3 (216)
2015
СОДЕРЖАНИЕ
Современные материалы
Багайсков Ю. С., Лыков А. В. Анализ характеристик волокон и сеток
из различных материалов для упрочнения абразивных инструментов ……………... 3
Современные технологии
Макаров В. Ф., Пепелышев А. В. Повышение точности формы
при фрезеровании плоских поверхностей в результате оптимизации
параметров траектории …………………………………………………………………. 6
Ганиев Р. Ф., Гранова Г. Н., Жебынев Д. А., Фельдман А. М. Кавитационная
очистка поверхности заглушенных цилиндрических каналов с помощью
гидродинамических генераторов колебаний давления ……………………………….. 9
Бахвалов В. А. Способ полирования глубоких отверстий и инструмент
для его реализации …………………………………………………………………….. 15
Конструирование, расчеты
Самогин Ю. Н. Метод квазидиагонализации для расчета собственных частот
и форм свободных колебаний механических систем ………………………………... 20
Булыжев Е. М., Чернов С. А. К расчету тонкостенной стержневой системы
с образованием пространственной расчетной схемы узла ………………………….. 27
Фасхиев Х. А., Салахов И. И., Волошко В. В. Алгоритм выбора рациональных
параметров многопоточного дифференциального механизма ……………………… 32
Разная информация
Махов В. Е., Орлов Д. В., Потапов А. И. Исследование методов
и алгоритмов компьютерных технологий фирмы NATIONAL INSTRUMENTS
для виброакустической диагностики механических систем.
Теоретические исследования ………………………………………………………….. 37
Махов В. Е., Орлов Д. В., Потапов А. И. Исследование методов
и алгоритмов компьютерных технологий фирмы NATIONAL INSTRUMENTS
для виброакустической диагностики механических систем.
Экспериментальные исследования …………………………………………………… 48
Журнал зарегистрирован в Комитете Российской Федерации по печати. Свидетельство о регистрации
№ 014670 от 25.12.1997 г., Свидетельство о перерегистрации ПИ № ФС 77-46364 от 26.08.2011 г.
Журнал входит в перечень утвержденных ВАК РФ изданий для публикации трудов
соискателей ученых степеней
Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов, публикуемых в журнале
«Справочник. Инженерный журнал», допускаются со ссылкой на источник информации и только
с разрешения редакции
Председатель
редакционного совета
академик РАН, д-р техн. наук
Р. Ф. ГАНИЕВ
Заместитель председателя
редакционного совета
д-р техн. наук, проф.
А. В. КИРИЧЕК
Главный редактор
П. Е. КЛЕЙЗЕР
Заместитель главного редактора
А. А. КУЛИКОВА
Редакция:
С. М. МАКЕЕВА, А. А. КУЛИКОВА
Редакционный совет:
В. Ф. БЕЗЪЯЗЫЧНЫЙ,
д-р. техн. наук, проф.
А. И. БЕЛЯКОВ,
канд. техн. наук
А. И. БОЛДЫРЕВ,
д-р. техн. наук, проф.
П. БЛАЖКОВИЧ,
д-р. техн. наук, проф.
(Словакия)
Р. Я. ВАКУЛЕНКО,
д-р. эконом. наук, проф.
В. А. ГОЛЕНКОВ,
д-р. техн. наук, проф.
О. А. ГОРЛЕНКО,
д-р. техн. наук, проф.
С. Н. ГРИГОРЬЕВ,
д-р. техн. наук, проф.
М. А. ЕВДОКИМОВ,
д-р. техн. наук, проф.
А. А. ЖУКОВ,
канд. техн. наук, проф.
В. Л. ЗАКОВОРОТНЫЙ,
д-р. техн. наук, проф.
Ю. М. ЗУБАРЕВ,
д-р. техн. наук, проф.
А. С. КАЛАШНИКОВ,
д-р. техн. наук, проф.
С. В. КИРСАНОВ,
д-р. техн. наук, проф.
А. Ю. КОНЬКОВ,
канд. техн. наук
В. Г. МАЛИНИН,
д-p. физ.-мат. наук, проф.
