Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВАНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ С СУХИМ ТРЕНИЕМ'

ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВАНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ С СУХИМ ТРЕНИЕМ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
6
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
гироскопические системы / гироскоп / вибрации / динамика / системы стабилизации / порождающая система / уход гироскопической системы / gyroscopic systems. gyroscope. vibrations. dynamics. stabilization systems. generating system. gyroscopic system care

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Ершов Дмитрий Юрьевич, Лукьяненко Ирина Николаевна, Аман Елена Эдуардовна

В работе исследована динамика вибрационного воздействия на примере гироскопической системы в кардановом подвесе с сухим трением в подшипниках внешнего кольца при колебаниях основания относительно оси вращения этого кольца. Определены режимы движения гироскопической системы и вычисляются угловые скорости ухода оси вращения. Математическая модель включает дифференциальные уравнения движения гироскопа, порождающую систему и уравнения фазовых траекторий. Исследование порождающей системы позволяет определить периодическое решение и характер траекторий в фазовом пространстве. Результаты исследования могут быть использованы для разработки систем управления движением гироскопических систем в кардановом подвесе с учётом трения в опорах кардановых колец, применены для разработки систем управления движением таких систем с учётом трения в опорах кардановых колец. Это позволит повысить точность и стабильность работы гироскопических систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Ершов Дмитрий Юрьевич, Лукьяненко Ирина Николаевна, Аман Елена Эдуардовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF VIBRATION IMPACT ON THE BASE OF GYROSCOPIC SYSTEMS WITH DRY FRICTION

In this paper. the dynamics of vibration action is investigated on the example of a gyroscopic system in a cardan suspension with dry friction in the bearings of the outer ring when the base oscillates relative to the axis of rotation of this ring. The modes of motion of the gyroscopic system are determined and the angular velocities of care of the axis of rotation are calculated. The mathematical model includes differential equations of gyroscope motion. generating system and equations of phase trajectories. The study of the generating system allows us to determine the periodic solution and the nature of the trajectories in phase space. The results of the study can be used for the development of control systems for the motion of gyroscopic systems in gimbal suspension taking into account the friction in the supports of gimbal rings. applied to the development of control systems for the motion of such systems taking into account the friction in the supports of gimbal rings. This will increase the accuracy and stability of gyroscopic systems.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВАНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ С СУХИМ ТРЕНИЕМ»

8. Tu S., Lu X., and Zhu X. Effect of Structure Parameters on Polycal Wire Rope Isolator Stiffness-Damping Characteristics // Hindawi. Shock and Vibration. V. 2019, Article ID 4525798, 10 p.

9. Gill A.S., Lemma T.A. Stiffness Behaviour of Polycal Wire Rope Isolator Via Finite Element Analysis // PLATFORM - A Journal of Engineering. V. 5. No. 1. 2021. Pp. 2 - 15.

10. Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. Л.: Судостроение, 1965. 524 с.

11. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие. Под ред. д-ра техн. наук проф. Н.В. Григорьева. Л., Машиностроение, 1974. 464 с.

12. Хямяляйнен В.А. Теоретическая механика: учебное пособие. Издание третье, переработанное. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева. Кемерово, 2020. 227 с.

13. Информационный ресурс dempfer [Электронный ресурс] URL: https://dempfer.ru (дата обращения: 12.03.2021).

Доронин Сергей Владимирович, канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, mr.svdoronin@yandex. ru, Россия, Красноярск, Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий,

Рейзмунт Елена Михайловна, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, [email protected], Россия, Красноярск, Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий

ANALYSIS OF CABLE SHOCK DAMPER MODEL ERROR IN THE FORM OF A SYSTEM OF MUTUALLY PERPENDICULAR SPRINGS UNDER STATIC LOADING

S. V. Doronin, E.M. Reizmunt

Theoretical prerequisites for simulation of shock damper by system ofperpendicular springs and their validity for cable shock dampers are considered. It is based on assumptions about the mutual perpendicularity of the axes of the springs and about the resistance to deformation of the shock damper only of the spring along the axis of which the force acts. Several simple spring deformation schemes show that the springs work on the section of the load diagram that does not match to the applied load, the condition of mutual perpendicularity of the springs is violated and the load is distributed among all the springs. In order to assess the error, a finite-element model of a cable shock damper in the form of three mutually perpendicular springs with individual stiffness characteristics corresponding to passport load diagrams was studied. As a result of numerical nonlinear analysis of the model, it was established that static calculation under the action of inertia forces violates the assumptions put into its theoretical justification. Calculated estimates of deflections are underestimated compared to actual ones for different cases of loading by 19... 34%. At the same time, the difference between the calculated and actual deflection, determined by the passport load diagram, increases with an increase in the applied load. This significantly limits the applicability of the model.

