственно соединены: первый и второй - с выходами усилителей мощности каналов "электрической пружины", третий - с выходом датчика вибрации, а четвертый - с выходом преобразователя эффективного напряжения в постоянный ток, выходы блока выходных регистров соединены соответственно: первый - с электропневмоклапаном, второй - с входом системы создания среды, третий - с входом арретира, четвертый - с входом управления привода осевого вращения гироскопа, пятый - с входом пульта управления, шестой - с входом управления усилителя мощности, а седьмой - с системой управления лазера [2].

Недостатками данного устройства является следующее: - обязательное направление оси вращения гироскопа на Полярную звезду, что диктует дополнительные требования при размещении установки в производственном помещении, а также усложняет технологию измерения осевого дисбаланса (поворот и измерение через 90^o, а не через 180^o); - наличие фазовращателя для определения статического дисбаланса, что значительно снижает возможность автоматизированного управления процессом балансировки; - нет адаптации к широкой номенклатуре типов гироскопов и их конструктивным особенностям (различные радиусы зон коррекции в плоскостях коррекции, несимметричное расположение плоскостей коррекции и т.д.).

Это вносит дополнительные сложности, связанные с необходимостью учитывать азимут направления оси вращения гироскопа и угол наклона оси вращения к горизонту при определении осевого дисбаланса, а также иметь завышенное значение виброускорения при измерении статического дисбаланса. Кроме этого, в первом и во втором примерах балансировка ведется в вакууме на рабочих оборотах, что при применяемых технологиях измерения дисбалансов не только не дает существенного преимущества в производительности, но и затрудняет предохранение гироскопа от продуктов эрозии.

К тому же, в указанных примерах нет описаний перехода от одного типа гироскопа к другому, что при большой номенклатуре гироскопов очень важно.