Г. А. НУЖДИН,
канд. техн. наук
Ю. В. ПАНФИЛОВ,
д-р. техн. наук, проф.
С. В. ПЫТКО,
д-р. техн. наук, проф.
(Польша)
В. Я. РАСПОПОВ,
д-р. техн. наук, проф.
В. П. СМОЛЕНЦЕВ,
д-р. техн. наук, проф.
Ю. С. СТЕПАНОВ,
д-р. техн. наук, проф.
А. Г. СХИРТЛАДЗЕ,
д-р. пед. наук, канд. техн.
наук, проф.
В. М. ТРУХАНОВ,
д-р. техн. наук, проф.
В. М. ШАРИПОВ,
д-р. техн. наук, проф.
С. Ю. ШАЧНЕВ,
канд. техн. наук.
В. П. ЧИРКОВ,
д-р. техн. наук, проф.
Подписку на журнал можно оформить в
любом почтовом отделении, или
непосредственно в издательстве. Индексы
по каталогам:
«Роспечать» 72428, «Пресса России»
41299, «Почта России» 60255
Телефоны редакции:
(495) 589 56 81, (495) 514 76 50
Адрес редакции: 119048, г. Москва,
ул. Усачева, д. 35, стр. 1
E-mail: hb@idspektr.ru; sizhpost@gmail.com
Http://www.handbook-j.ru; Http://www.idspektr.ru
© ООО «Издательский дом «СПЕКТР», «Справочник. Инженерный журнал», 2015
Стр.5
3(216)
2015
CONTENTS
Modern Materials
Bagayskov Yu. S., Lykov A. V. Analysis of Characteristics of the Fibers
and Mesh Materials for Reinforcing Various Abrasive Tools ……………………………... 3
Up-to-date Technologies
Makarov V. F., Pepelyshev A. V. Improving the Accuracy of the Shape when Milling of
Flat Surfaces by Optimizing the Parameters of the Trajectory ……………………………. 6
Ganiev R. F., Granova G. N., Zhebynev D. A., Feldman A. M. Cavitational Cleaning
of a Surface of the Muffled Cylindrical Channels by Means of Hydrodynamic Oscillators
of Pressure ………………………………………………………………………………….. 9
Bahvalov V. A. The Method for Polishing the Deep Holes and Tools for Carrying ……. 15
Constructing, Calculations
Samogin Yu. N. Quasidiagonalistic Method for Calculating Natural Frequencies
and Forms of Free Oscillations of Mechanical Systems ………………………………….. 20
Bulyzhev E. M., Chernov S. A. Calculation of Thin-Walled Beam System
with the Formation of the Design Scheme of the Node …………………………………... 27
Faskhiev Kh. A., Salakhov I. I., Voloshko V. V. Algorithm of the Choice
of Rational Parameters of the Multiline Differential Mechanism ………………………… 32
Different Information
Makhov V. E., Orlov D. V., Potapov A. I. Research into the Methods and Algorithms
of Computer Technology of National Instruments Corporation for Vibro-acoustic
Diagnostics of Mechanical Systems. Theoretical Studies …………… ………………... 37
Makhov V. E., Orlov D. V., Potapov A. I. Research into the Methods and Algorithms
of Computer Technology of National Instruments Corporation for Vibro-acoustic
Diagnostics of Mechanical Systems. Experimental Studies ……………………………… 48
The journal is being distributed according to a
subscription, which is available in any post
office or at the publishing house directly.
Indexes in the catalogue: "Rosspechat" – 72428,
Joint Catalogue "Pressa Rossii" – 41299,
bi the catalogue “Pochta Rossii" – 60255
The journal is registered in State Committee of Russian Federation on printing. Registration certificate
N 014670 at 25.12.1997. Re-registration ПИ N ФС 77-46364 at 26.08.2011.
The Journal is among those approved by VAC RF for dissertation publication.
