§ 5. Особенности технологии ремонта гироскопическихприборов

При ремонте гироскопических датчиков наряду с такими элек­тромонтажными операциями, как пайка тонких проводников, сбор­ка на основаниях релейных, электромагнитных, трансформаторных и прочих элементов, необходимо выполнять и точные слесарно-механические операции: сборку подшипниковых узлов, статическую и динамическую балансировку рам, взаимную выставку подвиж­ных и неподвижных контактов и т. п. При испытании и при регули­ровочных работах приходится пользоваться достаточно сложными электро- и радиоизмерительными приборами: осциллографами, ламповыми вольтметрами и т. д.

Существенные особенности имеет применяемая при ремонте ги­роприборов технологическая оснастка: испытательные стенды, при­способления для балансировки, стенды-качалки и др. Рабочее ме­сто для проверки и регулировки гироприборов систем стабилизации танкового вооружения представлено на рис. 309.

Рис. 309. Рабочее место по ремонту гироскопических и электронных приборов

стабилизаторов танкового вооружения:

1 — электронный осциллограф; 2 — испытательный щит; 3 — ламповый вольт­метр; 4 — подставка под гироблок; 5 — преобразователь ПТ-200Ц

Кроме осциллографа и лампового вольтметра, устанавливаемых отдельно на стенде-верстаке, на нем же устанавливается щит с коммутирующими элементами и контрольными приборами. В ниж­ней части стенда-верстака установлен преобразователь ПТ-200Ц, обеспечивающий питание гиромоторов и первичных обмоток вра­щающихся трансформаторов.

Полная электрическая схема рабочего места представлена на рис. 310. Она представляет собой комбинацию менее сложных схем испытаний отдельных гироскопических датчиков различных систем стабилизации танкового вооружения. Одна из таких схем — схема испытаний датчика угла — представлена на рис. 311. Эта схема обеспечивает приближенную имитацию статического режима рабо­ты датчика угла. Здесь поданы следующие питающие напряжения: постоянное 26 В через выключатель В на преобразователь ПТ-200Ц, через выключатель В₃ на электромагнит арретира и систему коррек­ции, а также через кнопку К2 и переключатель П₂. на электромагнит наведения; переменное 36 В 400 Гц от преобразователя на обмот­ки гиромотора и на первичную обмотку вращающегося трансформа­тора; кроме того, осциллограф и ламповый вольтметр питаются пе­ременным напряжением 220 В промышленной частоты.

Указанное оборудование используют как при оценке техническо­го состояния датчиков, поступивших в ремонт, так и на этапе окон­чательной регулировки и проверки датчиков вне систем. На про­межуточных этапах сборки и регулировки, в процессе изготовления и в процессе ремонта применяется целый ряд различных специаль­ных приборов и приспособлений. Так, например, для динамической балансировки наружной и внутренней рам датчиков угла исполь­зуют специальные вибростенды, обеспечивающие «оживление» под­шипниковых опор; для измерения порога чувствительности гиро-тахометров применяют специальные вращающиеся столы с регули­руемой и измеряемой скоростью вращения.

Особые требования предъявляются к помещениям, в которых ремонтируются гироприборы. Они обусловлены главным образом необходимостью обеспечить минимально возможные моменты тре­ния в опорах гироскопов. Наличие пыли в таких помещениях не допускается. Личный состав, работающий в этих помещениях, дол­жен иметь одежду и обувь, специально предназначенную для рабо­ты. В помещениях не допускается установка металлообрабатываю­щих станков. Готовые к установке в приборы подшипники должны храниться в чистом бензине или под специальными стеклянными колпаками.

Гироскопические приборы включают значительное количество элементов, узлов и электроаппаратов, характерных для любых аппаратов регулирования и управления. К таким элементам отно­сятся электромагниты поворотные и тяговые, реле, контактные группы и т. д. Однако в конструкцию гироскопических приборов входят и своеобразные узлы: гиромоторы, подшипники карданова подвеса, рамы, торсионы и т. п. 582

Рис. 310. Электрическая схема рабочего места по ремонту гироскопических и электронных приборов

Рис. 311. Схема испытаний гироскопического датчика угла

В узлах первой группы возникают дефекты, присущие всем аппаратам регулирования и управления, о которых достаточно под­робно говорилось в предыдущих параграфах. Подробному анализу следует подвергнуть дефекты, присущие гироскопическим узлам. Специфика этих дефектов обусловлена, с одной стороны, наличием перечисленных особых элементов, а с другой — особенностями ус­ловий работы и функциональными особенностями гироприборов.

