Численный алгоритм оптимизации процесса уравновешивания конической летающей модели на вертикальном динамическом балансировочном стенде

Бесплатный доступ

Поставлена и решена задача оптимизации процесса приведения к заданным нормативам параметров массоинерционной асимметрии летающей модели конической формы в процессе балансировки в динамическом режиме. Балансировка проводится в составе сборного ротора на низкочастотном динамическом вертикальном балансировочном стенде с газовыми опорами. В качестве критерия оптимизации принято достижение минимального смещения центра масс с геометрической оси модели при одновременном обеспечении заданного норматива по углу отклонения продольной главной центральной оси инерции относительно той же оси. В данной работе используется инженерная модель, созданная на основе уточнённой математической модели балансировки конического тела вращения, единственная плоскость коррекции которого конструктивно расположена вблизи торца конуса, на значительном расстоянии от центра масс тела. Эта инженерная модель описывает все этапы процесса приведения параметров массоинерционной асимметрии к значениям, не превышающим заданных предельно допустимых значений. Представлен алгоритм балансировки, легко реализуемый на современных компьютерах. Приведён числовой пример балансировки. Инженерная модель позволяет исключить промежуточные шаги балансировки, сократив число шагов балансировки, как правило, до одного шага, а также сократив время проведения балансировочного эксперимента. За один шаг балансировки инженерная модель позволяет либо привести параметры массоинерционной асимметрии летающей модели к заданным нормативам, либо диагностировать невозможность для конкретной конструкции летающей модели обеспечить достижение заданных нормативов. Расчётный алгоритм и способ балансировки экспериментально опробованы на вновь спроектированном вертикальном динамическом балансировочном стенде с коническими газостатическими подшипниками.

Еще

Балансировочный стенд, тело вращения, ось симметрии, ось инерции, момент инерции, распределение масс, центр масс, плоскость коррекции, дисбаланс, алгоритм, балансировочный расчёт, шаг балансировки

Короткий адрес: https://sciup.org/148177562

IDR: 148177562   |   УДК: 681.828

Numerical algorithm for optimization of a process of conical flying model equilibration on a vertical balancing stand

High complexity and cost of developing flying models necessitate the use of such design and production techniques that would ensure the best flight technical and technological characteristics of the model also would rise of its operation effectiveness. These techniques include the experimental control method of flying model’s mass-inertia asymmetry parameters during final assembly of the model. The problem of process optimization in bringing parameters of mass-inertia asymmetry of the conical flying model to specified standards is set and solved for the process of balancing in dynamic mode in the article. The model as a component of prefabricated rotor is being balanced on a low-frequency dynamic vertical stand on gas bearings. As a criterion of optimization the minimum center-mass shift from geometrical axis of the model is taken at simultaneous maintaining the pre-set standard for the angle of deviation of principal longitudinal centroidal axis of inertia relative to the above axis. The work relies on engineering model, developed from refined mathematical model of balancing the conical body of rotation, which the only correction plane is designed to be positioned close to cone face, away from the center mass of the body. This engineering model describes all stages of the process of bringing mass-inertia asymmetry parameters to the values not exceeding specified limiting values. Before balancing experiment the weigh, longitudinal center of mass and inertia moments of the flying model have to be controlled with use of measurement equipment. Balancing algorithm, easy-to-realized by modern computers, was analyzed. Numerical illustration of balancing is given. The engineering model enables omitting intermediate steps of balancing, reducing them to one step (as a rule), and shortening the balancing time, as well. In one step of balancing the engineering model permits either bringing parameters of mass-inertia asymmetry of the flying model to specified standards, or diagnosing impossibility of attaining the specified standards with available design of flying model. Application of methods and instruments of dynamic balancing allows increasing accuracy in both defining and assuring requirements for the parameters of mass-inertia asymmetry as compared with equipment based on methods of static balancing, and, hence increasing efficiency of flying models operation. Design algorithm and balancing method are experimentally tested at newly-designed vertical dynamic stand on conical gas bearings.

