СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕРИЛЛИЕВОГО РОТОРА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА Российский патент 2005 года по МПК G01C25/00 

Описание патента на изобретение RU2257548C1

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в технике получения тонкостенных полых сферических оболочек при изготовлении роторов электростатических гироскопов.

Известна технология изготовления бериллиевых роторов электростатического гироскопа [А.Г.Щербак, В.Г.Кедров, ”Технология прецизионной диффузионной сварки в точном приборостроении" - СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ "Электроприбор", 1996, стр.70-72], в которой на стадии формообразования на наружной стороне каждой из полусфер выполняют кольцевой фланец. Далее осуществляют сборку полусфер в сварочной оснастке, где сварочные пуансоны устанавливают на внешние торцы фланцев, на которые и передается сварочное давление Рсв при нагреве оснастки в вакуумной сварочной камере до температуры Тсв. Геометрия фланца обеспечивает передачу Рсв на требуемый участок внутреннего торца фланца, соответствующий зоне сварного шва ротора. Таким образом, в данной схеме сварки реализован такой технологический прием, как локализация сварочной нагрузки на вспомогательном технологическом элементе свариваемой детали, что в рассматриваемом варианте обеспечивает сварку с ненагружаемой сферической поверхностью. Кроме того, на указанных фланцах выполняют элементы центровки, обеспечивающие строго заданную соосность полусфер, и узлы фиксации, позволяющие устанавливать полусферы в исходном разнесенном положении для создания вакуума внутри ротора. После операции диффузионной сварки осуществляют обрезку фланцев до получения сферической заготовки ротора, которую балансируют и доводят до требуемых параметров.

Можно отметить следующие недостатки данного аналога:

1. Низкая технологичность процесса изготовления ротора, поскольку составными элементами технологии сварки в данном случае являются предварительное формообразование фланцев и их удаление после сварки. Помимо достаточно большой трудоемкости этих операций (с учетом выполнения на фланцах элементов центровки и фиксации), в данном случае имеет место явно выраженная экономическая неэффективность процесса, т.к. во фланцах сосредоточено до (70... 80)% массы заготовки полусферы, а после сварки материал фланцев уходит в отходы.

2. Недостаточно высокие точностные характеристики ротора, обусловленные характерной для бериллия (а также ряда других поликристаллических материалов, получаемых методом горячего прессования и выдавливания) анизотропией свойств, определяемой направлением, совпадающим или перпендикулярным оси выдавливания заготовки на стадии ее изготовления. Указанная анизотропия свойств, как электрических, определяющих симметрию и жесткость подвеса ротора в электростатическом поле, так и физико-механических, обусловливающих возможные отклонения от требуемой расчетной формы ротора при его функционировании на рабочих скоростях вращения, составляющих десятки тысяч оборотов в минуту, могут существенно снижать точность и надежность работы гироскопа.

3. Удаление фланцев изменяет высокоточную форму ротора при его закреплении на металлообрабатывающем станке и вызывает появление остаточных напряжений, ухудшающих стабильность высокоточных геометрических параметров ротора.

Известна технология изготовления тонкостенного сферического ротора шарового гироскопа [патент РФ №2085348 от 01.07.94, МКИ В 23 К 20/00 "Способ диффузионной сварки полусфер ротора шарового гироскопа" / А.Г.Щербак, В.Г.Пешехонов, А.С.Анфиногенов и др.], в которой осуществляют формообразование средствами механической обработки и комплектовку полусфер ротора, основанную на совместной доводке в трехшпиндельном притирочном устройстве наружного диаметра пары полусфер с переменной монотонно уменьшающейся от величины hэ в экваториальной плоскости разъема до значения hп в полюсной части толщиной стенки и наружным диаметром Dp, учитывающим припуск на сварочные деформации и операцию балансировки. Далее полусферы размещают в полусферических выемках диаметром Dп пуансонов, устанавливаемых в направляющем стакане и выполненных из материала, коэффициент термического расширения α п которого меньше, чем у материала полусфер α р, а диаметр Dп при этом больше диаметра Dp, проводят нагрев оснастки с полусферами в вакуумной камере сварочной установки до температуры сварки Тсв, превышающей температуру Тс совпадения диаметров Dp и Dп, с приложением при температуре T1Tc осевого сварочного давления Рс, превышающего предел текучести бериллия, и выдерживают для протекания процессов сварки при Тсв, по меньшей мере равной температуре рекристаллизации материала полусфер.