Key words: cable shock damper, static calculation, finite element model, nameplate load diagrams, spring shock damper model.

Doronin Sergey Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, leading researcher, mr.svdoronin@yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Federal Research Centerfor Information and Computational Technologies,

Reizmunt Elena Mikhaylovna, candidate of technical sciences, senior researcher, e. sigova@gmail. com, Russia, Krasnoyarsk, Federal Research Center for Information and Computational Technologies

УДК 531.383

Б01: 10.24412/2071-6168-2024-5-551 -552

ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВАНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ

С СУХИМ ТРЕНИЕМ

Д.Ю. Ершов, И.Н. Лукъяненко, Е.Э. Аман

В работе исследована динамика вибрационного воздействия на примере гироскопической системы в кар-дановом подвесе с сухим трением в подшипниках внешнего кольца при колебаниях основания относительно оси вращения этого кольца. Определены режимы движения гироскопической системы и вычисляются угловые скорости ухода оси вращения. Математическая модель включает дифференциальные уравнения движения гироскопа, порождающую систему и уравнения фазовых траекторий. Исследование порождающей системы позволяет определить периодическое решение и характер траекторий в фазовом пространстве. Результаты исследования могут быть использованы для разработки систем управления движением гироскопических систем в кардановом подвесе с учётом трения в опорах кардановых колец, применены для разработки систем управления движением таких систем с учётом трения в опорах кардановых колец. Это позволит повысить точность и стабильность работы гироскопических систем.

Ключевые слова: гироскопические системы, гироскоп, вибрации, динамика, системы стабилизации, порождающая система, уход гироскопической системы.

Движение гироскопических систем в кардановом подвесе при наличии трения в опорах кардановых колец рассматривалось в работах [1-4]. Исследование вибрационных воздействий при колебаниях основания на различные электромеханические и механические системы рассматривалось в работах [4-6].

551

В настоящей работе изучается движение гироскопа в кардановом подвесе с сухим трением в подшипниках внешнего кольца при колебаниях основания относительно оси вращения этого кольца.

Определяются режимы движения гироскопической системы и вычисляются угловые скорости ухода оси

вращения.

Математическое моделирование. Схема гироскопической системы представлена на рисунке 1. Введем неподвижную систему координат ^пС с началом в точке пересечения кардановых осей. С основанием гироскопа свяжем оси xyz. С внешним кольцом скрепим оси хгуяг, с внутренним — хгуш, (рис. 1). Положение ротора относительно осей ^пС будем определять углами а и в. Угол поворота основания вокруг оси £, обозначим через щ, угловую скорость ротора — через ф . Пусть далее А и С — экваториальный и осевой моменты инерции ротора, А1, В1, С1 — моменты инерции внутреннего кольца относительно осей Л1, у1, zl и, наконец, А2, В2, С2 — моменты инерции внешнего кольца относительно осей.тг,у% гг.

£

рядка е.

Рис. 1. Схема гироскопической системы

Положим р=во+р. Угол щ, переменные а, в и производные от них будем считать малыми величинами по-Дифференциальные уравнения движения гироскопа запишем в виде

d (1 ттд2

А§ос + Нвсозво = M(а-ф) + Б—I — Яв2 з1пво + Codвsm2вo

dt ^ 2

•• • ( ■ 1 -2

Вов - Яа соз во =-п1_в-б! Яав$т во +— Соа sin2во

(1)

где Ао = А2 + (А + А^соз2 во + С^1п2 во; Во = А + В1; Со = А + А1 - С1; Я = С[ф + (а + ф)зт в'] — кинетический момент гироскопа; П1, П2 — коэффициенты вязкого трения в опорах внутреннего и внешнего колец; М(а -ф) — момент сухого трения в подшипниках внешнего кольца. Момент М определим выражениями

М = -Мо51^п(а - ф) при а = ф ^ о -Мо < М < Мо при а-ф = о. (2)

Примем П1, П2 малыми порядка е, введем новые переменные х = а^Ао, у = в^в и представим уравнения

(1) в виде

х + ку = т + е<2х, у - кх = т + Б2

У

(3)

2х =

Б —

Я 2 ■ г> Со . ■ ^ г>

—з1Пво + г— хуЗ1п2во

\

-БУ2

(х )

2

Б —

(

у д/АоВо —

Я С

хуз1пво +--т= х2 з1п2во

Б у

, п1 , п2 М

бVI = -к-, бу2 = , т = ,— .