Reprint, all types of copying and reproduction of the materials published in the journal "Handbook. An
Engineering journal" are allowed only with he permission from the editors and with the reference to the source
of information. Advertisers are fully responsible for the content of the
© LLC “Publishing house “SPEKTR”, “Handbook. An Engineering journal”, 2015
President of Editorial advisory
R. F. GANIEV
Chairman Assistant
A. V. KIRICHEK
Editor-in-Chief
P. E. KLEYZER
Editorial council
A. A. KULIKOVA
Edition:
S. M. MAKEEVA, A. A. KULIKOVA
Editorial council:
V. F. BEZYAZYCHNY
A. I. BELYAKOV
A. I. BOLDYREV
R. BLAZHKOVICH
R. Ya. VAKULENKO
V. A. GOLENKOV
O. A. GORLENKO
S. N. GRIGORIEV
M. A. EVDOKIMOV
A. A. ZHUKOV
V. L. ZAKOVOROTNY
Yu. M. ZUBAREV
A. S. KALASHNIKOV
S. V. KIRSANOV
A. Yu. KON'KOV
V. G. MALININ
G. A. NUZHDIN
Yu. V. PANFILOV
S. V. PYTKO
V. Ya. RASPOPOV
V. P. SMOLENTSEV
Yu. S. STEPANOV
A. G. SHIRTLADZE
V. M. TRUHANOV
V. M. SHARIPOV
S. Yu. SHACHNEV
V. P. CHIRKOV
Tel.: (495) 589 56 81; (495) 514 76 50
Edition address: Buil. 1, Usacheva St. 35,
Moscow, Russia, 119048
E-mail: hb@idspektr.ru; sizhpost@gmail.com
Http://www.handbook-j.ru; www.idspektr.ru
Стр.6
3 / 2015
УДК 531.534.001.92
DOI: 10.14489/hb.supp.2015.03.pp.001-028
В. Я. Распопов, д-р техн. наук (ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», e-mail: tgupu@yandex.ru)
СИЛОВЫЕ ГИРОСТАБИЛИЗАТОРЫ.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ
Рассмотрены принципы работы, базовые кинематические схемы и примеры конструкций и применения одноосных и двухосных,
корректируемых по вертикали, силовых гиростабилизаторов (ГС). Получены математические модели ГС для неподвижного и вращающегося
оснований и выполнено их исследование. Отмечены особенности динамики ГС для различных частот колебаний основания.
Ключевые слова: гиростабилизатор; гировертикаль; стабилизация; прецессия; коррекция; устойчивость; дрейф; маятник; уравнения.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Одноосные гиростабилизаторы ………………………………………………………………………………………………………….. 2
1.1. Принцип и режимы работы ………………………………………………………………………………………………….. 2
1.2. Уравнения движения …………………………………………………………………………………………………………. 4
1.3. Устойчивость …………………………………………………………………………………………………………………. 6
1.4. Гиростабилизатор на подвижном основании ………………………………………………………………………………. 8
1.5. Одноосный гиростабилизатор автопилота АП-5 …………………………………………………………………………. 12
2. Двухосные гиростабилизаторы ………………………………………………………………………………………………………… 13
2.1. Уравнения движения ………………………………………………………………………………………………………... 13
2.2. Особенности динамики …………………………………………………………………………………………………….. 15
2.3. Двухосные гиростабилизаторы, корректируемые по вертикали (силовые гировертикали) …………………………... 17
2.4. Гиростабилизированная платформа «Север» ……………………………………………………………………………... 20
2.5. Центральная гировертикаль ………………………………………………………………………………………………... 22
2.6. Малогабаритная гировертикаль ……………………………………………………………………………………………. 24
2.7. Комплекс «Волна-М» ………………………………………………………………………………………………………. 25
V. Ya. Raspopov (FSBEE HPE «Tula State University»)
POWERED GYROSTABILIZERS.
BASIS OF THEORY, DESIGN AND APPLICATIONS
Principles of operation, basic kinematics, design and application samples of uni- and biaxial vertical powered gyrostabilizer (PG) are considered in the article.
GS mathematical model for fixed base and rotatable base are obtained. Feature of GS dynamics for various frequencies of base vibration are given.
Keywords: Gyrostabilizer; Vertical gyroscope; Stabilization; Precession; Correction; Stability; Drift; Pendulum; Equations.
