Выбор датчика угла

Выбор датчика угла будем производить исходя из максимальных значений углов отклонения объекта от плоскости горизонта, а также исходя их обеспечения точности измерения углов. По условию, максимальные углы прокачки равны 30о. Выберем индукционный датчик угла 45Д50М, рабочий диапазон которого составляет 40о.

Технические характеристики.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ.

Устойчивость по оси наружной рамы Zн.

На практике применяют только понятие асимптотической устойчивости. Характеристическое уравнение системы стабилизации по оси Zн имеет вид:

или.

где — собственная недемпфированная частота колебаний подвеса, — относительный коэффициент затухания колебаний.

Так как все коэффициенты характеристического уравнения больше нуля, следовательно система устойчива, но обладает плохими показателями качества и плохой динамикой.

Решение уравнения имеет вид:

Уменьшить время переходного процесса можно увеличив частоту колебаний равную .

Частота собственных колебаний, следовательно при заданном и неизменном JZ надо увеличивать коэффициент обратной связи К. Это сделать очень желательно, но очень трудно. На практике стараются сделать жесткость системы максимальной, но при этом увеличивается собственная частота системы, что имеет отрицательные последствия: начинают влиять люфты, надо учитывать высокочастотные воздействия. Предел увеличения К зависит от момента инерции. Чтобы люфты и помехи не оказывали существенного влияния на гиростабилизатор, собственная частота не должна превышать 50 Гц .

Значение относительного коэффициента затухания? в идеале должно быть равно 1., поэтому, чтобы достичь оптимального переходного процесса, нужно варьировать значение коэффициента демпфирования DZ.

Способы, которые применяют для выбора коэффициента демпфирования:

• 1) введение отрицательной обратной связи по скорости с помощью датчика угловой скорости;
• 2) с помощью тахогенератора;
• 3) введение корректирующего звена.

Третий способ является самым хорошим, который в основном и применяют на практике. Здесь тоже воспользуемся этим способом.

Структурная схема системы стабилизации по оси Zн имеет вид:

Рис. 1:Структурная схема системы без коррекции.

Значения параметров схемы:

Момент инерции по оси наружной рамы JZ=0.13 кг? м2, коэффициент демпфирования DZ=6,8?10−4 Н? м?с, обратной связи где ??=40'' - установившаяся ошибка стабилизации, суммарный возмущающий момент по оси наружной рамы стабилизатора M=0.0527 Н? м Следовательно, коэффициент обратной связи K=0.0527?60?180/2?=80.78.

Передаточная функция разомкнутой системы без коррекции:

Введем характеристики — добротность по скорости, — постоянная времени подвеса с платформой. Следовательно, передаточная функция разомкнутой системы преобразуется к виду:

Проведем исследование устойчивости ГС с помощью логарифмических амплитудно и фазо-частотных характеристик (ЛАФЧХ).

ЛАЧХ разомкнутой нескорректированной системы построена на рис. 2.

По ЛАЧХ видно, что система структурно устойчива, но запас по фазе очень мал, следовательно качество переходного процесса будет очень плохим. Следовательно, необходима коррекция для повышения запаса по фазе. Запас по амплитуде стремиться к бесконечности.

В точке пересечения ЛАЧХ с осью 0 дБ выпоняется условие, следовательно — базовая частота — частота незатухающих колебаний (?б говорит с какой частотой будет происходить переходной процесс; должно выполняться? б<50 Гц).

Рис. 2: ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой нескорректированной системы.

Введем в цепь обратной связи корректирующее звено вида:

Структурная схема системы примет вид (рис. 3).

Рис. 3: Структурная схема системы после первой коррекции.

Передаточная функция системы после коррекции будет иметь вид:

.

где значения параметров.

Графики ЛАЧХ, ЛФЧХ и переходного процесса скорректированной системы построены на рис. 4, рис. 5:

Рис. 4: ЛАЧХ и ЛФЧХ системы после первой коррекции

Рис.5: Вид переходного процесса в системе после коррекции

Оптимальное качество регулирования достигается, если ЛАЧХ системы пересекает ось 0 дБ под наклоном -20 дБ/дек, и участок характеристики с наклоном -20 дБ/дек с обоих сторон ограничивается участками с наклоном -40 дБ/дек.

Запас по фазе: ??=51?

Частота среза системы: 25.33 рад/с = 4Гц Запас по амплитуде? L= 28 дБ Пререгулирование ?= 30%.

