Повышение ресурса газодинамической опоры малогабаритного динамически настраиваемого гироскопа для космических аппаратов (1025561), страница 7
Текст из файла (страница 7)
ДНГ № 1 прошел 2100 запусков-остановок, № 2 –600 запусков-остановок.Суммарная наработка ДНГ составила: № 1 – 4500 часов, 2900 запусковостановок; № 2 – 4500 часов, 1400 запусков-остановок.Программа исследований включала измерения следующих характеристикДНГ:- потребляемый ток (Iр),- потребляемая мощность (Рр),54- время выбега ротора (tвыб),- изменение частоты ЭДС на выбеге (ΔfЭДС),- ускорение вибрации на частоте вращения ротора (А500) в осевом ирадиальном направлениях.Дополнительно определены моменты сопротивления вращению, трогания искорость посадки ГДО в трёх положениях оси ротора гироскопа (горизонтальномН→ и двух вертикальных Н↑ и Н↓).Результаты измерений указанных характеристик в процессе ресурсныхиспытаний ДНГ №1 и №2 приведены в Таблицах 13 и 14 соответственно.Графики изменения параметров (Iр, Рр, tвыб, ∆fЭДС, Мс, Мтр, Nп) в процессересурсных испытаний ДНГ в течение 4500 часов приведены в Приложении (Рис.П.3.1 – П.3.12).Таблица 13Наименованиепараметрав осевомУскорение вибрации на направлениичастоте вращения роторав радиальномав (м/с2)направленииВходнойконтрольПосле800 ч.работыПосле3500 ч.работыПосле4500 ч.работы0,0550,0580,0530,0460,0550,0561,401,261,241,321,341,36263230323232-70586163613,123,163,020,660,560,522781195312503,023,053,020,660,570,482652183113123,043,023,080,690,560,482901170911732,983,033,020,680,480,462978137911843,143,163,230,660,430,38326414319443,113,133,160,640,450,39323717921131--0,220,170,220,21--0,150,210,210,1355Потребляемый токIр, (А)Потребляемая мощностьРр, (Вт)Время выбегаtвыб, (с)Изменение частоты ЭДСΔfЭДС (Гц)Н→Момент сопротивленияН↑Мс ×104 (Н·м)Н↓Н→Момент троганияН↑Мтр ×104 (Н·м)Н↓Н→Скорость посадкиН↑Ωп (об/мин)Н↓Этап испытанийПослеПосле1600 ч.2500 ч.работыработыТаблица 14Наименованиепараметрав осевомУскорение вибрации нанаправленичастоте вращения роторав радиальномав (м/с2)направленииВходнойконтрольПосле800 ч.работыПосле3500 ч.работыПосле4500 ч.работы0,0470,0480,0530,0480,0480,0511,221,261,241,221,201,30283232303333-61535660603,103,053,140,740,520,593482212924183,023,053,020,660,570,483254168511462,912,832,810,670,730,393432174510862,992,973,000,600,580,333299294310223,133,103,050,660,600,333379221210353,013,033,000,660,600,47427232682200--0,690,480,761,42--0,450,490,340,7456Потребляемый токIр, (А)Потребляемая мощностьРр, (Вт)Время выбегаtвыб, (с)Изменение частоты ЭДСΔfЭДС (Гц)Н→Момент сопротивленияН↑Мс ×104 (Н·м)Н↓Н→Момент троганияН↑Мтр ×104 (Н·м)Н↓Н→Скорость посадкиН↑Ωп (об/мин)Н↓Этап испытанийПослеПосле1600 ч.2500 ч.работыработы57Перед установкой на ресурс, а также после 1600 и 2500 часов работыпроведеныпроверкиследующихосновныхточностныххарактеристикгироскопов:1.
Систематических составляющих скорости ухода:- ωτΧ,Υ – не зависящих от ускорения;- ωρ – пропорциональной ускорению по контролируемой оси;- ωε – пропорциональной ускорению по перекрестной оси;- ων – пропорциональной квадрату ускорения в направлении под углом 45°к осям Z, X; Z,Y.2. Случайных значений составляющих скорости ухода в запуске:δωτΧ,Y – при вертикальной оси вращения ротора;δωτ+ρ, δωτ+ε, – при горизонтальной оси вращения ротора по вертикальной игоризонтальной оси соответственно.3.
Коэффициентов передачи по току ДМ, КТХ, КТY.4. Положения осей обмоток ДМ относительно базового направленияприбора, ϑ Χ , ϑ Υ .ДНГ зав. № 1 после 1600 час наработки ресурса дополнительно былпроведен контроль характеристик после 2100 запусков-остановок.Результаты проверки точностных характеристик ДНГ № 1 и № 2 приведеныв Таблицах 15 и 16 соответсвенно, а также на Рис. П.3.13 – П.3.16.Таблица 15ПараметрНаименованиеСистематическиезначения составляющихскорости ухода (°/ч)Коэффициентыпередачи по току ДМ(°/ч·мА)Углы отклоненияэлектрических осейобмоток ДМ от базовыхнаправлений (дуг. мин):ОбозначениеВходнойконтрольПосле 1600 чнаработкиПосле 2100запусковПосле 2100запусков, 2500 чнаработкиωτΧ+11,68+12,48+11,51+11,71ωτΥ+15,15+16,69+16,77+16,95ωρ+0,43+1,01+1,02+0,53ωε+0,58+0,74+0,71+0,68ων+0,06+0,02+0,02–0,02δωτΧ0,0090,0170,0260,035δωτY0,0130,0330,0720,025δωτ+ρ0,010–0,0270,050δωτ+ε0,024–0,0420,015КТХ35,737,137,136,1КТY35,336,736,735,6+32+47+31+31–49+41+27+36ϑϑΧΥ58Случайные значениясоставляющих скоростиухода в запуске (°/ч)Этап испытаний59Таблица 16ПараметрНаименованиеСистематическиезначениясоставляющихскорости ухода (°/ч)Случайные значениясоставляющихскорости ухода взапуске (°/ч)Коэффициентыпередачи по току ДМ(°/ч·мА)Углы отклоненияэлектрических осейобмоток ДМ отбазовых направлений(дуг.