Еще

Список литературы Численный алгоритм оптимизации процесса уравновешивания конической летающей модели на вертикальном динамическом балансировочном стенде

  • Гернет М. М., Ратобыльский В. Ф. Определение моментов инерции. М.: Машиностроение, 1969. 247 с.
  • Основы балансировочной техники. Т. 1. Уравновешивание жестких роторов и механизмов/под ред. В. А. Щепетильникова. М.: Машиностроение, 1975. 527 с.
  • Ключников А. В. Моделирование, расчёт и оптимизация процесса технологического обеспечения нормативов балансировки летающих моделей//Новые технологии: материалы IX Всерос. конф. Миасс, 2012. Т. 1. С. 28-38.
  • Матвеев Е. В. Направления развития технологий и оборудования для измерений инерционных характеристик изделий РКТ//Новые технологии: материалы IX Всерос. конф. Миасс, 2012. Т. 1. С. 44-52.
  • Дмитриевский А. А., Лысенко Л. Н., Богодистов С. С. Внешняя баллистика. М.: Машиностроение, 1991. 640 с.
  • Технология обеспечения качества при изготовлении высокоскоростных неуправляемых летающих моделей/В. В. Ильиных //Вестник СибГАУ. 2013. № 3 (49). С. 191-196.
  • Андреев С. В., Ключников А. В., Михайлов Е. Ф. Перспективы применения метода динамической балансировки для определения параметров асимметрии масс летательного аппарата//Решетнёвские чтения: тр. XVIII Междунар. науч. конф. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 8-10.
  • Ключников А. В. Измерительно-вычислительная и управляющая система для определения характеристик асимметрии масс тел вращения конической формы//Наука и технологии: материалы XХХI Всерос. конф. Миасс, 2011. С. 80-90.
  • Ключников А. В., Шагимуратов М. Д. Принципы построения и структура системы диагностики асимметричности в распределении масс летательного аппарата//Научно-технический вестник Поволжья. 2015. № 2. С. 141-143.
  • Пат. 2292533 Российская Федерация. Балансировочный стенд с вертикальной осью вращения/Глазырина Л. М., Карповицкий М. С., Ключников А. В., Мальгин А. И., Смирнов Г. Г., Фомин Ю. П. Опубл. 27.01.2007, Бюл. № 3.
  • Стенд для прецизионной бесконтактной балансировки конических роторов в динамическом режиме/Н. А. Абышев //Надежность и качество: тр. XIX Междунар. симпозиума. Пенза, 2014. Т. 2. С. 234-236.
  • Абышев Н. А., Андреев С. В., Ключников А. В. Конструктивные особенности стенда для диагностики характеристик асимметрии масс летательных аппаратов//Авиакосмическое приборостроение. 2015. № 1. С. 39-45.
  • Пат. 2292534 Российская Федерация. Способ балансировки ротора/Глазырина Л. М., Карповицкий М. С., Ключников А. В., Мальгин А. И., Смирнов Г. Г., Фомин Ю. П. Опубл. 27.01.2007, Бюл. № 3.
  • Пат. 2453818 Российская Федерация. Способ настройки балансировочного стенда для определения параметров массоинерционной асимметрии роторов/Ключников А. В. Опубл. 27.11.2013, Бюл. № 17.
  • Ключников А. В. Настройка балансировочного стенда: к вопросу повышения точности измерения параметров асимметрии масс тела//Информационно-измерительная техника и технологии: тр. III науч.-практ. конференции. Томск, 2012. С. 52-55.
  • Калибровочные операции в процессе модульной балансировки детали на ненастроенном динамическом балансировочном стенде/С. В. Андреев //Надежность и качество: тр. XVIII междунар. симпозиума. Пенза, 2013. Т. 2. С. 129-131.
  • Ключников А. В. Способ устранения влияния технологической оснастки на результаты измерений в процессе динамической балансировки летательного аппарата//Решетнёвские чтения: тр. XIX Междунар. науч. конф. Красноярск, 2015. Ч. 1. С. 21-23.
  • Ключников А. В. Уточнённая математическая модель оценки и обеспечения параметров массо-инерционной асимметрии длинномерного роторного модуля//Надежность и качество: тр. XVII междунар. симпозиума. Пенза, 2012. Т. 1. С. 224-227.
  • Ключников А. В. Развитие и совершенствование алгоритма одноплоскостной балансировки в динамическом режиме высокоскоростной летающей модели//Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 2. С. 411-416.
  • Пат. 2499985 Российская Федерация. Способ балансировки ротора в одной плоскости коррекции/Ключников А. В. Опубл. 27.11.2013, Бюл. № 33.
Еще