No abstract

No abstract

No abstract

No abstract

Предмет исследования. Предложены принципы, условия и технические решения процесса создания моментов инерции сферических роторов, основанные на перераспределении массы формируемых на поверхности заготовки ротора функциональных покрытий. Исследована технология формирования требуемых величин и соотношения осевого и экваториального моментов инерции сферического узла, являющегося ротором шарового гироскопа. Традиционные методы формирования моментов инерции сплошных роторов основаны на размещении армирующих элементов, выполненных из материалов, имеющих плотность, отличающуюся от плотности основы, в теле ротора. Это осуществляется запрессовкой проволочных отрезков или диффузионной сваркой сборочных единиц ротора. В этом случае ротор состоит из нескольких составных частей, а сами армирующие элементы, внедренные в тело ротора, создают неоднородности и анизотропию свойств узла, что снижает точность ротора и негативно влияет на динамику ротора в подвесе. Кроме того, существующие методы имеют ограничения в части возможности использования неметаллических материалов для изготовления ротора. Метод. Предложен альтернативный метод формирования момента инерции ротора, который может быть использован как для металлических, так и неметаллических сферических заготовок. Суть метода заключается в формировании моментов инерции сферического узла за счет перераспределения массы формируемого на поверхности заготовки ротора функционального покрытия заданной конфигурации. Представлены математические модели для реализации предложенного метода. Основные результаты. Разработанные математические модели определяют зависимость моментов инерции от геометрических параметров заготовок ротора, а также позволяют выявить значимые факторы, позволяющие управлять процессом формирования моментов инерции. Приведены технические решения по конструктивному оформлению заготовок роторов: эллипсоид вращения, шар, у которого в зоне сферического пояса производится съем материала в виде кольцевого фрагмента, и шар с экваториальной канавкой, в котором последующее формирование сферической формы ротора осуществляется путем напыления покрытия. Практическая значимость. Представлен сравнительный анализ эффективности использования разработанных конфигураций заготовок и данных их практического использования при изготовлении реальных роторов, выполненных из различных материалов. Разработаны средства математического обеспечения, определяющие области варьирования геометрических параметров роторов и расширяющие технологические возможности процесса формирования моментов инерции за счет использования моделей для различных альтернативных вариантов изготовления роторов. Ключевые слова шаровой гироскоп, ротор, функциональное покрытие, армирующий элемент, момент инерции, эллипсоид вращения

No abstract

На примере ротора бескарданного электростатического гироскопа рассматри-ваются перспективы использования ионно-плазменных и лучевых технологий при создании прецизионных узлов и обеспечении комплекса функциональных параметров. Предложены технические решения по формированию момента инерции ротора и корректировке его дисбаланса путем напыления покрытия переменной толщины на заготовку ротора, а также по управлению дисбалансом ротора посредством испарения локальной точечной массы. Приведены матема-тические модели управления функциональными параметрами ротора на основе использования ионно-плазменных и лучевых технологий. Представлены ре-зультаты практической апробации разработанных моделей. Ключевые слова: ионно-плазменные технологии, лазерная маркировка, вакуум-ное напыление, гироскопыВведение. В настоящее время в технологии изготовления прецизионных приборов ши-роко применяются ионно-плазменные и лучевые технологии (ИПиЛТ) благодаря высокой концентрации и локальности подводимой энергии, а также незначительному динамическому воздействию на обрабатываемую поверхность. Среди этих технологий можно выделить ла-зерную маркировку [1], ионное травление [2, 3], технологию формирования тонкопленочных покрытий методом катодно-ионной бомбардировки (КИБ) [4,5]. Известны примеры лазерно-го легирования [6] для повышения твердости и износостойкости стальных деталей. Исполь-зование лазерных технологий в различных областях науки и техники [7] позволяет на качест-венно новом уровне решать технологические проблемы маркировки растровых рисунков [1,8,9], в том числе на прецизионных узлах гироскопических приборов [10], в частности сферическом роторе бескарданного электростатического гироскопа (БЭСГ) [11,12].Вместе с тем предложенные в известных исследованиях технические решения имеют преимущественно частный, адресный, характер и относятся к обработке конкретных мате-риалов. При этом определенные обобщения, позволяющие распространить полученные ре-зультаты на более широкий круг технических ситуаций, вполне допустимы. Однако данные по обеспечению точности обработки на уровне сотых и тысячных долей микрометра, необхо-димые при создании перспективных изделий приборостроения, в том числе гироскопических приборов, приводятся лишь в отдельных публикациях [13][14][15][16].Перспективы дальнейшего развития технологий создания гироскопических приборов во многом определяются применением именно ионно-плазменных и лучевых технологий.

Предложена расчетная методика определения условий и области варьирования параметров лазерной маркировки растровых рисунков на сферических роторах электростатических гироскопов. Методика обеспечивает возможность управле-ния контрастом растра при сохранении погрешности на уровне сотых долей микрометра. Разработаны средства математического обеспечения, основанные на моделировании процесса управления контрастностью. На первом этапе про-цедуры используется непараметрическая аппроксимация (известными считают-ся лишь самые общие сведения об изучаемой зависимости, которая выявляется в общем виде), а на втором -параметрическая аппроксимация (модель изу-чаемой зависимости считается известной и осуществляется количественное обозначение параметров модели). Обоснована целесообразность использования предложенной модели при лазерной маркировке для общего случая и для кон-кретного варианта маркирования тонкопленочного покрытия нитрида титана. Представлено семейство кривых, определяющих зависимость контраста от мощности лазера для различных вариантов стехиометрического состава нитри-да титана TiN x (x = 0,80-1,00). Приведены результаты практического исполь-зования технологии.Ключевые слова : лазерная маркировка, растровый рисунок, контраст, моде-лирование, аппроксимация, нитрид титана, стехиометрия. Введение. Широкое использование лазерных технологий в различных областях науки и техники [1] позволило на качественно новом уровне преодолеть технологические проблемы маркировки растровых рисунков [2-4] на прецизионных узлах гироскопических приборов [5], в частности, сферических роторов электростатического гироскопа [6,7], используемого на космических объектах и в морских навигационных системах. Растровый рисунок является основным элементом оптоэлектронной системы съема информации с ротора. При этом мак-симальная погрешность изготовления ротора составляет сотые доли микрометра, что во мно-гом обусловливает точность гироскопа.