Время переходного процесса? 0,6сек Аналогично проведем расчет устойчивости по оси платформы.

Устойчивость по оси платоформы Xп.

Структурная схема системы стабилизации по оси Xп имеет вид Рис. 6:Структурная схема системы без коррекции.

Значения параметров схемы:

Момент инерции по оси наружной рамы JX=0.0067 кг? м2, коэффициент демпфирования DX?6,8?10−4 Н? м?с, коэффициент обратной связи где ??=40'' - установившаяся ошибка стабилизации, суммарный возмущающий момент по оси вращения платформы стабилизатора.

M=0.0425 Н? м Следовательно, коэффициент обратной связи K=0.0425?60?180/2?=76.83.

Передаточная функция разомкнутой системы без коррекции:

Характеристики — добротность по скорости, — постоянная времени платформы. Следовательно, передаточная функция разомкнутой системы преобразуется к виду:

.

Проведем исследование устойчивости ГС по оси платформы с помощью логарифмических амплитудно и фазо-частотных характеристик (ЛАФЧХ).

ЛАЧХ разомкнутой нескорректированной системы построена на рис. 7.

Базовая частота — частота незатухающих колебаний (?б говорит с какой частотой будет происходить переходной процесс; условие? б<50 Гц выполняется).

Рис. 7: ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой нескорректированной системы.

Введем в цепь обратной связи корректирующее звено вида:

.

где значения параметров.

Структурная схема системы примет вид (рис. 8):

Рис. 8: Структурная схема системы после первой коррекции.

ЛАЧХ, ЛФЧХ и переходной процесс скорректированной системы построены на рис. 9.

Рис. 9: Графики ЛАЧХ, ЛФЧХ и переходной процесс после коррекции

Запас по фазе: ??=53?

Частота среза системы: 103 рад/с = 17Гц Запас по амплитуде? L= 28 дБ Перерегулирование ?= 30%.

Время переход…

Построение технологической схемы сборки является первым этапом разработки маршрутного технологического процесса.

Процесс сборки изделия состоит из операций, выполняемых, не только последовательно, но и параллельно, а иногда и с циклами. Технологическая схема сборки является графической интерпретацией такого процесса. Схема сборки платформы гиростабилизатора и установки платформы в раму приведена на листе 8.

Для данной схемы сборки заполним таблицу:

А 005 Сборочный цех О Закрепить крепление З на ОС 1 с помощью винтов 4, затем закрепить гироскоп 2 при помощи сухарей 5 и винтов б Т Стол, отвертка, А 010 Сборочный цех О Закрепить на ОС крепление БВ 7 винтами 8, затем вкрутить балансировочныи винт 9.

Т Стол, отвертка, А 015 Сборочный цех О Вставить оси 11 и 12 в раму 13 изнутри, затем вставить собранный ОС и прикрепить оси к ОС винтами 14.

Т Стол, отвертка, А 020 Сборочный цех О Вставить статор 18 и щеткодержатель 20 датчика момента в раму 13 и привинтить их винтами 19, затем надеть ротор 15 датчика момента на ось 12 и прижать его гайкой 17 через кольцо 16.

Т Стол, отвертка, гаечный ключ, А 025 Сборочный цех Б Регулировочный стол О Регулировочная операция. Регулировка положения ротора датчика момента относительно статора Т Стол, контроль, А 030 Сборочный цех О Вставить в крышку 21 ШП 22 и привинтить её к раме 13 винтами 23.

Т Стол, Отвертка, А 035 Сборочный цех О Вклеить в раму 13 статор датчика угла 24 и закрепить его прижимом 25 при помощи винтов 26, затем надеть ротор датчика угла 27 на ось 11 и закрепить его винтами 28.

Т Стол, Отвертка, Клей, А 040 Сборочный цех Б Регулировочный стол О Регулировочная. Регулировать положение ротора датчика угла относительно ста тора.

Т Стол, контроль, А 045 Сборочный цех О Вставить ШП 30 в крышку 29 и привинтить её к раме 13 винтами 32, используя прокладку 31.

Т Стол, Отвертка, А 050 Сборочный цех О Закрепить на раме 13 упоры 35 гайкой 33 через стопорную шайбу 34, затем приклеить распаечные колодки 36 к крышкам 21 и 29.

Т Стол, Гаечный ключ, клей, А 055 Сборочный цех Б Регулировочно — измерительное устройство.

О Регулировочная. Проверить осевой натяг ОС относительно рамы.