Сварка осуществляется в условиях протекания в интервале температур (Тссв) процессов деформирования с уменьшением, в конечном счете, диаметра ротора на (0,20-0,40)%. Уменьшение диаметра учитывается в припуске на диаметр полусфер и на балансировку и на точность ротора не влияет. Основное значение для балансировки и точности ротора имеют отклонения от круглости (несферичность) сварной заготовки ротора и симметричность этих отклонений (искажений сферы) относительно экваториальной плоскости разъема (зоны сварки) и проходящей через полюса ротора его оси симметрии.

Далее, используя методы сферодоводки в трехшпиндельном притирочном устройстве и направленной доводки, осуществляют балансировку сваренной заготовки ротора с получением изделия с требуемым конечным диаметром Dp и необходимыми значениями осевого и радиального дисбалансов. Данное техническое решение имеет следующие основные недостатки:

1. Ограниченные технологические возможности при изготовлении роторов различных типоразмеров, например, с большими значениями коэффициента Kh=hэ/hп, который характеризует степень разнотолщинности ротора. Монотонное изменение толщины стенки по заданному закону от плоскости разъема (hэ) до полюса (hп) полусферы позволяет получить в сваренном роторе превышение полярного момента инерции над экваториальным на величину ~20%. Реальные значения Кh для бериллиевых полых роторов электростатических гироскопов могут составлять 4-5. Это определяет резко неравнозначные условия деформирования материала полусфер при сварке в зоне экватора и в полюсной части и существенно увеличивает несимметрию искажений формы ротора, что, в свою очередь, затрудняет процесс балансировки высокоточных роторов (погрешность формы <0,02 мкм).

2. Сложности с изготовлением высокоточных роторов, обусловленные специфичными особенностями используемых материалов, в частности такого материала, наиболее приемлемого для роторов шаровых гироскопов, как бериллий, который характеризуется анизотропией свойств, определяемой технологией получения исходных заготовок. Наибольшее влияние, как на технологию изготовления, так и на функционирование ротора в подвесе гироскопа оказывает анизотропия температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) и модуля упругости. При диффузионной сварке различные величины ТКЛР у полусфер ротора обусловливают неопределенность процесса пластического деформирования полусфер и несимметрию искажений формы ротора.

3. Возможные искажения формы ротора в процессе его сферодоводки в трехшпиндельном притирочном устройстве, связанные с анизотропией указанных выше упругих свойств материала. Это объясняется характером взаимодействия притиров и заготовки ротора, когда строго одинаковое давление притиров на ротор может приводить к различной величине упругой деформации полусфер и, как следствие, к различному съему материала с наружной поверхности ротора, что резко усложняет процесс сферодоводки и балансировки и ухудшает точность формы ротора.

По наибольшему числу общих существенных признаков в качестве прототипа принята технология изготовления тонкостенного сферического ротора шарового гироскопа [патент РФ №2164665 от 09.11.99, МКИ G 01 С 25/00. "Способ изготовления ротора шарового гироскопа" / В.З.Гусинский, С.М.Осипов, А.Т.Щербак], в которой осуществляют формообразование партии бесфланцевых бериллиевых полусфер с припуском Δ h на наружный диаметр, определяемый из условия Δ h≥ hэ-2hп, с получением значения коэффициента разнотолщинности . Далее производят измерение увеличения высоты Δ Т каждой полусферы вдоль ее оси симметрии в процессе нагрева в одинаковом для всех полусфер интервале температур, соответствующем приращению высоты в пределах ~ 0,005 мм, и определяют величину прогиба Δ р полюса полусфер в области упругих деформаций под действием фиксированной нагрузки, выбираемой из условия деформации ~0,005 мм, после чего комплектуют пары полусфер ротора, для которых разница в указанных значениях абсолютного удлинения и прогиба не превышает 10%. Далее осуществляют диффузионную сварку полусфер по плоскостям их разъема посредством размещения полусфер диаметром Dp в полусферических выемках диаметра Dп пуансонов, устанавливаемых в направляющий стакан сварочной оснастки и выполненных из материала, ТКЛР α п которого меньше, чем у материала ротора α p, при диаметре Dп большем Dp, нагрева оснастки с полусферами в вакуумной камере до температуры Тсв, превышающей температуру Тс совпадения диаметров Dp и Dп с приложением при T1Тс осевого сварочного давления. После операции сварки производят сферодоводку и балансировку ротора.

Данная технология частично решает проблему точности при сварке ротора с высокой степенью разнотолщинности стенок и возможным различием свойств полусфер ротора по значениям упругости и ТКЛР.

Однако способ-прототип имеет такие недостатки, как ограниченные технологические возможности и сравнительно невысокая точность роторов шаровых гироскопов, что определяется следующими факторами:

1. Уменьшение степени разнотолщинности полусфер за счет припуска Δ h на наружный диаметр Dp не в полной мере обеспечивает условия минимальных деформаций ротора, отвечающих допустимым, при значениях Кh~2. При этом чрезмерно большая величина Δ h (более 1,5-2 мм) определяет либо большую трудоемкость последующего удаления припуска в трехшпиндельном притирочном устройстве, либо низкую точность обработки ротора на токарном станке, посредством кругового резца, где есть вероятность потерять центр сферы из-за отсутствия базовой поверхности (фактически базовая наружная сфера является обрабатываемой поверхностью) при неизбежных переустановках ротора в оправке.

2. Обеспечивая подбор пары полусфер по близким значениям теплового расширения вдоль оси симметрии полусфер, не решается проблема получения одинаковых значений ТКЛР вдоль оси симметрии полусферы и в перпендикулярных к ней направлениях. Это существенно как для отдельной полусферы, поскольку влияет на деформацию ротора, так и для пары полусфер, что дополнительно может приводить к большей несимметрии искажения формы ротора после сварки.

3. Ограничение по сварке роторов различных модификаций (с различными значениями коэффициента разнотолщинности стенки Кh), поскольку для каждого ротора будет иметь место своя величина припуска Δ h. Это определяет возможные отклонения от номинального диаметра Dp в пределах ±0,5 мм, что приводит к необходимости либо изготавливать новые варианты сложной дорогостоящей оснастки с различными значениями Dп, либо корректировать режим сварки, что не всегда возможно.

Целью настоящего изобретения является расширение технологических возможностей процесса изготовления роторов шаровых гироскопов и повышение точности роторов.

Согласно изобретению указанная цель достигается тем, что отношение α pп в интервале температур (Тссв) определяют в диапазоне 1,2≤ α рп2,6, температуру Тс совпадения диаметров Dp и Dп выбирают равной (0,8-0,85) от температуры начала рекристаллизации Тр материала полусфер, температуру сварки задают в пределах Тр<ТсвТс+360К, причем для конкретной пары полусфер значение Тсв в указанном интервале выбирают тем меньше, чем больше значение Кh скомплектованной пары, а между встречно ориентированными торцами пуансонов сварочной оснастки симметрично свариваемым полусферам размещают кольцевую цилиндрическую вставку из недеформируемого в условиях сварки материала, высоту δ которой определяют из выражения:

где Δ Тс=(Тсвс) [К]; m и n - экспериментально полученные коэффициенты; m - коэффициент, равный 3,70±0,05, n - коэффициент, равный 1,30±0,05.

Согласно выражению (1) величина δ очевидным образом определяется значением исходного диаметра ротора Dp [мм], значение которого обусловливает степень проявления разности ТКЛР материалов ротора и пуансонов и величину деформации обжатия ε , что следует из выражения равенства диаметров ротора и сферы пуансонов при температуре Тc:

Dp·(1+α pΔT1)=Dn·(1+α пΔT1),

где Δ T1=(Tc-295)° C, что устанавливает связь между Dp, Dп и интервалом Δ T1.

Множитель (360-Δ Тс) [К] в выражении (1) учитывает интервал температур Δ Тссвс, в пределах которого происходит деформирование полусфер при сварке, и в соответствии с принятыми условиями (Тс=0,8-0,85 от температуры рекристаллизации Тр при ТрсвТс+360К) может меняться в пределах от 0, когда Δ Тс=360К, т.е. Тсв превышает Тc на предельно возможную величину 360К, до значения 190К, когда, Тсвр, а Тр=1123К. Множитель (α рп) в выражении (1) учитывает конкретную величину разницы в коэффициентах термического расширения материалов ротора и пуансонов, а множитель (m-n· α рп) определяет степень влияния указанной разницы на значение δ , т.е. фактически последний множитель задает корреляционную зависимость δ от разницы (α рп).

При этом для более объективного характера корреляции выбор значений α р и α п целесообразно задавать из относительного условия, т.е. для отношения α рп, определяемого в диапазоне 1,2≤ α рп2,6, который позволяет использовать все реально приемлемые для применения в качестве пуансонов материалы с учетом возможности сварки полусфер, выполненных из различных сортов бериллия. Таким образом, в выражении (1) учитывается как разность, так и соотношение значений α р и α п, что весьма важно ввиду их взаимообусловленности при выборе параметров процесса сварки. Кроме того, выбор α р и α п из диапазона отношений исключает вариант некорректного использования выражения (1), когда для указанных коэффициентов m и n при большой разнице в значениях α р и α п расчетная величина δ может быть отрицательной.

Предлагаемый способ заключается в выполнении совокупности и последовательности следующих технологических операций:

1. Средствами механической обработки (точение, шлифование, доводка) осуществляют формообразование тонкостенных полусфер, у которых наружный диаметр Dp определяют соотношением , где - расчетный диаметр готового ротора, ε - деформация обжатия ротора при сварке и Δ h - припуск на сферодоводку и балансировку, задаваемый из условия уменьшения за счет Δ h величины коэффициента , который, по возможности, должен быть не больше 2 для компенсации на этапе формообразования фактора разнотолщинности требуемой конечной конфигурации ротора. В данном случае подразумевается, что величина Δ h должна быть не менее значения, определяемого некруглостью ротора и обеспечивающего возможность выкатать и отбалансировать точную сферу требуемого конечного диаметра . В то же время величина Кh, большая 2 (в общем случае до значения 3), не является критичной для данного способа.

2. После химической очистки пару полусфер размещают в полусферических выемках пуансонов диаметра Dп>Dp, устанавливаемых в направляющий стакан сварочной оснастки и выполненных из материала, ТКЛР которого (α п) меньше, чем ТКЛР (α р) материала полусфер. Для каждой пары полусфер определяют температуру сварки Тсв из условия ТрсвТс+360К, причем для конкретной пары значение Тсв в указанном интервале выбирают тем меньше, чем больше для скомплектованной пары значение коэффициента Кh, задаваемого в пределах 1≤ Кh3. Это связано с тем, что согласно эмпирическому выражению (1) уменьшение температуры сварки определяет увеличение зазора δ , который, как показывают экспериментальные данные, более эффективен по сравнению с фактором температуры для компенсации влияния разнотолщинности полусфер на деформацию ротора. Выполнение конфигурации формозадающей поверхности пуансонов в виде эллипсоида вращения, вытянутого вдоль оси симметрии полусфер на величину δ , создает условия, когда в начальный момент времени (при температуре Тc) в контакт с пуансонами входит экваториальная часть ротора, имеющая более толстые стенки. Т.е. в первую очередь под действием радиально направленных напряжений термического натяга начинает деформироваться экваториальная область полусфер. По мере нагрева до Тсв зона деформирования увеличивается, перемещаясь к полюсам ротора. Такая схема обеспечивает заведомо меньшее время деформирования наиболее тонкой полюсной части полусфер, компенсируя негативное влияние переменной толщины стенок на общую деформацию ротора. Практически при 1<Кh<3 температура Тсв выбирается из условия ее монотонного уменьшения в указанном диапазоне Tр<TсвТс+360К при росте значения Кh от 1 до 3.

Эффективность повышения температуры, главным образом, связана с более интенсивным процессом рекристаллизации и, как следствие, большей степенью усреднения свойств бериллия, в том числе и величин ТКЛР. В указанном выше соотношении превышение величины Тc на 360К определяет практически предельное значение Тсв, когда выравнивание свойств материала за счет рекристаллизации обеспечивается даже при разнице значений ТКЛР вдоль и поперек оси симметрии до 15-20%. В то же время для компенсации различия в ТКЛР полусфер вдоль и поперек оси симметрии в процессе сварки равнозначны как повышение Тсв при малом δ , так и увеличение δ при пониженных значениях Тсв. Это обусловливает в качестве первичного фактора выбор величины Тсв в зависимости от значения коэффициента Кh с последующим определением толщины вставки δ .

3. Кольцевую цилиндрическую вставку указанной толщины δ с плоскопараллельными торцами из недеформируемого в процессе сварки материала, в частности одноименного материалу пуансонов, для которых данное условие является очевидным и обязательным, устанавливают между встречно ориентированными плоскопараллельными торцами пуансонов симметрично полусферам. Толщину δ [мм] вставки определяют из эмпирического выражения (1), которое согласуется с приведенным соотношением ТрсвТс+360К в части создания условий протекания термомеханического цикла сварки, позволяющих корректировать сварочные деформации, обусловленные как разницей ТКЛР в направлении оси симметрии ротора и в перпендикулярном направлении, так и разнотолщинностью стенок ротора при Кh=1,5-3,0. Выражение (1) основано на экспериментальных данных, полученных при сварке равнотолщинных бериллиевых полусфер (Kh=1), когда после сварки в области сравнительно низких температур Тсв=153-1173К, высота ротора по полюсам была меньше его диаметра по экватору на 0,09-0,10 мм, тогда как при повышении Тсв до 1253-1273К эта разница составляла 0,01-0,02 мм, что соизмеримо с общей некруглостью ротора после сварки.

Это можно объяснить тем, что ротор при более высоких Тсв "заклинивается" по экватору и полюса деформируются меньше. При этом деформация обжатия ε ротора (уменьшение диаметра) составляла 0,03-0,05 в первом и 0,18-0,21 мм во втором случае.

Поскольку при сварке одновременно протекают два термически активируемых процесса: пластическое деформирование в интервале температур Δ Т=Тсвс [К], для которого наиболее оптимальными являются условия установившейся ползучести, и рекристаллизация, обеспечивающая снижение напряжений и приводящая к усреднению и стабилизации свойств материала, то эффективность усреднения и выравнивания свойств материала повышает такой прием, как предварительно напряженное состояние материала большей части ротора, что в данном изобретении осуществляется выбором температуры Тc в пределах (0,8-0,85) от температуры начала рекристаллизации бериллия, составляющей ~1123К.

4. Собранную сварочную оснастку помещают в вакуумную камеру сварочной установки и осуществляют нагрев до температуры сварки Тсв с приложением при температуре T1<Tc осевого сварочного давления Ро. При этом температуру Тc задают, как указывалось, в пределах (0,8-0,85) от температуры начала рекристаллизации бериллия. Таким образом, рекристаллизация имеет место в отношении предварительно напряженной конструкции, что повышает ее эффективность как процесса, усредняющего свойства материала ротора.

При достижении температуры Тc происходит совпадение диаметров ротора и пуансонов в экваториальной плоскости [Dп (Tc)=Dpс)], а в полюсной части полусфер будет иметь место зазор, определяемый толщиной вставки δ , температурой Тсв (или разницей Тсвс) и степенью различия величин ТКЛР бериллия вдоль оси симметрии ротора и в перпендикулярном направлении. По мере дальнейшего роста температуры за счет деформаций, связанных с изменением кривизны поверхности ротора, он примет форму эллипсоида вращения, вытянутого вдоль оси симметрии (по конфигурации формозадающей поверхности пуансонов).

Действие фактора, компенсирующего степень разнотолщинности полусфер ротора, определяемую величиной Кh, проявляется в том, что полюсная, наиболее тонкая часть полусфер за счет зазора, задаваемого вставкой толщиной δ , позже входит в контакт с пуансонами и находится под действием напряжений термонатяга меньшее время. Вместе с тем, высокие значения Тсв связаны с большей величиной деформации обжатия ротора ε , которая поглощает деформацию, связанную с разнотолщинностью стенок ротора.

Фактически выражение (1) определяет процесс управляемой деформации, связанный с корректировкой геометрии ротора в части изменения его кривизны в процессе сварки. Это позволяет компенсировать разницу ТКЛР и оптимизировать условия деформирования при Kh>1,5.

Следует учитывать, что более высокие температуры Тсв приводят к значительному росту размера зерна бериллия, и выбор температуры Тсв должен определяться только соображениями повышения точности сваренного ротора за счет компенсации разницы в ТКЛР и степени разнотолщинности.

5. Далее осуществляют сферодоводку и балансировку сваренного ротора. При этом относительно малые (по сравнению со способом-прототипом) значения несимметричности искажений формы заготовки позволяют получать более точную сферу с меньшими величинами осевого и радиального дисбалансов. Это существенно упрощает технологию изготовления ротора и повышает его точностные характеристики, поскольку не имеет места неравномерный съем материала при обкатке и обусловленные этим неуправляемая разнотолщинность ротора и многоэтапное последовательное устранение дисбаланса методом направленной доводки. Разница свойств скомплектованных полусфер по значениям ТКЛР в различных направлениях компенсируется корректировкой формы ротора при сварке за счет изменения геометрии формозадающих пуансонов, а также процессами рекристаллизации при сварке, что позволяет повысить точность ротора после сварки и обеспечить конечную точность формы ротора в пределах до 0,02 мкм, что подтверждается экспериментально.

Таким образом, предлагаемая схема изготовления ротора сводит к минимуму негативное влияние на точность ротора взаимосвязанных по отрицательным последствиям факторов - степени разнотолщинности исходных полусфер и разницы в ТКЛР за счет корректировки взаимообусловленных процессов деформирования и рекристаллизации при сварке, что особенно важно, поскольку эти факторы проявляются как на этапах изготовления, так и в процессе функционирования ротора в подвесе гироскопа. Комплексное устранение недостатков, связанных с указанными факторами, определяет единство отличительных признаков изобретения, их устойчивую взаимосвязь, выполнение условия необходимости и достаточности признаков.

Рассматриваемый способ и, соответственно, выражение (1) преимущественно относятся к бериллиевым роторам и использовались при сварке полусфер из таких сортов бериллия, как дистиллированный выдавленный (ДВШ), дистиллированный (ДТП) и технический (ТГП) горячепрессованные, технический изостатического прессования (ТИП) с крупностью порошка 56 мкм. Очевидно, что данный метод пригоден для получения роторов шаровых гироскопов, где используются и другие материалы. В целом данное изобретение связано с диффузионной сваркой прецизионных конструкций из материалов, для которых характерна анизотропия свойств в различных направлениях. Соответственно, для пуансонов может использоваться достаточно прочный материал, обладающий высокой размерной стабильностью и отвечающий условию α рп. Это могут быть различные виды керамик и жаропрочные металлические материалы. Наибольший эффект в данном случае имеет место при соотношении 1,2≤ α pп2,6, что для реального сочетания материалов определяет разницу (α pп) в пределах от 3,0· 10-6К-1 до 10,0· 10-6К-1, поскольку значения указанных соотношения и разницы, выходящие за рамки приведенных диапазонов, резко меняют условия и температурный цикл процесса деформирования ротора при сварке, что не всегда является приемлемым.

