 |
Расчет динамических параметров прибора
|
|
|
|
Содержание
Введение
. Описание датчика линейных ускорений
. Обоснование технического эскиза
. Расчёт основных параметров прибора
Расчёт статических параметров прибора
Расчёт динамических параметров прибора
Анализ источников погрешностей и возможные способы их снижения
Расчёт параметров элементов прибора
Расчёт демпферов
Расчёт датчиков перемещения
Расчёт датчиков перемещения
Расчёт опор подвижной системы
Список используемой литературы
Введение
Развитие авиастроение связано с созданием ЛА новых типов, одним из требований которых является высокий уровень автоматизации процесса управления полётом.
Измерение линейных ускорений является одним из важнейших элементов автоматизации управления ЛА. В данной курсовой работе рассматривается принцип действия, описывающий технические характеристики датчика линейных ускорений -акселерометра, а также приводится расчёт основных параметров прибора и его элементов.
Акселерометры - датчики линейных ускорений, предназначенные для измерения ускорения движущегося объекта и преобразования ускорения в пропорциональный ему электрический сигнал.
На современных летательных аппаратах акселерометры применяются в автопилотах, системах инерциальной навигации - в качестве основных датчиков, предназначенных для измерения ускорения с которым перемещается центр масс объекта и др.
Описание датчика линейных ускорений
В данной работе рассматривается поплавковый компенсационный акселерометр. Принцип его действия заключается в следующем. Линейное ускорение воспринимается непосредственно чувствительным элементом - поплавком, выполненным в виде пластины, погруженной в жидкость. Под действием линейного ускорения пластина отклоняется от положения равновесия, преобразуя тем самым величину линейного ускорения а в пропорциональную ей величину угла поворота j. При помощи датчика перемещения значение j преобразуется в электрический сигнал, который после усиления и выпрямления подается на обмотки датчика момента, развивающего момент противодействия линейному ускорению и стремящегося вернуть поплавок в положение равновесия. Сила тока, протекающего по электрической цепи акселерометра, прямо пропорциональна измеряемому ускорению и является выходным сигналом. Для успокоения колебаний подвижной системы в приборах обычно применяются демпферы. В акселерометрах данной конструкции роль демпферов выполняют датчик момента и жидкость, которой заполнена внутренняя полость прибора.
|
|
|
Обоснование технического эскиза
Конструктивно рассматриваемый акселерометр представляет собой цилиндр диаметром 22 мм и длиной 41 мм, внутри которого находится чувствительный элемент подвижной системы. Чувствительный элемент выполнен из алюминиевого сплава Д16Т. Этот сплав обладает повышенной прочностью, удовлетворительно обрабатывается резанием и обладает малой плотностью, что позволяет дополнительно разгрузить ось подвижной системы. Магнитопровод датчика перемещения изготовлен из сплава 79НМ. Обмотка возбуждения наматывается проводом ПЭВ - 1 диаметром 0,04 мм, а сигнальная обмотка - проводом ПЭВ - 1 диаметром 0,07 мм. В качестве противодействующего элемента используются датчик момента. Магнит датчика изготавливается из сплава ЮНДК24Б(ALNICO), а обмотка наматывается проводом ПЭВ - 1 диаметром 0,05 мм. Все вышеперечисленные элементы погружены в жидкость БЛП, которая не показана на эскизе, но заполняет все свободное пространство прибора и выполняет следующие функции: гидростатической разгрузки, демпфирования колебаний, улучшения теплоотвода от обмоток датчика перемещения и датчика момента, роль смазки в трущихся элементах.
|
|
|
Технический эскиз акселерометра получен мысленным рассечением прибора плоскостью, проходящей через его центральную ось симметрии. Сечения, образующие эскиз выполнены таким образом, чтобы вскрыть и показать наибольшее число составляющих прибор деталей и элементов, пояснить принцип работы прибора и объяснить схему взаимного расположения и взаимодействия его отдельных систем.
Расчет основных параметров прибора
Расчет статических параметров прибора
К основным статическим параметрам прибора относится чувствительность - предел отношения приращения входной величины к отношению входной. Чувствительность прибора напрямую связанна со значениями чувствительности отдельных преобразовательных элементов, входящих в состав прибора. В разрабатываемом акселерометре общая чувствительность будет равна:
Коб = Кчэ*Кдп*Ку.
Где Коб - общая крутизна характеристики прибора;
Кдп-крутизна характеристики датчика перемещения; Кчэ - крутизна характеристики чувствительного элемента; и Ку - коэффициент усиления усилителя.
Найдем Кчэ как отношение максимального угла поворота подвижной системы Dj к максимальному значению измеряемой физической величины Dg:
Кчэ = Dj/Dg = 1,2 / 6 = 0,2. (с2/м)
Зададимся значением коэффициента усиления Ку = 50 и найдем Кдп:
Кдп = Коб /(Кчэ*Ку) = 1 /(0,2*50)= 0,1 (кг*м)
Расчет динамических параметров прибора
Расчет динамических параметров прибора включает в себя определение частоты собственных колебаний подвижной системы, степени успокоения и постоянной времени. Указанные параметры в общем случае можно найти из уравнения движения подвижной системы:
J*j² - Cj*j¢ + Kj*j = 0
Где J - момент инерции подвижной системы относительно оси вращения, Сj удельный демпфирующий момент, Кj угловая жесткость противодействующего элемента, j - угол поворота подвижной системы относительно оси вращения.
Найдем момент инерции подвижной системы. Для этого разобьем подвижную систему на простейшие элементы, для которых момент инерции найти гораздо проще. В данном случае подвижную систему делим на цилиндр - ось подвижной системы, параллелепипед - инерционная масса, пустотелые цилиндры - каркасы катушек датчиков момента и перемещения. J = (m * R²) / 2 -момент инерции цилиндра
|
|
|
Воспользуемся теоремой Штейнера и найдем общий момент инерции.
J=0,46704*10-5*(3*10-2)2+5*10-3*(1.7*10-2)2+18.06*10-4*(1.7*10-2)=0.89298*10-6 кг*м2
определяем Кj:
Кj = Кдп*Кдс*Ку
Кj=0,1*0,00051*50=0.0255 (H*м)
Далее определяем частоту собственных не демпфированных колебаний по формуле:
wo = (Кj/J) 1/2=169 рад/с
Величину удельного демпфирующего момента, предварительно задавшись значением степени успокоения x = 0,7, определяем следующим образом:
Сj = 2*x*(J*Кj)1/2=9.3*10-3(H с м)
Определяем частоту собственных колебаний подвижной системы прибора:
w=[wo²-(Cj/[4*J²])]1/2=[1692-((0.21*10-3)2/(4*[0.89298*10-6]2)]=[28561-13826]1/2=121 рад/с
Определяем период собственных колебаний по формуле:
Т = 2p / w
T=0,0519 c
|
|
|
