Расчет выключателя поперечной коррекции ВК-90М

I. Проектирование и расчет прибора.

Данные для проектирования:
ω_ζmax = ± 55 град/с;
ω_ζmin = 0,1 град/с;
t_{c min}  = - 60°С;       t_{c max} = 60°С;

V_ηmax = V _ζmax = V_ξmax = 5g;

ω_ηmin =ω_ζmax = 45 град/с;

G_дус = 15H

срок службы 5000 ч.;

термостатирование не допустимо.

Расчет:

Выбор конструктивной схемы:

, где Q – добротность.

При Q> 0.5·10³ выбирают ДУС с магнитной пружиной. Учитывая значительные величины перегрузок большой диапазон изменения температуры окружающей среды при недопустимом термостатировании и малость ω_ζmin, остановимся на ДУС поплавкового типа с полным взвешиванием подвижного узла. Исходя из данного температурного диапазона и недопустимости термостатирования, выбираем жидкость с удельным весом γ _ж = 1·10⁴ H /м³ , и  γ _дус =  4·10⁴ H /м³ т.к. особенностью более тяжелых жидкостей является то, что они затвердевают при отрицательных температурах. Поскольку требуется обеспечить полное взвешивание подвижного узла при малом удельном весе демпфирующей жидкости, то магнитнузю систему следует расположить на корпусе ДУС.

Определение габаритов и величины кинетического момента:

Исходя из данного веса прибора G_ДУС, определим его объем V_ДУС и площадь

поверхности S_ДУС.

;

;

Рационально спроектированный ДУС с магнитной пружиной имеет вид

цилиндра, длина которого L_ДУС примерно в 2.5 раза превышает его диаметр,

следовательно:

L_ДУС = 2.5·D_ДУС = 2.5·0.063 = 0.158 м;

Sдус = 3·π·D² ДУС = 3·3.14·(0.063)² = 0.038 м²

По площади S_ДУС, максимальной температуре окружающей среды t_cmax = 60°С,

максимально допустимой температуре прибора t_pmax, определим допустимую

мощность, которая может выделяться элементами ДУС:

1

Р_ДУСдоп = α · κ · S_ДУС ·(t_{p max} - t_{c max}), для нетермостатируемых приборов

t_{p max}= 80 ÷ 90°С

(для воздуха при нормальном давлении, конвенция свободная); κ₁ = 1.2 ÷ 1.5 –  коэффициент, учитывающий теплопередачу через элементы крепления ДУС к объекту.

Расчетное значение Р_ДУС =(0.8÷0.9) ∙ Р_ДУС,

Р_ДУС = 0.8 ∙ 6.361 = 5.0895т, где Р_ДУС  – мощность ДУС.

Расчет гиромотора:

Выбираем гиромотор симметричной конструкции со стальным ротором и

частотой вращения 24 об/мин. Среда - гелий, давление 300 мм.рт.ст., тогда

  диаметр гиромотора D_ГМ:

D_ГМ= (0.7÷0.75) ∙ D_ДУС

D_ГМ = 0.7 ∙ 0.063 = 0.044 м

  Зная его диаметр по графику № 1 определим кинетический момент Н и вес G_ГМ

Н =10Н∙см∙с

Для распределения полученной мощности ДУС между гиромотором и датчиком момента необходимо составить расчетную таблицу:

Так как при Н = 10Н∙см∙с условия: G_ДМ +G_ГМ ≤ 0,5G_ДУС и V_ПУ ≤0,45V_ДУC  не соблюдаются уменьшаем кинетический момент до тех пор, пока не удовлетворятся этим неравенствам.

Для ДУС с Н = 5Н∙см∙с имеем:

G_ГМ=l.2H

L_ГМ = 0,5 ∙ D_ГМ

L_ГМ = 0,5 ∙ 0,044 = 0.022 м

2

По графику № 2 по значению кинетического момента определим мощность

гиромотора Р_ГМ                                  

P_ГМ, H∙мc∙с

                                                                         Р_ГМ=2.5Вт

Рис. 2. Зависимость- выделяемой мощно­сти

гиромотора от величины кинетического

момента  и среды  (стальной ротор, частота

вращения 24 000 об/мин);

1 - вакуум;  2 - водород, гелий  300 мм рт,  ст;