На предприятии предлагаемое изобретение использовано при изготовлении опытной партии роторов электростатических гироскопов с получением положительных результатов. В настоящее время производится отработка технической документации для серийного изготовления роторов.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в расширении технологических возможностей процесса изготовления роторов шаровых гироскопов различных модификаций, повышении точности роторов и гироскопов, улучшении характеристик систем и комплексов, в которых используются эти гироскопы. Экономический эффект на данном этапе подсчитать не представляется возможным из-за отсутствия статистически обоснованных исходных данных.

Похожие патенты RU2257548C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРА ШАРОВОГО ГИРОСКОПА 2005
  • Щербак Александр Григорьевич
  • Беляев Сергей Николаевич
  • Удовиков Александр Сергеевич
RU2289790C1
Способ изготовления ротора шарового гироскопа 2018
  • Филиппов Александр Юрьевич
  • Елисеев Даниил Павлович
  • Федорович Сергей Николаевич
  • Леонова Татьяна Георгиевна
  • Щербак Александр Григорьевич
RU2713033C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРА ШАРОВОГО ГИРОСКОПА 1999
  • Гусинский В.З.
  • Осипов С.М.
  • Щербак А.Г.
RU2164665C1
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ПОЛУСФЕР РОТОРА ШАРОВОГО ГИРОСКОПА 1994
  • Щербак А.Г.
  • Пешехонов В.Г.
  • Анфиногенов А.С.
  • Кедров В.Г.
  • Агроскин Б.Н.
  • Ежов Ю.А.
  • Осипов С.М.
  • Парфенов О.И.
  • Андреев Р.П.
RU2085348C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА 1999
  • Щербак А.Г.
  • Кедров В.Г.
  • Анфиногенов А.С.
  • Ежов Ю.А.
  • Агроскин Б.Н.
  • Беляев Н.И.
  • Парфенов О.И.
RU2153649C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРА ШАРОВОГО ГИРОСКОПА 2005
  • Ландау Борис Ефимович
  • Буцык Александр Яковлевич
  • Беляев Сергей Николаевич
  • Буравлев Анатолий Петрович
  • Щербак Александр Григорьевич
RU2286535C1
Способ изготовления ротора шарового гироскопа 2016
  • Левин Сергей Львович
  • Юльметова Ольга Сергеевна
  • Махаев Егор Александрович
  • Святый Василий Васильевич
  • Щербак Александр Григорьевич
  • Филиппов Александр Юрьевич
RU2660756C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА 2015
  • Юльметова Ольга Сергеевна
  • Филиппов Александр Юрьевич
  • Ландау Борис Ефимович
  • Беляев Сергей Николаевич
  • Фомичев Александр Михайлович
  • Леонова Татьяна Георгиевна
  • Щербак Александр Григорьевич
RU2592748C1
Способ изготовления ротора электростатического гироскопа и устройство для осуществления этого способа 2016
  • Юльметова Ольга Сергеевна
  • Щербак Александр Григорьевич
  • Фомичев Александр Михайлович
  • Филиппов Александр Юрьевич
  • Беляев Сергей Николаевич
  • Туманова Маргарита Алексеевна
RU2638870C1
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ПО ПЛОСКИМ КОЛЬЦЕВЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ СОПРЯЖЕНИЯ 1998
  • Щербак А.Г.
  • Беляев Н.И.
  • Ежов Ю.А.
  • Кедров В.Г.
RU2168402C2