CONTENTS
1. Uniaxial Gyrostabilizers …………………………………………………………………………………………………………………… 2
1.1. Principle and Modes of Operation …………………………………………………………………………………………….. 2
1.2. The Equations of Motion ……………………………………………………………………………………………………… 4
1.3. Stability ………………………………………………………………………………………………………………………... 6
1.4. Gyrostabilizer on a Movable Base …………………………………………………………………………………………….. 8
1.5. Uniaxial Gyrostabilizer Autopilot AP-5 ……………………………………………………………………………………... 12
2. Biaxial Gyrostabilizers ……………………………………………………………………………………………………………………. 13
2.1. The Equations of Motion …………………………………………………………………………………………………….. 13
2.2. Features of Dynamics ………………………………………………………………………………………………………… 15
2.3. Biaxial Gyrostabilizers, Guided Vertically (Power Vertical Gyroscopes) …………………………………………………... 17
2.4. Gyro Stabilized Platform «North» …………………………………………………………………………………………… 20
2.5. Central Gyrovertical ………………………………………………………………………………………………………….. 22
2.6. Compact Gyrovertical ………………………………………………………………………………………………………... 24
2.7. Complex «Wave-M» …………………………………………………………………………………………………………. 25
Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов, публикуемых в журнале «Справочник. Инженерный журнал», допускаются
со ссылкой на источник информации и только с разрешения редакции
© ООО «Издательский дом «СПЕКТР», «Справочник. Инженерный журнал», 2015
Стр.65
СИЛОВЫЕ ГИРОСТАБИЛИЗАТОРЫ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ
жения одноосного ГС в режиме
стабилизации для неподвижного
основания:
&&
&
&
&
Aα+ hсα+ Hβ+ Kαβ = M ;
Вβ+ hпβ− α = M .
вс
Н
&
вп
&
(2)
Можно утверждать, что
демпфирование по осям стабилизации
и прецессии не оказывает
влияния на характер установившегося
прецессионного движения
ГС, описываемого уравнениями:
Hβ+ αK β = Mвс ; − α = M .
Н
вп
(3)
Решения уравнений (3) для
нулевых начальных условий имеют
вид
β =
K
М
вс 1 exp
α −
−
Kα
α = − Mвп .
H t
&
=
H t ,
(4)
Из решений (4) следует, что
ГС по оси прецессии имеет статическую
ошибку
и дрейф (уход) по оси стабилизаα
= ωдр M /вп−=
βст M /вс K α
&
ции с угловой скоростью
H
(знак «–» указывает
на то, что для положительного
направления вектора α
на рис. 4 вектор впM должен быть
направлен в отрицательном направлении
оси 10y ).
Для ГС как системы автоматического
регулирования и управления,
для оценки динамических
свойств и при необходимости их
корректировки используются часhп
0=
Рис. 4. К выводу уравнений движения гиростабилизатора в режиме стабилизации
&
&
Рис. 5. Структурная схема силового гиростабилизатора
тотные характеристики, для построения которых необходимы
передаточные функции.
В системе (2) положим
(As h s)α s( ) + Hs + Kα)β s( ) = M s( );
2
+ с
d dt s=/
(
вс
Вs s − Нsα s( ) = M ( ),
β( )
откуда
α s =
( )
β s =
( )
1
As h s
2
Вs
ная схема ГС.
2
+ с
[Mвс ( ) −s Hs s − Kαβ s( )];
β( )
1 [Mвп ( ) +s Нsα s( )].
В соответствии с (5) на рис. 5 приведена структур(5)
где
∆
= ABs + Bh s + H s HK .
3
с
2
2
+
Приложение. Справочник. Инженерный журнал № 3, 2015
α
(7)
5
вп s
):
(этот параметр незначительно
влияет на динамику ГС) и перепишем ее в операторной
форме (
2
Из рис. 5 следует, что ГС является системой регулирования
и управления с двумя входами (возмущения
M вс и впM ) и двумя выходами (α и β), а передаточные
функции по возмущениям имеют вид
W M ( )s = α s
α, вс
M
W Mα, вп ( )s = α s
M
β, вс
вс s
вп s
( )
( )
W M ( )s = β s
M
( )
( )
=
вс s
( )
( )
Hs Kα
s∆
= ∆
+
= ∆
H
,
Bs
;
;
(6)
Стр.69