1 Во 2 Ао /Ао

Для решения уравнений (3) используем метод последовательных приближений, основанный на соображениях физического характера. Сначала исследуем решения порождающей системы, которая получается из уравнений (3) при е = 0. Далее, осреднив функции е2х и е2у по времени на решениях порождающей системы, определим уходы гироскопа.

Исследование порождающей системы. Положим ф = фоs1nwt, введем безразмерное время т = mt, обо-—х —у

значим и = —, V и запишем уравнения порождающей системы в виде —т —т

—и —V

— = -ду + М, ~Т = &

—т —т

/ = sign(u - q sin г) при u - q sin т Ф 0 , / = gv + q cost при u - q sinT = 0, \gv + q cost|</0: / = при u - qsinT = 0 , gv + qcost < , / = / при u - qsinT = 0 , gv + q cost > /0 ,

g = -

k

m m0

j, л =72 , q = ■

ц/.

/VAi~

Определим периодическое (с периодом 2п) решение системы (4). Используем метод точечных преобразований. Фазовое пространство иут системы (4) разбивается поверхностью и = д 8тт на области и > д8тт и и < ^тт, где уравнения (4) имеют вид

йи / . \ ^

— = -ду - /иояг^уи - д slnт), — = д« йт dт

и поверхность и = д 8тт. На поверхности и = д 8гпт выделяется полоса скользящих движений

-—(«о + дсс«т)<у < — («о - дсо8т)

д д

в которой и = д8гпт, у = с — £дсо8Г (с — постоянная). Фазовые траектории, приходящиеся на поверхность и = д8тт вне полосы (6) скользящих движений пересекают эту поверхность, совершая переход из полупространства и > qsinт в

(5)

(6)

полупространство u " qsirrr при v > — (/0 - q cos т) и обратный переход при v < — (/0 - q cos т). Фазовые траектории,

g g

приходящие из полупространств u > qsim или u {¡^[готгосу (6), переходят в траектории, лежащие в этой полосе.

Траектории полосы (6), достигающие ее границ, переходят в полупространства u > qsim или u .^фжтер тра-

екторий системы (4) в фазовом пространстве uvt представлен на рис. 2.

' < — (/0 - q cos т). Фазовые :

Рис. 2. Траектории исследуемой системы в фазовом пространстве

Интегрируя систему (5), получим уравнения фазовой траектории, лежащей в одном из полупространств и > д8тт или и < дътт,

и = -а зтдт + Ь соъдт

(7)

у = асо8дт + Ьъгпдт-«Оsign(u -д8гпт)

где а, Ь — постоянные интегрирования.

Следовательно, в каждой из областей и > qsinт, и \sinT изображающая точка движется по поверхности

цилиндра

Г

и2 + у + sign(u - д 8Ш т)

_ д

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рассмотрим скользящие движения изображающей точки. Если параметры гироскопа и вибрации таковы,

--a2 + b 2

(8)

.2

что /0 < q 1 - g щих движении. При /0 > q 1 - g

не существует периодических движений, траектории которых целиком лежат в полосе (6) скользя-2

кривые

v = - (/0- q)+gq(1 - cost) , v = -- (/0- q)-gq(1+cost)

g g

(9)

проходящие соответственно через точки т = 0, и = 0, у = — («о - д) и т = 0, и = 0, у = —1 («о - д) выделяют в полосе

д д

(6) область периодических скользящих движений. «Симметричное» скользящее движение определяется выражениями

u = q sinr, v = gq sinr. (10)

Исследование поведения фазовой траектории в пространстве uvt вне полосы (6) эквивалентно изучению последовательности точек пересечения ее с поверхностью u = q sin r . Изучение структуры разбиения пространства uvt на траектории эквивалентно изучению преобразования поверхности u = qsinr в себя, осуществляемого движением изображающей точки по траекториям (7).