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕРИЛЛИЕВОГО РОТОРА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в технике получения тонкостенных полых сферических оболочек при изготовлении роторов гироскопов. Сущность изобретения заключается в формообразовании бериллиевых полусфер с переменной толщиной стенок, наружным диаметром Dp, учитывающим припуск Δ h для уменьшения величины коэффициента разнотолщинности , где hэ и hп - максимальная толщина стенок полусфер в экваториальной плоскости разъема и минимальная в зоне полюса, сборке полусфер в сварочной оснастке с плотноприлегающими пуансонами со сферическими выемками диаметром Dп>Dp, размещении между пуансонами кольцевой вставки толщиной δ =(α pп)· (m-n· α pп)· Dp·(360K-Δ Tс), где α р и α п - температурные коэффициенты линейного расширения материалов ротора и пуансонов в интервале температур (Тссв), причем α рп, и 1,2≤ α pп2,6, m и n - безразмерные коэффициенты, равные (3,70± 0,05) и (1,30± 0,05) соответственно, Δ Тс=(Тсвс) [К], Тсв[К] - температура сварки и Тс[К] - температура стыковки, определяемая равенством диаметров Dp=Dп и составляющая (0,8-0,85) от температуры начала рекристаллизации Тр материала ротора. При этом Тсв задают из условия ТрсвТс+360К, а конкретное значение Тсв в указанном интервале выбирают тем меньше, чем больше значение Кh данной пары полусфер. Таким образом, минимизируется негативное влияние на точность ротора степени разнотолщинности полусфер и анизотропии значений температурных коэффициентов линейного расширения материала полусфер вдоль оси симметрии и в перпендикулярном ей направлении.

Формула изобретения RU 2 257 548 C1

Способ изготовления бериллиевого ротора электростатического гироскопа, при котором осуществляют формообразование полусфер с монотонно уменьшающейся толщиной стенки от hэ в экваториальной плоскости до hп в полюсной части с наружным диаметром Dp, учитывающим припуск Δ h для уменьшения степени разнотолщинности полусфер, определяемой коэффициентом разнотолщинности

,

диффузионную сварку полусфер по плоскости их разъема посредством размещения полусфер в полусферических выемках диаметра Dп пуансонов, устанавливаемых в направляющий стакан сварочной оснастки и выполненных из материала, температурный коэффициент линейного расширения α п которого меньше, чем у материала ротора α p, при диаметре Dп большем Dp, нагрева оснастки с полусферами до температуры сварки Тсв, превышающей температуру Тс совпадения диаметров Dп и Dp, с приложением осевого сварочного давления при T1Tc, сферодоводку и балансировку ротора, отличающийся тем, что отношение α рп в интервале температур (Тссв) определяют в диапазоне 1,2≤ α pп2,6, температуру Тс совпадения диаметров Dp и Dп выбирают равной (0,8-0,85) от температуры начала рекристаллизации Тр материала полусфер, температуру сварки задают в пределах ТрсвТс+360 К, причем для конкретной пары полусфер значение Тсв в указанном интервале выбирают тем меньше, чем больше значение Кh скомплектованной пары, а между встречно ориентированными торцами пуансонов сварочной оснастки симметрично свариваемым полусферам размещают кольцевую цилиндрическую вставку из недеформируемого в условиях сварки материала, высоту δ которой определяют из выражения:

δ =(α pп)· (m-n· α pп)· Dp·(360 K-Δ Tс),

где Δ Тс=(Тсвс) [К], m и n - экспериментально полученные коэффициенты, равные (3,70± 0,05) и (1,30± 0,05) соответственно.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2257548C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРА ШАРОВОГО ГИРОСКОПА 1999
  • Гусинский В.З.
  • Осипов С.М.
  • Щербак А.Г.
RU2164665C1
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ПОЛУСФЕР РОТОРА ШАРОВОГО ГИРОСКОПА 1994
  • Щербак А.Г.
  • Пешехонов В.Г.
  • Анфиногенов А.С.
  • Кедров В.Г.
  • Агроскин Б.Н.
  • Ежов Ю.А.
  • Осипов С.М.
  • Парфенов О.И.
  • Андреев Р.П.
RU2085348C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОГО РОТОРА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА 1994
  • Агроскин Б.Н.
  • Анфиногенов А.С.
  • Андреев Р.П.
  • Дряпак О.Г.
  • Гусинский В.З.
  • Кедров В.Г.
  • Парфенов О.И.
RU2116622C1
GB 1362149 А, 31.07.1974
US 3880606 А, 29.04.1975.

RU 2 257 548 C1

Авторы

Гаврюсев В.И.

Щербак А.Г.

Даты

2005-07-27Публикация

2004-04-12Подача