Поэтому в предлагаемом балансировочном устройстве делается упор на: - повышенную адаптацию устройства к различным типам гироскопов; - надежную защиту гироскопа от попадания в него продуктов эрозии.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов, содержащее основание, закрепленные на нем стол, установленные на последнем виброкамеру, включающую в себя: вибратор, корпус с герметичным откидным защитным кожухом, систему сдува, связанный с ней пневматически электропневмоклапан, приспособление для установки и закрепления гироскопа, содержащего датчики угла и момента, снабженное датчиком опорного сигнала с ротора, и арретир для фиксации осевого перемещения гироскопа внутри виброкамеры, привод осевого вращения гироскопа, связанный с приспособлением датчик вибрации, установленный на приспособлении; систему создания рабочей среды, связанную с корпусом, лазер с фокусирующим объективом и системой управления, пульт управления, объединяющий два канала "электрической пружины" по осям чувствительности X и Y, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя-демодулятора, подключенного к выходу соответствующего датчика угла, и токового усилителя, связанного выходом с входом соответствующего датчика момента, блок формирования напряжений питания привода гироскопа и усилитель-формирователь сигнала с датчика опорного сигнала с ротора, канал измерения величины и угла моментного дисбаланса, содержащий преобразователь эффективного напряжения в постоянный ток, канал формирования синусоидального сигнала вибрации, содержащий усилитель мощности, выход которого подключен к входу вибратора, и управляющую ЭВМ, содержащую следующие интерфейсы: аналого-цифровой преобразователь, блок входных регистров и блок выходных регистров, входы и выходы которых соединены с пультом управления, каналами измерения величины и угла моментного дисбаланса и формирования синусоидального сигнала вибрации, а именно, входы аналого-цифрового преобразователя соответственно соединены: первый и второй - с выходами усилителей мощности каналов "электрической пружины", третий - с выходом датчика вибрации, а четвертый - с выходом преобразователя эффективного напряжения в постоянный ток, выходы блока выходных регистров соединены соответственно: первый - с электропневмоклапаном, второй - с входом системы создания среды, третий - с входом арретира, четвертый - с входом управления привода осевого вращения гироскопа, пятый - с входом пульта управления, шестой - с входом управления усилителя мощности, а седьмой - с системой управления лазера, снабженной манипулятором перемещения лазера для совмещения фокуса его объектива с плоскостями коррекции (I, II, III) ротора балансируемого гироскопа, который содержит корпус с горизонтальными упорами, установленную внутри него с возможностью вертикального перемещения первую подвижную платформу, первый линейный пневмопривод перемещения первой подвижной платформы, установленную на последней съемную механическую кассету с тремя вертикальными профилями разной высоты, связанный с механической кассетой и неподвижно закрепленный на первой подвижной платформе трехпозиционный пневмопривод горизонтального перемещения механической кассеты, установленную на горизонтальных упорах в корпусе с возможностью вертикального перемещения вторую подвижную платформу с закрепленным в ее нижней части упором, взаимодействующим при подъеме механической кассеты с одним из вертикальных профилей, установленную на второй подвижной платформе с возможностью горизонтального перемещения в рабочей зоне третью подвижную платформу, содержащую первый поворотный барабан с регулируемыми упорами, второй линейный пневмопривод, предназначенный для перемещения третьей подвижной платформы от стенки корпуса до установленного в рабочей зоне регулируемого упора первого поворотного барабана и неподвижно закрепленный на второй подвижной платформе, установленную на третьей подвижной платформе с возможностью горизонтального перемещения четвертую подвижную платформу, содержащую второй и третий поворотные барабаны с регулируемыми упорами, на которой неподвижно закреплен лазер с объективом, и третий линейный пневмопривод, предназначенный для перемещения четвертой подвижной платформы между установленными в рабочей зоне регулируемыми упорами второго и третьего поворотных барабанов и неподвижно закрепленный на третьей подвижной платформе; связанных механически четвертым линейным пневмоприводом, внешним кольцом, закрепленным на столе горизонтально, и термостатом для поддержания необходимой температуры, закрепленным в корпусе, виброкамера является внутренним кольцом образованного с внешним кольцом подшипника скольжения и связана с валом привода осевого вращения гироскопа, обеспечивающего ее вращение вокруг горизонтальной оси в пределах угла 180^o, вибратор соосно расположен в корпусе и имеет горизонтальную ось вибрации, передаваемой на приспособление для установки и закрепления гироскопа, канал измерения величины и угла моментного дисбаланса выполнен в виде подключенного к выходу датчика угла резистивного делителя, управляемого полосового фильтра с цифровым управлением, подключенных к его выходу компаратора перехода через ноль и фильтра нижних частот, выход которого связан с преобразователем эффективного напряжения в постоянный ток, первого регистра, связанного с входами управления полосового фильтра, для работы которого также формируется опорное напряжение частотой, в 100 раз большей частоты вращения гироскопа, создаваемое контуром автоматической подстройки частоты, состоящим из управляемого напряжением генератора импульсов, делителя частоты в 1000 раз и первого фазового детектора, на второй вход которого поступает сигнал с выхода усилителя-формирователя, второго фильтра нижних частот и первого интегратора, связанного с управляющим входом генератора импульсов, делителя частоты в 10 раз, подключенного к выходу последнего и связанного с опорным входом полосового фильтра, счетчика импульсов, подключенного к выходам усилителя-формирователя, компаратора перехода через ноль и генератора импульсов, и второго регистра, связанного с параллельными выходами счетчика импульсов, канал формирования синусоидального сигнала вибрации выполнен в виде второго контура автоматической подстройки частоты, состоящего из последовательно соединенных управляемого напряжением генератора гармонических колебаний, второго фазового детектора, на второй вход которого поступает сигнал с выхода усилителя-формирователя, третьего фильтра нижних частот и второго интегратора, связанного с управляющим входом генератора гармонических колебаний и подключенного к выходу последнего управляемого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, последовательно соединенного с усилителем мощности, а выходы блока выходных регистров соединены соответственно: восьмой и девятый - с входами управления второго и третьего приводов, десятый - одиннадцатый с пневмоприводом, двенадцатый - с входом управления первого линейного пневмопривода, тринадцатый - с входом термостата, четырнадцатый - с входом записи первого регистра, пятнадцатый - двадцать второй - с информационными входами первого регистра, двадцать третий - с входом записи второго регистра, двадцать четвертый - тридцать девятый - с входами переключения коэффициента передачи управляемого усилителя.