Рассмотрим точечные преобразования, порождаемые фазовыми траекториями, не содержащими участков скользящих движений. Назовем преобразованием S переход точки (то, uo, vo), принадлежащей поверхности

u = q sinr, v <—1 («о + q sinr) в точки (ti, ui, vi) поверхности u = q sinr, v >1 («o - q sinr) при движении изобража-

g g

ющей точки по траекториям в полупространстве u > qsinT. Используя (7), получаем для преобразования S выражения

uo = q sin ro , ui = q sin ri

vo =--\ [sinro cosg(ri - ro)- sinri]-«°,

sing(ri -ro ) g

vi =--Л-r [sinro - sinri cos^(ri - ro)]-«° .

sing(ri -ro) g

(ii)

Найдем неподвижные точки преобразования Б, соответствующие периодическим движениям с периодом 2п простейшего типа (рис. 3), когда за период происходит один переход изображающей точки через поверхность и = qэтг. В силу инвариантности уравнений (4) относительно преобразования переменных и = -и , V' = -V , т' = т-п искомое периодическое решение будет симметричным, т. е. таким, для которого и(т±п)=-и(т), v(т ±п) = ^(т). Полагая Т1 = то + п и используя условия периодичности (и\ = — ио, VI = — vo), найдем

* «osin П * «osin

sin ¿o =-T-г , uo =-

gq(i + cos gx)

~í-\, v0 = o

g(i + cos gx)

(i2)

xo w2 +

ТУ5 X < Tí)+JI -v. \ \

I У V

Цо 1 / У

То+л u

Pite. 3 Периодические движения с периодом 2ж простейшего пиша

x'+Jt 1 v

fio

\ b> J

x\< x < x' ^

í Y T' x' < X < Xo+Jt

+ =c и

Рис. 4. Периодические движения, содержащие куски траекторий скользящих движений

Рассмотрим вопрос об устойчивости найденного решения. Введем функцию р(т), определяемую выраже-

На основании уравнений (4) имеем

р(г) = (u - u )2 + (v - v* )2

- u |«(u - q sinr)-«(u - q sinr)]< o 554

(13)

Из неравенства (14) следует устойчивость по Ляпунову периодического решения, параметры начальной точки которого определяются выражениями (12).

Амплитуды колебаний кардановых колец в рассматриваемом режиме движения равны

1 ía* cos^r*) + п)-cos gr' -cosg(r' + 2п) + cos^r* + 2п)+|

{+ b* sinf(r*) + п)-singr'- sing{r' + 2n) + sin + 2n)J

Pm

2çJ B,

■ ( * )

sin^lr0 + П- Sin ÇTq

- b

cos^lrg +П-cos ÇTq

где

* q sinTQ sin п

cos ÇTq + cosç

(T*j +n)

q sin(Q

sinçTQ + sinçlTQ +

(tQ +n))

Ç

tsç( =— ■

(15)

sinpr

Перейдем теперь к исследованию точечных преобразований, порождаемых траекториями, состоящими из кусков пространственных траекторий (7) и кусков траекторий скользящих движений. Обозначим через П преобразование, при котором изображающая точка с границы у+ полосы (6) u = qsinr, v = -1 («q + qcost) переходит в пространство u > q sinr , затем возвращается в полосу (6) скользящих движений и в скользящем режиме достигает границы у— полосы (6) u = qsinr , v = — («q - qcost) . Обозначив через то, vo координаты точки на кривой у+, через

X = г' - tq время перехода изображающей точки с кривой у+ на полосу (6) в пространстве u > q sin r и, наконец, через ti, vi — координаты точки на кривой у—, уравнения преобразования П запишем в виде

v = -1 («о + qcostq);

vi = q(g sintq sinçX- costq cosçX) + çq(cosT - cosr\)- ,

Ç Ç

sin çX-ç sin X

tgTQ = ( .-ГГ (16)

ç(cosçX- cosX)

Неподвижные точки преобразования П, соответствующие периодическим движениям с периодом 2п, найдем из уравнений (16), положив ti = то + п, vi = — vo. Аналитическое определение параметров неподвижной точки преобразования П приводит к трансцендентным уравнениям. Более просто отыскание неподвижных точек П — преобразования и исследование их устойчивости может быть выполнено с помощью диаграммы Кенигса — Ламерея. Выражения для амплитуд колебаний кардановых колец могут быть получены как и в предыдущем случае.

Заметим, что исследуемая система может иметь периодические движения, содержащие участки скользящих движений, более сложных типов с числом пересечений изображающей точкой поверхности u = q sin T большим единицы. В качестве примера на рисунке 5 изображена проекция на плоскость uv траектории периодического движения с числом пересечений поверхности u = q sinT за полупериод п равным 3.