Если исключить из рассмотрения такие дефекты, как обрывы, разрушение или потеря электрической прочности изоляции и дру­гие, присущие всем аппаратам регулирования и управления, то специфические дефекты гироскопических приборов можно разбить на две большие группы. Первая группа — это дефекты, связанные с увеличением в процессе эксплуатации момента сопротивления по­вороту в опорах рам карданова подвеса. Вторая группа дефек­тов— это дефекты, связанные с изменением в процессе эксплуата­ции начального взаимного расположения деталей.

Рассмотрим первую группу дефектов. Увеличение в процессе эксплуатации момента сопротивления в опорах рам карданова под­веса воспринимается и измеряется как трение по осям рам, т. е. трение в подшипниках. Действительно, значительную долю момента сопротивления составляет трение в опорах, однако весьма важны и другие составляющие.

Суммарный момент сопротивления повороту наружной рамы гироскопа по оси X можно выразить формулой

(1)

где Мxf/ — момент трения в подшипниках;

Мхc — момент от скручивания гибких проводничков пере­дающих плат;

Мхв — момент сопротивления, обусловленный неравномер­ным износом беговой дорожки подшипника в процес­се эксплуатации.

Неравномерность износа является следствием того, что внут­ренняя и наружная обоймы подшипников гироскопов не вращают­ся друг относительно друга, а совершают повороты на ограничен­ные углы.

Для момента сопротивления повороту по оси У

(2)

где — моменты, аналогичные входящим в выра­жение (1), но действующие по оси Y;

— момент трения в контактной группе сис­темы коррекции.

В период эксплуатации все составляющие момента сопротивле­ния, кроме М_с, существенно увеличиваются. Моменты трения в под­шипниках наружной Мxf и внутренней /рамок увеличиваются из-за загустевания смазки и засорения подшипников. Моменты М и Му_в возрастают вследствие увеличения местной выработки бего­вых дорожек подшипников. И, наконец, составляющая М у_к момен­та сопротивления повороту внутренней рамки резко возрастает вследствие подгорания контактов системы коррекции. Увеличение составляющих, а следовательно, и увеличение результирующих моментов и может быть учтено возрастанием приведен­ных коэффициентов трения f_х и f_у соответственно по осям внутрен­ней и наружной рамок.

Так как гироскопический датчик угла стабилизатора при оценке его технического состояния и регулировке вне системы испытывается при неподвижном основании, то для него можно записать сле­дующие известные уравнения:

(3)

(4)

где — угловая скорость перемещения наружной рамки;

—угловая скорость перемещения внутренней рамки;

Н—кинетический момент ротора гироскопа;

Мх и Му — возмущающие моменты, действующие соответствен­но по осям наружной и внутренней рамок; fу и fх — приведенные коэффициенты трения соответственно

по осям внутренней и наружной рамок.

Из этих уравнений следует, что возрастание моментов сопротив­ления по осям рамок при испытаниях датчиков угла вне системы проявится в виде увеличения скоростей самопроизвольного пере­мещения рамок гироскопа под действием всегда имеющих место дебалансных моментов.

Для датчика угла, работающего в системе, т. е. когда его осно­вание перемещается относительной осей X и Y с некоторыми состав­ляющими скорости по осям и, уравнения (3) и (4) при­мут вид:

(5)

(6)

Анализ этих выражений позволяет заключить, что при работе датчика угла в системе рост моментов сопротивления повороту по осям рамок приведет к еще большему увеличению скоростей ухода рамок от начального положения.

Из уравнения (6) следует, что увеличение приведенного коэф­фициента трения по оси наружной рамы скажется на росте ско­ростиухода внутренней рамки. Это приведет к увеличению частоты срабатывания системы коррекции, а следовательно, к более интенсивному подгоранию ее контактов, т. е. к увеличениюМ_yк. Таким образом, будет возрастать приведенный коэффициент трения по оси У, что в соответствии с уравнением (5) обусловит воз­растание скорости отклонения наружной рамы и, следовательно, стабилизируемого объекта от заданного положения.

Итак, первая группа дефектов, связанных с увеличением момен­тов сопротивления повороту по осям карданова подвеса, приводит к снижению точности стабилизации за счет увеличения скоростей самопроизвольного перемещения рамок гироскопа.

Дефекты второй группы, связанные с изменением в процессе эксплуатации взаимного расположения тех или иных деталей, встречаются в гироскопических приборах танковых автоматических систем также довольно часто. Их общей причиной бывает ослабле­ние резьбовых соединений и посадок конструктивных элементов приборов вследствие вибрации, тряски. Рассмотрим проявление не­которых из подобных дефектов на примере гироскопического датчи­ка угла.