Устройство отличается также тем, что система сдува выполнена в виде единого откидного кожуха с прозрачной торцевой поверхностью, закрепленного на столе между ротором и фокусирующим объективом, содержит индикаторный лимб, нанесенный на прозрачную торцевую поверхность кожуха и расположенный соосно ротору, канал сдува продуктов эрозии, содержащий воздухораспределитель, подключенный к электропневмоклапану, сопло, разделенное на три зоны, направляющее сжатый воздух на соответствующую плоскость коррекции и состоящее из стеклянной пластины для прохода луча, металлического корпуса и снизу защитного элемента в виде ленты из тонкой вакуумной резины, закрывающей в рабочем положении ротор гироскопа и другие его уязвимые части от попадания продуктов эрозии, снабженной прорезью для доступа лазерного луча к поверхности ротора гироскопа, ловушки в виде короба и лабиринтного отражателя продуктов эрозии.

На фиг. 1 и 2 приведена структурная схема устройства; на фиг. 3 - система сдува, а на фиг. 4 и 5 - примеры реализации управляемого полосового фильтра с цифровым управлением и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

Устройство для автоматической балансировки роторов гироскопов содержит основание 1, закрепленные на нем стол 2, установленные на последнем виброкамеру 3, включающую в себя: вибратор 4, корпус 5 с герметичным откидным защитным кожухом 6, систему 7 сдува, связанный с ней пневматически электропневмоклапан 8, приспособление 9 для установки и закрепления гироскопа 10, содержащего датчики 11 и 12 угла и датчики 13 и 14 момента, снабженное датчиком 15 опорного сигнала с ротора гироскопа 10, и арретир 16 для фиксации осевого перемещения гироскопа 10 внутри виброкамеры 3, датчик 17 вибрации, установленный на приспособлении 9; систему 18 создания рабочей среды, связанную с корпусом 5, лазер 19 с фокусирующим объективом 20, подключенную к лазеру 19 систему 21 управления, пульт 22 управления, объединяющий два канала 23 и 24 "электрической пружины" по осям чувствительности Х и Y, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя-демодулятора 25 (26), подключенного к выходу соответствующего датчика 11 (12) угла, и усилителя мощности 27 (28), связанного выходом с входом соответствующего датчика 13 (14) момента, блок 29 формирования напряжений питания привода гироскопа и усилитель-формирователь 30 сигнала с датчика опорного сигнала с ротора, канал 31 измерения величины и угла моментного дисбаланса, канал 32 формирования синусоидального сигнала вибрации и управляющую ЭВМ 33, содержащую следующие интерфейсы 34-36: аналого-цифровой преобразователь 34, блок 35 входных регистров и блок 36 выходных регистров, входы и выходы которых соединены с пультом 22 управления, каналами 31 и 32 измерения величины и угла моментного дисбаланса и формирования синусоидального сигнала вибрации, отличающееся тем, что устройство снабжено манипулятором 37 перемещения лазера 19 для совмещения фокуса его объектива 20 с плоскостями коррекции (I, II, III) ротора гироскопа 10, который содержит корпус 38 с горизонтальными упорами 39, установленную внутри корпуса 38 с возможностью вертикального перемещения первую подвижную платформу 40, первый линейный пневмопривод 41 перемещения первой подвижной платформы 40, установленную на последней механическую кассету 42 с тремя вертикальными профилями 43-45 разной высоты, связанный с механической кассетой 42 и неподвижно закрепленный на первой подвижной платформе 40 трехпозиционный пневмопривод 46 горизонтального перемещения механической кассеты 42 в плоскости чертежа, установленную на горизонтальных упорах 39 в корпусе 38 с возможностью вертикального перемещения вторую подвижную платформу 47 с закрепленным в ее нижней части упором 48, взаимодействующим при подъеме механической кассеты 42 с одним из вертикальных профилей 43, 44 или 45, установленную на второй подвижной платформе 47 с возможностью горизонтального перемещения в рабочей зоне третью подвижную платформу 49, содержащую первый поворотный барабан 50 с регулируемыми упорами, второй линейный пневмопривод 51, предназначенный для перемещения третьей подвижной платформы 49 от стенки корпуса 38 до установленного в рабочей зоне регулируемого упора первого поворотного барабана 50 и неподвижно закрепленный на второй подвижной платформе 47, установленную на третьей подвижной платформе 49 с возможностью горизонтального перемещения в плоскости чертежа