Т Стол, контроль, А 060 Сборочный цех Б Стенд для проверки.

О Контрольная операция. Проверка параметров и работы датчика угла, датчика момента и гироскопа, а также внутренней рамы.

Т Стол, контроль Технологичным является такое изделие, которое при условии выполнения всех технических требований более удобно в эксплуатации и позволяет при данной серийности производства изготовить его с минимальными затратами труда, материалов и с наименьшим производственным циклом.

Исходя из этого положения, строится методика опредёления показателей технологичности конструкции приборов. Основная идея методики заключается в том, что технологичная конструкция изделия обеспечивает наибольшую производительность труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого его качества.

Показатели технологичности используются для:

• а) количественной оценки технологичности конструкции прибора перед передачей его в серийное производство;
• б) указания конструкторам требований по технологичности при выдаче задания на проектирование нового прибора.

К показателям технологичности относят:

• а) базовые частные коэффициенты, относятся коэффициенты освоенности Косв, унификации деталей Ку.д. и унификации материалов Ку.м.
• б) комплексный коэффициент технологичности Ктех.

Для определения значения коэффициентов Косв и Ку.д. заполним таблицу:

Общее количество деталей.	В том числе.	Количество крепежных деталей.
Собственные.	Заимствованные.	Стандартные.	Покупные.
=24.	n=16.	N=3.	n=2.	n=3.	n=12.

В данной таблице к покупным изделиям относятся ОС гироскоп: поз. 1,2. К стандартным — ШП: поз. 22 и 30. К заимствованным — балансировочные винты с креплениями и сухари: поз. 5,7 и 9. К крепежным деталям относятся винты поз. 4, 6, 8, 14, 19, 23, 26, 28, 32 и гайки поз. 17 и 33.

Коэффициенты освоенности прибора и унификации его деталей определяются по формулам.

Коэффициент унификации материалов определяется количеством сорторазмеров для изготовления собственных деталей прибора и общим числом наименований собственных деталей прибора. То есть.

Комплексный коэффициент технологичности определяется как произведение базовых частных коэффициентов.

Расчёт размерной цепи.

Размерная цепь — это замкнутая система взаимосвязанных размеров, относящихся к одной или нескольким деталям, определяющим относительное положение поверхностей или осей этих деталей. Размерная цепь, выражающая взаимную связь деталей сборочного соединения, называется сборочной размерной цепью.

Звеном размерной цепи называют размер, определяющий расстояние между поверхностями (осями) или их угловое расположение.

Замыкающее звено — это звено размерной цепи, которое в процессе сборки формируется в последнюю очередь, замыкая размерную цепь. Размер замыкающего звена зависит от размеров остальных звеньев размерной цепи, называемых составляющими.

Существует два основных метода расчета размерной цепи:

• 1. Расчёт по методу максимума — минимума. Предполагается, что все детали, входящие в сборочную единицу, имеют предельные максимальные и минимальные отклонения от номиналов и сборку производят при самом неблагоприятном сочетании размеров деталей, т. е. когда максимальные предельные ошибки складываются.
• 2. Расчёт на основе теории вероятностей. Считают, что все размеры деталей партии являются случайными величинами и имеют рассеяние фактических значений в пределах поля допуска. Поскольку количество деталей, имеющих размеры на границах допуска, невелико, то при расчёте на основе теории вероятностей даётся более широкий допуск на изготовление деталей, чем расчёте на максимум — минимум. Расширение допуска приводит к некоторому риску — из некоторых деталей данной партии не удастся собрать узел, поскольку условие взаимозаменяемости для них не оказывается невыполнимым.

Требуется определить размеры прокладки 31, в целях обеспечения предварительного натяга в шарикоподшипниках. Для этого определяются увеличивающие и уменьшающие размеры, а также их допуска. Номинальные значения звеньев, а также допуски приведены на чертеже.

Увеличивающими размерами в данном случае являются А2, А4, А5, Аб, А7, А8. уменьшающими — А1, АЗ, А9, А1О.

Номинальное значение замыкающего звена будет определяться разностью номинальных значений увеличивающих и уменьшающих размеров:

Значение поля допуска находят как сумму значений допусков всех звеньев:

Верхнее отклонение определяется верхними отклонениями увеличивающих размеров и нижними отклонениями уменьшающих:

Нижнее отклонение определяется нижними увеличивающих размеров и верхними уменьшающих:

Таким образом, при сборке прибора могут потребоваться прокладки, суммарная толщина которых будет: