Источники периодических ошибок ведения

[Ernest]

Обращаюсь к опытным астрофотографам...

Каковы практические источники периодических ошибок часовиков (имеется ввиду червячная схема), способы их локализации и уменьшения?

Конкретно, у меня Meade 10" EQ.

На пробных снимках с небольшой выдержкой (5 минут) обнаружил и-образую ошибку ведения (с амплитудой около 50"). Судя по всему, период главного биения равен периоду обращения червяка. Где копать? Теоретически, понятно, что это может быть дефект нарезки самого червяка, отконение его оси от касательной к червячному колесу, его-же эксцентриситет и, наконец, экцентриситет последнего колеса редуктора. Мне кажется, что регулируя угол оси червяка относительно касательной можно уменьшить такого сорта ошибку. А вот практического опыта у меня нет.  

Думаю, должны быть методики такой регулировки. Не отошлете-ли к какому-нибудь толковому источнику знаний?  

[Анатолий Волчков]

Ернест, у всякого винта имеются периодические и так называемые прогрессивные ошибки.

Периодическая ошибка вызвана изменением величины шага резьбы при изменении угла поворота винта. Для уменьшения влияния такой ошибки обычно применяют гайку с многими витками. Такой прием позволяет уменьшить влияние случайных дефектов отдельных витков. В случае червячной пары можно попытаться, если позволяет конструкция, сместить щестерню на другие витки винта, может все дело в случайных дефектах конкретных витков винта.

Что касается прогрессивных ошиюок пары, то они могут быть вызваны тем, что ось вращения шестерни не совпадает с центром окружности, по которой нарезаны зубья. Это приводит к разным скоростям вращения оси, на которой укреплена шестерня в зависимости от угла поворота шестерни.

Кстати, неточность установки винта относительно шестерни вроде не должна вызывать периодические ошибки, так что причина, скорее всего, в ошибках конкретных витков винта.

Если же сам червяк вращается неравномерно, то, скорее всего, это ошибки редуктора (как Вы правильно заметили, эксцентриситет шестерни на червяке). Может есть возможность устранить эксцентриситет шестерни?

[Павел Бахтинов]

Действительно, все перечисленные источники ошибок возможны. На практике наибольший вклад в периодическую ошибку обычно вносят неточности в изготовлении червяка. Кроме упомянутых Анатолием дефектов отдельных витков (заусенцы и т.п.) это радиальное биение (несоосность подшипников и цилиндра нарезки витков) и некруглость витков червяка. В поледних двух случаях юстировка мало поможет (но и хуже не будет). Сгладить подобные дефекты можно, сделав подпружиненный прижим червяка к шестерне, но не все конструкции червячных пар это позволяют.

Ошибки промежуточного редуктора, на мой взгляд, в данном случае менее вероятны.

Подробных публикаций в русской сети что-то не припомню. Лет пять назад в "Земле и вселенной" была хорошая статья "Червячный привод телескопа - тест на пригодность".

[Андрей Остапенко]

Согласен, основной (наиболее распространенный)источник ошибок - радиальное биение винта. А вообще, нужно как можно можно более точно продиагностировать привод. Нагляднее и проще всего это делается всем известным "методом пилы" (не в смысле распиливания всего механизма, конечно)- получение пилообразного следа звезды при смещении полярной оси телескопа. На этой кривуле можно заметить много чего: кроме низкочастотного биения червяка, можно рассмотреть высокочастотные ошибки редуктора и т.п.

Устранять проблемы нужно начиная  с подпружинивания червяка.
Кстати, и осевое биение (люфт) червяка может играть свою рояль. А кроме того, интересен вопрос о балансировке телескопа во время испытаний.

Насчет юстировки - например ИНТЕС выпуская свои часовые приводы, устанавливал червяк на юстируемую (на трех винтах) опору, чтобы можно было его еще и наклонять по-всякому.  Анатолий, почему вы уверены, что наклон червяка не влияет?

[Анатолий Волчков]

Наклоны червяка могут изменить радиус шестерни, по которой происходит касание червяка и зубьев. Это приводит к изменению масштаба, но не к периодическим ошибкам (если периодические ошибки червяка и шестерни отсутствовали). Если периодические ошибки червяка уже были, то наклон червяка приведет к "растяжению" или "сжатию" кривой периодических ошибок, но устранить таким способом периодику не удастся.

Что касается подпружинивания червяка, так это мне и в голову не приходило, так как с самых первых дней обучения на астрономическом отделении нас навсегда приучили работать винтом только "на ввинчивание" и никакие продольные люфты в креплении червяка тогда не влияют.

Кстати, вот какой вопрос: а как устроен упорный подшипник червяка? Ведь если это не точечный упор, то неперпендикулярность упорной площадки тоже может давать периодику с периодом в 1 оборот червяка.

[Павел Бахтинов]

Наклоны и смешения червяка не влияют на периодическую ошибку только в случае идеальной формы самого червяка. Хотя полностью устранить периодику юстировкой нельзя, будет уже хорошо, если пилообразная кривая ошибки станет более плавной формы, без резких скачков, что очень важно для гидирования.
Подпружинивают червяк в основном не для устранения люфтов, а потому, что это уменьшает влияние радиального биения червяка.
Торцовое биение, конечно, тоже может иметь место. Андрей прав, привод желательно было бы исследовать более тщательно.