четвертую подвижную платформу 52, содержащую второй и третий поворотные барабаны 53 и 54 с регулируемыми упорами, на которой неподвижно закреплен лазер 19 с фокусирующим объективом 20, и третий линейный пневмопривод 55, предназначенный для перемещения четвертой подвижной платформы 52 между установленными в рабочей зоне регулируемыми упорами второго и третьего поворотных барабанов 53 и 54 и неподвижно закрепленный на третьей подвижной платформе 49; связанными механически приводом осевого вращения гироскопа, выполненного виде четвертого линейного пневмопривода 56 и преобразователя 57 линейного перемещения во вращение, и внешним кольцом 58, закрепленным на столе горизонтально, и термостатом 59 для поддержания необходимой температуры, закрепленным в корпусе, виброкамера 3 является внутренним кольцом образованного с внешним кольцом подшипника скольжения и связана с валом преобразователя 57 линейного перемещения во вращение, обеспечивающего ее вращение вокруг горизонтальной оси в пределах угла 180^o, вибратор 4 соосно расположен в корпусе 3 и имеет горизонтальную ось вибрации, передаваемой на приспособление 9 для установки и закрепления гироскопа 10; канал 31 измерения величины и угла моментного дисбаланса выполнен в виде подключенного к выходу датчика 11 угла резистивного делителя 60, управляемого полосового фильтра 61 с цифровым управлением, подключенных к его выходу компаратора 62 перехода через ноль и фильтра 63 нижних частот, выход которого связан с преобразователем 64 эффективного напряжения в постоянный ток, первого регистра 65, связанного с входами управления полосового фильтра 61, для работы которого также формируется опорное напряжение частотой, в 100 раз большей частоты вращения гироскопа 10, создаваемое контуром 66 автоматической подстройки частоты, состоящим из управляемого напряжением генератора 67 импульсов, делителя 68 частоты в 1000 раз, первого фазового детектора 69, на второй вход которого поступает сигнал с выхода усилителя-формирователя 30, второго фильтра 70 нижних частот и первого интегратора 71, связанного с управляющим входом генератора 67 импульсов, делителя 72 частоты в 10 раз, подключенного к выходу последнего и связанного с опорным входом полосового фильтра 61, счетчика 73 импульсов, подключенного к выходам усилителя-формирователя 30, компаратора 62 перехода через ноль и генератора 67 импульсов, и второго регистра 74, связанного с параллельными выходами счетчика импульсов 73, канал 32 формирования синусоидального сигнала вибрации выполнен в виде второго контура 75 автоматической подстройки частоты, состоящего из последовательно соединенных управляемого напряжением генератора 76 гармонических колебаний, второго фазового детектора 77, на второй вход которого поступает сигнал с выхода усилителя-формирователя 30, третьего фильтра 78 нижних частот и второго интегратора 79, связанного с управляющим входом генератора 76 гармонических колебаний, подключенного к выходу последнего управляемого усилителя 80 с регулируемым коэффициентом усиления и последовательно соединенного с ним усилителя 81 мощности, выход которого подключен к входу вибратора 4.

Входы аналого-цифрового преобразователя 34 соответственно соединены: первый и второй - с выходами первого и второго усилителей мощности 27 и 28, третий - с выходом датчика 59 вибрации, а четвертый - с выходом преобразователя 64 эффективного напряжения в постоянный ток, входы блока 35 входных регистров связаны с 1-9 выходами второго регистра 74, а выходы блока 36 выходных регистров соединены соответственно: первый - с входом электропневмоклапана 8, второй - с входом системы создания среды 18, третий - с входом арретира 16, четвертый - с управляющим входом привода 56, 57 осевого вращения гироскопа, пятый - с входом пульта 22 управления, шестой - с входом управления усилителя 81 мощности, седьмой - с системой 21 управления лазера 19, восьмой и девятый - с входами управления второго и третьего приводов 51 и 55, десятый и одиннадцатый - с пневмоприводом 46, двенадцатый - с входом управления первого линейного пневмопривода 41, тринадцатый - с входом термостата 59, четырнадцатый - с входом записи первого регистра 65, пятнадцатый - двадцать второй - с информационными входами первого регистра 65, двадцать третий - с входом записи второго регистра 74, двадцать четвертый - тридцать девятый - с входами переключения коэффициента передачи усилителя 80.