Уходы гироскопической системы. Осреднив правые части уравнений (3) по времени за период угловой скорости основания на траекториях периодических движений, получим формулы для угловых скоростей ухода оси гироскопа. Уход по оси вращения внутреннего кольца не наблюдается. Угловая скорость ухода по оси внешнего кольца определяется формулой

а=-

(Q + П

\eQyd(

(17)

T0

Для периодического движения (10), траектория которого целиком лежит в полосе скользящих движений (6), получаем

= соЧ/о(ф2 ^ Ро

2ю2 H

(18)

где r2 =_H_

Для движений (12), траектории которых изображены на рисунке 3, выражение (17) принимает вид

а=

CqW2(k2 -X2)sinво jn(a*2 + b*2)-1 (a*2 - b*2fsin2ç(("0 + n)- sin2(

П 2 AqH

2

1*2 , *2l 1 a 2 + b 2 - — V ! 4

+ a b cos2ç

r(T0 + n)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- cos2çto

MQW sin po

nkAqBq cos Pq

* [/ * \ / * \ * * 1 ai. Í * \ *1

a (q +ncosç(TQ + nj-TQ cosçtqj--pnç(TQ +nj- sinçTQj+

* * * * b* * * + b (q + Пsin ç(tq + П- sin çtq I--Icos ç(tq + П- cos çtq I

(19)

Наконец, для периодических движений, содержащих куски траекторий скользящих движений (рис. 4), угловая скорость ухода равна

1

a

*

1

+

О*) =

С0№2 {к2 )япД,

тгк 2 А0Н

/*2 , *?У , (а2 - б2 ) /. . , . , \а + Ь т -Т0) -|sm2gт - зт2т()1+

)+ 2{«2 -ж2) )

+ (со,2ьТ-со,2т0)+ См 2 -/2 ^ в

д х ' 2лА(Н

* I 1 I * н

Т( + п - т - — рп2т( - 2sin2т )

+ Р(( х

пк2д/Ад-В( cos во

* * * , , 1 ■ , 1 ■ * , а I тоcosgто -т cosgт +— singт--sinдто I-

дд

.*,, . , *. * 1 ,1 *

-Ь I т singт -тоSingто--cosgт +— cosgто

дд

(20)

Заметим, что в случае взаимной перпендикулярности кардановых колец (во = 0), уход исчезает (а} = 0 .

х

В качестве примера примем следующие параметры гироскопической системы: Мо=0,294*10"3; «=125Гц; |^о=8,73*10"4. При этих данных получаем, что гироскоп совершает периодическое движение (12) типа, изображенного на рисунок 5. Его параметры аш=0,23 угл.мин; Дя=0,41 угл.мин; (а} = -0,2 град/ч. ПриМ0=4,9*10-3 и тех же значениях

параметров гироскопа и вибрации получаем: аш=0,238 угл.мин; Дя=0,69 угл.мин; (а) = -0,855 град/ч. Если силы трения в подшипниках внешнего кольца не учитываются, при принятом движении основания колебания кардановых колец не возбуждаются, и уход оси гироскопа не обнаруживается.

Заключение. В ходе исследования были рассмотрены вибрационные воздействия колебаний основания гироскопической системы относительно оси вращения опор в кардановом подвесе. Разработана и апробирована математическая модель рассматриваемого процесса на примере гироскопической системы с сухим трением в подшипниках внешнего кольца подвеса. Определены выражения, определяющие угловые скорости ухода оси гироскопа и условия отсутствия ухода. Полученные результаты могут быть полезны для проектирования современных гироскопических систем и датчиков. Предложен метод исследования динамических процессов вибрационного воздействия гироскопическую систему в кардановом подвесе с сухим трением в подшипниках внешнего кольца. Разработанная методика основана на применении математических моделей, которые включают дифференциальные уравнения движения гироскопа, порождающую систему и уравнения фазовых траекторий движения системы. Исследование порождающей системы позволяет определить периодическое решение и характер движения гироскопа в фазовом пространстве. В результате проведенных исследований был определен режим движения гироскопической системы и рассчитана угловая скорость отклонения оси вращения. Получено выражение, определяющее угловую скорость оси гироскопа и условия отсутствия ухода. Результаты этого исследования могут быть использованы для разработки системы управления движением для гироскопической системы в кардановом подвесе, учитывающей трение опоры карданного кольца, а также для создания системы управления движением для такой системы. Применение описанной методики позволит повысить точность и стабильность работы гироскопической системы и датчиков, а также их надежность и качество.