мин)Этап испытанийОбозначениеВходнойконтрольПосле 2500 чнаработкиωτΧ+11,74+12,41ωτΥ+11,74+12,08ωρ–0,12–0,94ωε+1,11+1,05ων+0,05–0,03δωτΧ0,0630,030δωτY0,0370,060δωτ+ρ0,0560,040δωτ+ε0,0520,030КТХ37,637,5КТY38,438,4–8–9–42–36ϑϑΧΥ60В процессе наработки ресурса систематические составляющие скоростиухода ДНГ, не зависящие от ускорения, увеличились (наибольшее увеличениесоставило 1,8 °/ч).Систематическиесоставляющиескоростиухода,пропорциональныеускорению, изменялись в пределах от минус 0,94°/ч до плюс 1,11 °/ч.Систематическиесоставляющиескоростиуходапропорциональныеквадрату ускорения не превысили 0,06 °/ч.Случайные значения составляющих скорости ухода в запуске существенноувеличились у ДНГ № 1 (до 0,072 °/ч) после испытаний на 2100 запусковостановок; значения на остальных этапах не превысили 0,035 °/ч.Изменения значений составляющих скорости ухода в процессе проведенияресурсных испытаний относительно их значений на входном контроле непревышали значений, указанных в Таблице 17.Таблица 17Параметр∆ωτΧ∆ωτY∆ωρ∆ωε∆ωνПолучено прииспытаниях, °/ч+0,80+1,80–0,82+0,16–0,08Наиболее критичным показателем с точки зрения функционирования ГДОявляется количество возможных запусков-остановок, т.к.
они определяют износрабочих поверхностей ГДО из-за воздействия сил сухого трения. Проведенныеиспытания подтвердили надежность функционирования ДНГ с ГДО приколичестве запусков-остановок до 2900 (при этом существенного ухудшенияэксплуатационных характеристик приборов не отмечено). Необходимо отметить,что при работе ДНГ с ГДО на борту КА в условиях невесомости силы сухоготрения, действующие на рабочие поверхности ГДО при запусках-остановках (и ихизнос) значительно меньше, чем в условиях наземной отработки.61Выводы по Главе 3:1.
Автономные испытания ГДО в технологическом приводе подтвердилисоответствие их основных эксплуатационных характеристик требованиям,необходимым для применения ГДО в малогабаритном ДНГ.2. В результате проведенных экспериментальных исследований определенанесущая способность ГДО малогабаритного ДНГ при воздействии вибрации. Врадиальном направлении она составляет не менее 1,8 Н, что соответствуетвиброперегрузке 6 ед. частотой 40 Гц. Несущая способность ГДО в осевомнаправлении не менее чем два раза выше, чем в радиальном, и составляет неменее 4 Н, что соответствует виброперегрузке 12 ед.3. Сравнение модификаций ДНГ с газодинамическими опорами ГДО-1 иГДО-2 показывает, что за счёт увеличения радиуса рабочих поверхностей иизмененияконфигурациигазодинамическогопрофиляудалосьповыситьрадиальную несущую способность ГДО-2 примерно на 60 %.
Вместе сувеличением давления гелия с 50 кПа до 80 кПа радиальная несущая способностьГДО-2 увеличивается не менее чем в два раза. При этом ДНГ с ГДО-2 придавлении гелия 80 кПа имеет в два раза большую нестабильность скорости уходакак в запуске, так и от запуска к запуску, по сравнению с ДНГ с ГДО-1.4.
Проведенныеиспытаниянаресурсподтвердилинадежностьфункционирования ДНГ с ГДО, что подтверждает правильность принятыхтехнических решений при их проектировании.62Глава 4. Исследование износостойких покрытий рабочих поверхностейГДООсновными требованиями, предъявляемыми к материалам подшипников сгазовой смазкой, являются возможность высокой точности и чистоты обработки,стабильность и малая величина коэффициента трения, незначительный износэлементовпарытрения,достаточнаяпрочность,высокаяхимическая,коррозионная, эрозионная стойкость и некоторые другие [18].В значительной степени выполнение этих требований обеспечиваетэлионнаяобработкадеталейГДО:нанесение нитридатитана(TiN)иалмазоподобного углерода (DLС) на их поверхность.Нанесение износостойких покрытий на детали газодинамических опор,изготовленных из нержавеющей стали, титановых сплавов или бериллияосуществляется методом конденсации и ионной бомбардировки (КИБ).На обе поверхности трения деталей ГДО сначала наносится покрытие TiNтолщиной 0,02-0,05 мм, которое затем механически доводится под размеры,соответствующие техническим требованиям чертежа.
Затем на одну изповерхностей трения, с механически доведённым покрытием TiN, наносится слойалмазоподобного углеродного покрытия толщиной (0,3÷0,5)·10-3 мм.Для обеспечения адгезионных свойств покрытий из нитрида титана иалмазоподобного углерода предусмотрено нанесение подслоя чистого титанатолщиной (0,5÷1)·10-3 мм перед нанесением TiN и толщиной (0,05÷0,1)·10-3 ммперед нанесением DLC.Сущность метода КИБ заключается в осаждении покрытий в вакууме изплазмы вакуумной дуги в парах материала распыляемого катода, находящегося висточнике плазмы, на покрываемые детали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