Устройство отличается также тем, что система 7 сдува выполнена в виде единого откидного кожуха 82 с прозрачной торцевой поверхностью, закрепленного на столе 2 между ротором гироскопа 10 и фокусирующим объективом 20, содержит индикаторный лимб 83, нанесенный на прозрачную торцевую поверхность кожуха 82 и расположенный соосно ротору, канал 84 сдува продуктов эрозии, содержащий воздухораспределитель 85, подключенный к электропневмоклапану 8, сопло 86, разделенное на три зоны, направляющее сжатый воздух на соответствующую плоскость коррекции ротора и состоящее из стеклянной пластины 87 для прохода луча, металлического корпуса 88 и снизу защитного элемента в виде ленты 89 из тонкой вакуумной резины, закрывающей в рабочем положении ротор гироскопа 10 и другие его уязвимые части от попадания продуктов эрозии, снабженной прорезью 90 для доступа лазерного луча к поверхности ротора гироскопа 10, ловушки 91 в виде короба 92 и лабиринтного отражателя 93 продуктов эрозии.

Рассмотрим возможную реализацию некоторых нестандартных элементов структуры предлагаемого устройства.

Управляемый полосовой фильтр 61 с цифровым управлением может быть выполнен, например, на микросхеме MAX260, фирмы MAXIM [3], фиг. 4.

Усилитель 80 с регулируемым коэффициентом усиления может быть выполнен, например, в виде структуры, фиг. 5, на микросхемах VCA610, фирмы BURR-BROWN, MAX412, фирмы MAXIM и аналого-цифрового преобразователя AD669, фирмы ANALOG DEVICE, фиг. 6 [3-5].

Усилитель 81 мощности может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных низкоомного прецизионного аналогового ключа MAX303, фирма MAXIM [6] и любого усилителя с выходной мощностью P = 100 Вт.

Воздушный трехпозиционный цилиндр 46, описанный в VI-VII томах труда И. И. Артоболевского "Механизмы в современной технике", предназначен для перемещения кассеты с размещением под хвостовиком 48 подвижной платформы 47 профилей кассеты 43, 44, 45, соответствующих радиусам плоскостей коррекции ротора: нижней средней и верхней.

Воздушный трехпозиционный цилиндр работает следующим образом.

По команде программы, соответствующей алгоритму работы устройства для автоматической балансировки роторов гироскопов, включаются электроклапаны, подающие сжатый воздух в одно из отверстий трехпозиционного воздушного цилиндра. При этом при подаче сжатого воздуха в среднее отверстие цилиндрической поверхности и сообщении с атмосферой отверстий крайнего цилиндрической поверхности и центрального торцевой поверхности шток цилиндра устанавливается в среднее положение и профиль 44 устанавливается под хвостовиком 48. Если подать воздух в центральное отверстие торцевой поверхности и сообщить с атмосферой отверстия среднее и крайнее цилиндрической поверхности, то оба внутренних поршня движутся влево и происходит выдвижение штока и профиль 45 устанавливается под хвостовиком 48. При подаче воздуха в крайнее отверстие цилиндрической поверхности и сообщении с атмосферой отверстий среднего цилиндрической поверхности и центрального торцевой поверхности оба внутренних поршня движутся вправо и происходит втягивание штока и профиль 43 устанавливается под хвостовиком 48.

Устройство работает следующим образом.

Перед балансировкой нового типа гироскопов 10 осуществляют настроечные операции для предлагаемого устройства.