[Павел Бахтинов]

Хочу все же привести большую цитату из упоминавшейся статьи О.Санкина "Червячный привод телескопа: тест на пригодность" (сосканировал вчера с "Земли и Вселенной" №4/96).

Автор пишет:
"Причиной НПО (низкочастотной периодической ошибки) может быть один или одновременно несколько дефектов:
- некачественное изготовление червячного винта, а именно недопустимо большое радиальное биение, погрешность профиля зуба и наибольшее отклонение шага зацепления;
- перекос оси винта относительно зубчатого венца червячной шестерни.
Отрицательное влияние радиального биения на точность передачи особенно заметно в механизмах с фиксированным крепежом винта относительно червячного колеса. (...) Эффект этот хорошо заметен на фотоснимке как пилообразность следа звезды. К этому же приводят и погрешность профиля зуба, наибольшее отклонение шага зацепления, а также перекос оси винта относительно зубчатого венца червячной шестерни. Величину радиального биения винта можно проверить самому с помощью часового индикатора с ценой деления 0,01 мм.
Причиной ВПО (высокочастотной периодической ошибки) оказываются ошибки изготовления и сборки промежуточного редуктора:
- биение зубчатых венцов шестерен;
- перекос осей;
- невыдерживание расчетных межосевых расстояний.
Случайные ошибки появляются либо при попадании частиц мусора и пыли в зацепления зубьев, либо при наличии "заусениц" на зубьях шестерен и червячной пары, а также из-за недостаточной чистоты поверхности профиля зубьев после их изготовления.
(...)
Для начала совет - сделайте подпружиненный прижим червячного винта к колесу. Это сразу позволит "сгладить" имеющуюся ошибку. Усилие пружины следует подобрать опытным путем, исходя из результатов фотографических тестов.
Уменьшить НПО без переделывания червячной пары можно, попытавшись устранить перекос оси винта относительно зубчатого венца червячной шестерни. Глубоко ошибочным мнением является укоренившееся мнение, что устранить НПО возможно с помощью пришлифовки червячной пары. Ни в коем случае! Пришлифовкой возможно устранить только случайную ошибку и шумы. Не пытайтесь испортить единственную червячную пару, лучше поверьте автору, испортившему не один их экземпляр.
Радикально уменьшить НПО возможно, только изготовив новую червячную пару или хотя бы один винт.
Устранение или уменьшение ВПО связано со следующими доработками:
- изготовление новых, более точных шестерен редуктора;
- изготовление нового корпуса редуктора, в котором будут сведены к минимуму такие недостатки, как перекос осей и неточность межосевых расстояний звеньев редуктора.
Устранить случайную ошибку можно, выявив ее характер и причину. Одним из путей устранения является содержание часового привода в идеальной чистоте, а также пришлифовка зубьев червячной пары друг к другу абразивом М3 - М7 не более 20-30 минут при частоте вращения винта порядка 2-3 об/с."
--------конец цитаты-----

[Ed_Trygubov]

Вопрос по периодическим ошибкам часового привода, меня тоже очень интересует, в связи с постройкой большого инструмента. Олег написал хорошую статью(ЗиВ 1996,№4,стр.78-84)хорошо отражающую общие подходы, по ним можно составить ТЗ на механизм. Но его чертежи "сырые". Червячное колесо для точных передач никто не делает стальным, да еще калсным до HRC 50. При нарезке сырой заготовки и ес последующей закалке деталь "поведст", тоже относится и к червяку в ещс большей степени (даже шлифованный после калки атонкий червяк со временем ведст и деформации засастую привышают допуски). Поэтому в прецизионных механизмах червяк делают из тщательно отоженной стали(минимизируют внутрениие напряжения), а венец червячного колеса из специальной кремнистой бронзы (т.н. астрономической). Такая "цветная пара"(золотая:)) имеет наименьшее трение(следовательно минимальную ошибку от алюфтов алюбого происхождения)
Что касается анаибольшей периодической ошибки червячного привода - это ошибка эксцентриситета червяка и родственная ей ошибка заклона, но она при базе между подшипниками в 70-100мм на порядок меньше эксцентриситета делительной окружности. Допуск на эксцентриситет жесточайший. Если изготовить Ч.пару по допускам априведсным в той же статье, то ожидаемая периодическая ошибка составит около 16". Это много для работы с метровым фокусом. Реально выполнимый допуск (при обработке на "мертвых" центрах) составляет 0.003-0.005 мм. Что при диаметре колеса 100-125(обычный диаметр в коммерческих монтировках). Дает около 4"(это стандартная погрешность монтировок ТАКАХАШИ). Поэтому единственный способ уменьшить амплитуду НПО это увеличивать диаметр червячного колеса.Тщательно отобрать винт из нескольких изготовленных. Исследовать эксцентриситеты подшипников червяка с целью взаимной компенсации при сборке.
Или второй вариант: взять грубую передачу от колхозной сноповязалки "прописать" ес ошибки и компенсировать их от компа. Наверно сейчас последнее более доступно.
Если кому интересно, то для своего 20" Максутов-Кассегрена (508мм f`=6000мм)я изготавливаю для часовой оси колесо диаметром 360мм(червяк диаметром около 60мм, подшипники 7класс(US)), и 250 по оси дельта. Расчетная точность привода около одной секунды дуги за оборот червяка. И около 30" в любой точке колеса, при позиционировании GO-TO.
С ув. Эд. а а а а