Список литературы

1.Распопов В.Я. Гироскопы для вращающихся по крену летательных аппаратов. Статья в сборнике трудов конференции «Навигация и управление движением», ОАО Концерн ЦНИИ Электроприбор. Санкт-Петербург, 2010. С. 21-42

2.Аксененко В.Д., Семенов И.В. Исследование влияния сухого трения на точность гироскопического стабилизатора. Статья в сборнике трудов конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н.Острякова. Концерн ЦНИИ «Электроприбор», Санкт-Петербург, 2010. 26 с.

3.Ву Тхе Чунг Зыап, Меркурьев И.В., Подалков В.В. Влияние угловой вибрации основания на динамику микромеханического гироскопа // Вестник Московского энергетического института. М., 2010. №3. С. 9-15.

4.Черников С.А. Автоколебания гироскопической системы с сухим трением в осях карданова подвеса при угловом движении основания // Вестник МГТУ им. Н.Э Баумана». М., 2014. №2 (95). С. 28-39.

5.Козлова Е.С. Математическая модель гироскопической вертикали // Математические методы в технологиях и технике». Тула: Тульский госуниверситет, 2022. № 6. С. 69- 73.

6.Малютин Д.М., Распопов В.Я., Иванов Ю.В. Способ увеличения точности гироскопа со сферическим шарикоподшипниковым подвесом // Мехатроника, автоматизация, управление. Издательство: «Новые технологии», 2023. Том 24, № 8. С. 440 - 447.

Ершов Дмитрий Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения,

Лукъяненко Ирина Николаевна, канд. техн. наук, доцент, irina. n. lukyanenko@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения,

Аман Елена Эдуардовна, канд. техн. наук, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

INFLUENCE OF VIBRATION IMPACT ON THE BASE OF GYROSCOPIC SYSTEMS WITH DRY FRICTION

D.Y. Ershov, I.N. Lukyanenko, E.E. Aman

In this paper, the dynamics of vibration action is investigated on the example of a gyroscopic system in a cardan suspension with dry friction in the bearings of the outer ring when the base oscillates relative to the axis of rotation of this ring. The modes of motion of the gyroscopic system are determined and the angular velocities of care of the axis of rotation are calculated. The mathematical model includes differential equations of gyroscope motion, generating system and equations of phase trajectories. The study of the generating system allows us to determine the periodic solution and the nature of the trajectories in phase space. The results of the study can be used for the development of control systems for the motion of gyroscopic systems in gimbal suspension taking into account the friction in the supports of gimbal rings, applied to the development of control systems for the motion of such systems taking into account the friction in the supports of gimbal rings. This will increase the accuracy and stability of gyroscopic systems.

Key words: gyroscopic systems, gyroscope, vibrations, dynamics, stabilization systems, generating system, gyroscopic system care.

Ershov Dmitry Yuryevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrument Engineering,

Lukyanenko Irina Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, irina.n. lukyanenko@smail. com, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrument Engineering,

Aman Elena Eduardovna, candidate of technical sciences, anhelena7@gmail. com, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrument Engineering

УДК 343.148.63

Б01: 10.24412/2071-6168-2024-5-557-558

АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ СЛОМАННОГО БОЛТА АВТОМОБИЛЯ

Е.А. Тарасов

Анализ разрушения болта цилиндра из 40ХФА был проведен с помощью анализа химических компонентов, испытания на растяжение, металлографического испытания и наблюдения за морфологией разрушения. Был выявлен хрупкий перелом. Трещина была в основном межкристаллитной и распространялась до разрушения. Результаты показывают, что это водородно-индуцированный отсроченный перелом.

Ключевые слова: автомобиль, сталь, цилиндр.

Материал сломанных болтов цилиндров, которые использовались на автомобилях, был 40ХФА. Когда машина проехала более 1000 километров, было обнаружено, что болт сломался. Перелом был растрескан в хвостовой части болта без резьбы. При этом не было пластической деформации, поэтому было выявлено хрупкое разрушение. Производственный процесс включал в себя холодную ковку, термическую обработку, испытание на твердость, шлифовку, дефектоскопию, накатку резьбы, воронение и испытание готовой продукции. Макрофотографии сломанных болтов представлены на рисунке 1.

Металлографические исследования. С помощью металлографического микроскопа была исследована микроструктуру болта, как показано на рисунке 2 и 3. Микроструктура болта в неповрежденном сечении и сечении трещины была полностью закаленным сорбитом. В результате исследований не была обнаружена аномальной микроструктуры. На краю излома наблюдалась вторичная трещина вдоль границы зерна.

557

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.