На первой подвижной платформе 40 манипулятора 37 оператор вставляет механическую кассету 42 с тремя предварительно настроенными вертикальными профилями 43-45 разной высоты, соответствующими радиусам зон коррекции дисбалансов в плоскостях коррекции (I, II, III) для данного типа гироскопа 10, поворачивает барабаны 50, 53 и 54 так, чтобы их регулируемые упоры с соответствующим наименованием типа гироскопа расположились в рабочей зоне, а затем настраивает указанные регулируемые упоры по длине, чтобы при контакте: - третьей подвижной платформы 49 с корпусом 38 (слева на фиг. 1), а регулируемого упора третьего поворотного барабана 54 с корпусом третьего линейного пневмопривода 55 положение фокуса объектива 20 находилось в плоскости коррекции I; - регулируемого упора первого поворотного барабана 50 с корпусом второго линейного пневмопривода 51, а регулируемого упора второго поворотного барабана 53 с корпусом третьего линейного пневмопривода 55 положение фокуса объектива 20 находилось в плоскости коррекции II; - третьей подвижной платформы 49 с корпусом 38 (слева на фиг. 1), а регулируемого упора второго поворотного барабана 53 с корпусом третьего линейного пневмопривода 55 положение фокуса объектива 20 находилось в плоскости коррекции III.

При балансировке любого количества гироскопов одного и того же типа перечисленные операции выполняются только один раз.

При балансировке динамически настраиваемых гироскопов иного типа с другими конструктивными особенностями ротора (радиусами коррекции и расстоянием между плоскостями коррекции) эти подготовительные операции повторяются (в частности, для иной механической кассеты 42 и другой группы регулируемых упоров поворотных барабанов 50, 53 и 54).

Балансируемый динамически настраиваемый гироскоп 10 при откинутых защитном кожухе 6 и системе 7 сдува устанавливается внутри корпуса 5, где базируется и закрепляется в приспособлении 9 и подключается к пульту 22 управления, затем закрывается защитный кожух 6. Приспособление 9, в котором закреплен гироскоп 10 в виброкамере 3, в исходном состоянии арретируется арретиром 16, что создает для него неподвижное основание.

В исходном состоянии сигналы на выходах блока 36 выходных регистров отсутствуют (на всех выходах сигнал логического нуля) и все системы выключены.

Оператор вносит в базу данных ЭВМ 33 с помощью клавиатуры исходные данные конкретного гироскопа 10, необходимые для расчета дисбалансов по формулам программы (коэффициенты передачи датчиков момента, угла и т.д.).

После этого происходит следующее: ЭВМ 33 на время, достаточное для вакуумирования, выдает сигнал (логическая единица по выходу 2 блока 36 выходных регистров), который включает систему 18 создания рабочей среды, после чего происходит откачка воздуха из виброкамеры 3 до требуемого значения давления в пределах 10...1 мм рт. ст.

ЭВМ 33 на время, достаточное для термостатирования, выдает сигнал (логическая единица по выходу 13 блока 36 выходных регистров), который включает термостат 59, производящий нагрев гироскопа 10 до рабочей температуры, соответствующей данному типу гироскопа, например t = 90^oC.

На время измерения дисбалансов гироскопа 10 ЭВМ 33 выдает сигнал (логическая единица по выходу 5 блока 36 выходных регистров), который включает подачу питающего напряжения на выходе блока 29 формирования напряжений питания гироскопа 10. После этого гироскоп 10 разгоняется до рабочей частоты _р вращения (время разгона t = 0,5...3 мин в зависимости от марки гироскопа). Частота f_р вращения может контролироваться внешним частотомером (на чертеже условно не показан) по сигналу с датчика 15 опорного сигнала от светоконтрастной метки на роторе после усилителя-формирователя 30. Частота f_р и фаза ₀ вращения, определяемые по указанной метке на роторе, являются опорными и на них настраиваются каналы 31 измерения величины и угла моментного дисбаланса и 32 формирования синусоидального сигнала вибрации.

Далее проводится измерение значения и угла моментного дисбаланса, ротора динамически настраиваемого гироскопа 10, проявляющегося в виде модуляции сигнала датчиков 11 и 12 угла из-за воздействия на ротор главного момента M_D дисбалансов. Этот дисбаланс D_м определяют из спектра сигналов с одного из датчиков 11 (12) угла, например с выхода датчика 11 угла.

