Введение к работе
Актуальность. В настоящее время огромное количество задач по управлению летательными аппаратами и кораблями решается с помощью гироскопических стабилизаторов (гиростабилизаторов), которые обеспечивают стабилизацию в инерционном пространстве и управление целым рядом специальных бортовых систем (антенн бортовых радиолокационных станций, чувствительных элементов головок самонаведения, тепловизоров, авиационных и корабельных систем управления огнем, танковых прицелов и др.). Следует отметить, что от точности и надежности работы гиростабилизаторов зависит эффективность действия самолетов, ракет и кораблей.
Бортовые системы, подлежащие стабилизации в заданном положении в пространстве, обладают большим весом и моментом инерции, при этом, в условиях интенсивных колебаний носителя, эти системы испытывают значительные динамические нагрузки. Требования высокой точности стабилизации бортовых систем в заданном направлении в пространстве и тяжелые условия их эксплуатации объясняют необходимость их всестороннего исследования. Разработкой и изготовлением гиростабилизаторов занимается ряд ведущих отечественных предприятий. Среди них АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», АО «НИК «КЕМ», АО «ГРПЗ», АО «Изумруд», АО «НПО «Карат», АО «НИИ «Командных приборов». Практически, гиростабилизаторы различных типов применяются на всех современных образцах авиационной, корабельной и ракетной техники.
Одним из основных режимов работы всех типов гиростабилизаторов является режим арретирования осей при отсутствии электропитания. Главным требованием к гиростабилизатору в этом режиме является обеспечение надежной фиксации элементов осей прибора с заданным в тактико-техническом задании (ТТЗ) значением момента удержания.
Следует отметить, что в условиях реальной работы в составе носителя невыполнение системой требований к моменту удержания на осях в режиме арретирования с большой долей вероятности приведет к многочисленным ударным нагрузкам и поломке дорогостоящего прибора.
Реальное значение момента удержания на осях гиростабилизатора в режиме арретирования определяется на поздних этапах опытно-конструкторской работы (ОКР), уже после изготовления опытного образца, что объясняет чрезвычайную важность наличия методов его повышения без существенных изменений конструкции всей системы.
С учетом сказанного выше, задача повышения момента удержания на осях гиростабилизаторов в режиме арретирования является актуальной.
Объектом исследования в настоящей работе являются гиростабилизаторы в режиме арретирования. Предметом исследования является технология изготовления и контроля шероховатости функциональных поверхностей деталей, обеспечивающей требуемое значение момента удержания.
Целью диссертационной работы является исследование возможности повышения момента удержания гиростабилизаторов в режиме арретирования.
Для выполнения поставленной цели потребовалось решить следующие частные задачи:
провести анализ существующих методов обеспечения работоспособности гиростабилизаторов в основных режимах работы и методов повышения момента удержания электромагнитных фрикционных муфт;
разработать методику повышения момента удержания гиростабилизаторов в режиме арретирования за счет применения технологического метода -получения рациональной шероховатости функциональной поверхности трения;
провести экспериментальную проверку разработанной методики на поверхностях трения электромагнитной фрикционной муфты COMBISTOP двухосного управляемого гиростабилизатора ХТВ-01-01 (изделия ДУГС), разработанного и изготовленного АО «НПО «Карат»;
определить технологию получения и контроля рациональной шероховатости функциональной поверхности детали «Кронштейн» в условиях производства АО «НПО «Карат».
Методы исследования
Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались основные научные положения технологии приборостроения и теории фрикционных передач. Для анализа полученных экспериментальных данных использовались методы математической статистики.
Научная новизна полученных в работе результатов:
впервые разработана методика повышения момента удержания гиростабилизаторов в режиме арретирования за счет применения технологического метода - обеспечения и контроля шероховатости поверхностей трения с использованием графических критериев;
разработана методика определения момента удержания на осях изделия ДУГС в режиме арретирования;
получены графические зависимости коэффициента трения от времени для пары трения «сталь 12Х18Н10Т - ретинакс» при различной шероховатости функциональной поверхности стальных образцов;
получены графические критерии рациональной шероховатости функциональной поверхности детали «Кронштейн», обеспечивающей требуемое значение момента удержания электромагнитной фрикционной муфты.
Практическая значимость работы
Методика повышения момента удержания гиростабилизаторов в режиме
арретирования за счет применения технологического
метода внедрена в АО «НПО «Карат» (о чем свидетельствует акт внедрения). Применение данной методики позволило обеспечить требуемое значение момента удержания на осях изделия ДУГС при работе в режиме арретирования на позднем этапе ОКР.
Методика определения момента удержания на осях изделия ДУГС в режиме арретирования включена в технические условия на изделие ДУГС (КРАТ.402113.060ТУ).
Определены и внедрены в технологический процесс изготовления детали «Кронштейн» параметры обработки её функциональной поверхности, обеспечивающие получение рациональной шероховатости.
Разработана технология контроля рациональной шероховатости функциональной поверхности детали «Кронштейн».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Методика повышения момента удержания гиростабилизаторов в режиме арретирования за счет применения технологического метода позволяет повысить момент удержания на осях изделия ДУГС до требуемого значения (1 Нм) на позднем этапе ОКР.
-
Методика определения момента удержания на осях изделия ДУГС в режиме арретирования позволяет определить действительные значения моментов удержания на осях изделия ДУГС после его изготовления.
-
Графические критерии оценки шероховатости позволяют связать шероховатость поверхности с функциональным свойством изделия - моментом удержания электромагнитной фрикционной муфты.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на одиннадцатой сессии международной научной школы «Фундаментальные и Прикладные Проблемы Надежности и Диагностики Машин и Механизмов» (Санкт-Петербург, 2013 г.); на XLIII научной и учебно-методической конференции СПб НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2014 г.); на III и IV Всероссийском конгрессе молодых учёных, (Санкт-Петербург, 2014-2015 гг.).
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов, из них 4 работы опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и трех приложений. Работа содержит 85 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 21 таблицу.