Одним из наиболее часто встречающихся дефектов подобного рода является разбалансировка рам карданова подвеса гироскопа. В процессе изготовления внутренняя и наружная рамы баланси­руются перемещением гиромотора вдоль оси его вращения, а также с помощью специальных грузов пли балансировочных винтов. Ба­лансировку проводят в два этапа. Сначала добиваются отсутствия самопроизвольного перемещения рамок при неподвижном основа­нии датчика и невращающемся роторе гиромотора. Затем эту же операцию повторяют на вибростенде без запуска гиромотора. В обоих случаях балансировка производится главным образом пе­ремещением гиромотора. После выполнения предварительной ба­лансировки ее качество проверяют при окончательной регулировке и испытании датчика угла. Проверка основана на том, что, как вид­но из соотношений (3) и (4), при неподвижном основании и вра­щающемся роторе дебалансные моменты Мх и Му вызывают уве­личение скоростей соответственнойи, а следовательно, ско­рости увода стабилизируемого объекта от заданного положения.

Как частота срабатывания системы коррекции, так и скорость самопроизвольного перемещения наружной рамы ограничены в технических условиях на ремонт определенными значениями.

При окончательной регулировке и испытаниях гироскопических датчиков частота срабатывания системы коррекции измеряется не­посредственно количеством щелчков реле коррекции в минуту. Ско­рость самопроизвольного перемещения наружной рамы измеряет­ся средней величиной изменения за минуту напряжения на выходе вращающегося трансформатора датчика угла. Балансировка рамок датчика производится на этом этапе только балансировочными вин­тами и продолжается до тех пор, пока эти две величины не окажут­ся в пределах, заданных техническими условиями.

В процессе ремонта датчиков угла необходимость в их баланси­ровке перемещением гиромотора не возникает. Как правило, ока­зывается достаточной балансировка винтами с оценкой ее качества по частоте срабатывания системы коррекции и скорости измене­ния напряжения на выходе вращающегося трансформатора.

Другим часто встречающимся дефектом, связанным с наруше­нием взаимного расположения деталей и элементов гироскопических приборов, является смещение статора вращающегося трансформа­тора относительно ротора. В результате при заарретированном дат­чике угла, например, на выходе его уже имеется определенной ве­личины сигнал. В момент включения системы этот сигнал, действуя так же, как сигнал наведения, вызовет перемещение стабилизируе­мого объекта. Это перемещение будет продолжаться до тех пор, пока ротор и статор вращающегося трансформатора не займут та­кое относительно друг друга положение, при котором выходной сиг­нал окажется равным нулю. Но при этом между плоскостью наруж­ной рамы и плоскостью стабилизации установится некоторый на­чальный угол рассогласования.

Известно, что при стабилизации управляемого объекта в двух плоскостях с помощью двух трехстепенных гироскопов угол между осью поворота объекта в одной из плоскостей и осью вращения ро­тора гироскопа, стабилизирующего объект в другой плоскости, дол­жен быть по возможности минимальным. Однако при наличии на­чального угла рассогласования между плоскостью наружной ра­мы и плоскостью стабилизации такой же угол установится между осью вращения ротора и осью поворота объекта, что приведет в режиме стабилизации к снижению точности, а при наведении в одной плоскости вызовет перемещение объекта в другой.

Техническими условиями на испытание системы стабилизации в сборе задается параметр, ограничивающий отклонение стабилизиро­ванного орудия от нулевого угла возвышения при повороте башни на 360° с максимальной скоростью. Выход этого параметра за до­пустимые пределы обусловлен главным образом значительным на­чальным углом рассогласования между осью канала ствола (т. е. плоскостью основания датчика угла) и плоскостью наружной рамы датчика угла по вертикали. Следовательно, при ремонте датчика угла необходимо добиваться минимального угла поворота статора вращающегося трансформатора относительно его ротора при за­арретированном гироскопе. Этот угол задается техническими усло­виями на ремонт в виде допустимой максимальной величины напря­жения на выходе заарретированного датчика угла. Уменьшение это­го напряжения достигается путем поворота статора относительно ротора, а стабильность этого параметра в процессе эксплуатации — фиксацией статора в гнезде с помощью прижимных лапок с вин­тами.

Дефектом, приводящим также к снижению точности работы и связанным с нарушением взаимного расположения деталей гиро­скопического прибора, является смещение от заданного положения

оси подвижного контакта системы коррекции. Для сохранения взаим­ной перпендикулярности осей трехстепенного гироскопа, в частно­сти осей ротора и наружной рамы, ось подвижного контакта систе­мы коррекции датчика угла должна быть параллельна оси ротора гироскопа. В процессе эксплуатации параллельность этих осей на­рушается. Проверка параллельности этих осей осуществляется при ремонте по попаданию рычага арретира в гнездо на внутренней рамке при арретировании датчика угла после срабатывания систе­мы коррекции. Выставка подвижного контакта системы коррекции производится путем его поворота на оси внутренней рамы, а стопорение— специальными стопорными винтами.