Спектр сигналов, первая гармоника которого имеет частоту вращения f_р, аппаратно обрабатывается каналом 31 измерения величины и угла моментного дисбаланса.

Для этого после уменьшения по амплитуде в резистивном делителе 60, сигнал с выхода датчика 11 угла поступает на управляемый полосовой фильтр 61 с цифровым управлением, где из него выделяется синусоидальный сигнал, величина которого пропорциональна массе m_м, а фаза - углу _м моментного дисбаланса.

Так как в различных типах гироскопов рабочая частота различная, то в предлагаемом устройстве приведена оригинальная схема фазовой синхронизации резонансной частоты управляемого полосового фильтра 61, с фазой и частотой вращения ротора гироскопа 10, обеспечивающая также формирование опорных сигналов, необходимых для измерения угла моментного дисбаланса. С этой целью на вход первого фазового детектора 69 поступает сигнал от датчика 15 опорного сигнала после усилителя-формирователя 30 и сравнивается с частотой, уменьшенной в 1000 раз с помощью делителя 68 частоты, управляемого напряжением генератора 67 импульсов. Разностный сигнал фильтруется во втором фильтре 70 нижних частот, интегрируется в первом интеграторе 71 и служит управляющим напряжением для генератора 67 импульсов. В результате на выходе генератора 67 импульсов будет поддерживаться частота, в 1000 раз большая частоты вращения гироскопа и синфазная с ней. После деления на 10 в делителе 72 частоты импульсы полученной частоты F₀ = 100f_р используется для синхронизации резонансной частоты полосового фильтра 61, управление которой осуществляется кодом с первого регистра 65, подаваемым с ЭВМ 33 (выходы 15-23 блока 36 выходных регистров), записываемым в нем по команде с ЭВМ 33 (импульс по выходу 14 блока 36 выходных регистров). В частности, например, при записи последовательности чисел 10, 11, 12, 23, 34, 35, 36, 27, 18, 19, 1A, 2B, 3C, 3D, 3E, 3F обеспечивается фильтрация на резонансной частоте гироскопа f = 240 Гц [5].

Сигнал с выхода полосового фильтра 61 после фильтрации в фильтре 63 нижних частот преобразуется преобразователем 64 в напряжение постоянного тока, соответствующее эффективному (среднеквадратичному) значению напряжения, пропорционального амплитуде первой гармоники, то есть величине моментного дисбаланса.

Это напряжение поступает на четвертый вход аналого-цифрового преобразователя 35, параллельный код на выходе которого соответствует величине модуляционного сигнала U_М, записывается в память ЭВМ 33.

Указанное напряжение служит для определения массы m_м моментного дисбаланса по формуле: m_м = K_пU_м, (1) где K_п - постоянная прибора, включающая в себя как конструктивные параметры ротора, так и электрические параметры усилительно-преобразовательного тракта, l - расстояние от центра неуравновешенных масс до центральной плоскости; R - радиус ротора гироскопа 10; K₁ = K_ду - крутизна датчика угла, мВ/мин; K₂ - коэффициент передачи резистивного делителя 60; K₃ - коэффициент усиления по переменной составляющей управляемого полосового фильтра 61.

Из гармонического напряжения с выхода полосового фильтра 61 с помощью компаратора 62 перехода через ноль выделяется фронт _c полученных прямоугольных импульсов, который определяет положение угла моментного дисбаланса ротора гироскопа 10. Далее данный сигнал вместе с сигналами от датчика 15 опорного сигнала и генератора 67 импульсов подается на счетчик 73 импульсов, код на параллельных выходах которого является величиной угла _м моментного дисбаланса, аппаратно определяемого как: _м= _c+90-₀, (3) где ₀ - фаза угла опорного сигнала с датчика 15.

Этот 9-ти разрядный двоичный код запоминается в регистре 74, по команде от ЭВМ (по выходу 22 блока 36 выходных регистров) записывается в ее памяти и обеспечивает измерение угла _м моментного дисбаланса с точностью 0,5^o.

После произведенных компьютером математических операций в соответствии с алгоритмом на экране монитора появляется сообщение о значении массы m_м и угла