Особенности разгрузки астрономического зеркала, совершенствование космической оптики на базе российских научных центров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Дипломный проект посвещен исследованию особенностей технологической системы разгрузки астрономического зеркала с целью обеспечения разгруженного состояния зеркала в процессе его контроля и обеспечению технологических условий сходных с условиями эксплуатации зеркала в штатной технологической оправе. Оправа должна создавать разгруженное состояние зеркала с точностью, превышающей требования спецификации на форму поверхности и обеспечивать ее неизменное состояние при развороте зеркала на данной технологической оправе. Актуальность работ по исследованию технологической системы разгрузки вызвана постоянно растущими требованиями к качеству формы поверхности астрономических зеркал, появлению тонких активных зеркал, увеличению апертуры зеркала и сокращением его фокусного расстояния, конструкционными и эксплуатационными параметрам прецизионных изделий оптических элементов, используемых в оптико-электронной промышленности.

В работе представлены результаты разработки и исследования мембранно-пневматической системы разгрузки зеркала диаметром 3700 мм проекта ARIES, на базе ранее разработанных оправ под аналогичные проекты, рассмотрено влияние разновысотности инвароовых опор, приклеенных к тыльной поверхности зеркала на деформации рабочей поверхности, предложен метод стабилизации системы разгрузки при развороте зеркала на оправе на 120 градусов для обеспечения работоспособности оправы и достижения качества обработки рабочей поверхности зеркала в соответствии с требованиями спецификации.

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ МЕМБРАННО - ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РАЗГРУЗКИ
• 2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
• 2.1 Описание конструкции.
• 2.1.1 Технические характеристики и составные части оправы
• 2.1.2 Нормальные условия эксплуатации
• 2.1.3 Устройство и принцип работы
• 2.1.4 Принцип работы технологической оправы
• 2.1.5 Меры безопасности
• 2.1.6 Подготовка к работе
• 2.1.7 Порядок работы
• 2.1.8 Контроль за работой технологической оправы
• 2.2 Конструктивные характеристики мембранно-пневматической опоры
• 2.3 Процесс процедуры аттестации мембранно-пневматической опоры
• 2.3.1 Конструкция стенда аттестации опор
• 2.3.2 Порядок работы стенда
• 3. ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
• 3.1 Технологические характеристики мембранно-пневматической опоры
• 3.2 Результат аттестации опор
• 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ
• 4.1 Анализ деформации зеркала на мембранно-технологической разгрузке в основном положении
• 4.2 Анализ деформации зеркала на мембранно-технологической разгрузки с разворотом на 120 градусов
• 4.3 Анализ полученных результатов
• 5. Безопасность жизнедеятельности
• 5.1 Анализ опасных и вредных факторов при проведении исследований
• 5.2 Разработка технических мер безопасности при проведении исследований
• 5.3 Экологическая эксплуатации ПЭВМ системы и разработка мер по охране природы
• 6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
• 6.1 Актуальность проекта и постановка исследования
• 6.1.1 Актуальность проекта
• 6.1.2 Постановка исследования
• 6.2 Расчет затрат на проект
• 6.2.1 Расчет затрат на покупные изделия
• 6.2.2 Затраты на заработную плату исполнителей
• 6.2.3 Затраты на электроэнергию
• 6.2.4 Затраты связанные с работой оборудования (амортизация оборудования установки)
• 6.2.5 Прочие расходы
• 6.2.6 Смета затрат на проведение исследования
• 6.3 Определение технико-экономических показателей проекта
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ВВЕДЕНИЕ

Высокоразрешающие оптические системы наземного, воздушного и космического базирования, применяемые в интересах обороноспособности страны, исследований космического пространства, глобального мониторинга поверхности Земли, состояния ее атмосферы, а также для наземных оборонных комплексов наблюдения и обнаружения быстро перемещающихся атакующих объектов, требуют практически дифракционного качества формируемого этими системами изображения исследуемого объекта.

Изготовление таких оптических элементов стало возможным благодаря созданию научной методологии, разработке и практической реализации систем базирования и разгрузки оптических элементов в процессе формообразования, созданию специализированного оборудования для обработки деталей диаметром до 6 м, созданию специальных средств и методов оптического контроля формы поверхности, разработке программно-математического анализа процесса обработки результатов контроля и расчета целенаправленных сеансов обработки поверхностей.

Для обработки поверхностей оптических деталей важное значение имеют системы разгрузки зеркал в процессе их контроля, от которых во многом зависит успех успешной доводки оптической поверхности до высокого качества. деформация пневматический разгрузка зеркало

Оправа должна создавать разгруженное состояние зеркала с точностью, превышающей требования спецификации на форму поверхности и обеспечивать ее неизменное состояние при развороте зеркала на данной технологической оправе. Актуальность работ по исследованию технологической системы разгрузки вызвана постоянно растущими требованиями к качеству формы поверхности астрономических зеркал, появлению тонких активных зеркал, увеличению апертуры зеркала и сокращением его фокусного расстояния, конструкционными и эксплуатационными параметрам прецизионных изделий оптических элементов, используемых в оптико-электронной промышленности.

В работе представлены результаты исследования мембранно-пневматической системы разгрузки зеркала диаметром 3700 мм проекта ARIES:

- изучены методы исследования и аттестации как отдельного элемента мембранно-пневматической разгрузки, так и всей оправы в целом;

- исследована возможность использования мембранно-пневматической системы разгрузки зеркала вместо механической штатной разгрузки;

- определены ошибки формы поверхности, возникающие при использовании мембранно-пневматической разгрузки вместо механической;

- исследовано влияние разновысотности инвароовых опор, приклеенных к тыльной поверхности зеркала на деформации рабочей поверхности, предложен метод стабилизации системы разгрузки при развороте зеркала на оправе на 120 градусов для обеспечения работоспособности оправы и достижения качества обработки рабочей поверхности зеркала в соответствии с требованиями спецификации.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ МЕМБРАННО - ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РАЗГРУЗКИ

Разгрузка оптической детали может быть:

- штатной, когда зеркало установлено в ту оправу, в которой оно будет работать в оптической системе (рис. 1.1);

- ленточной, когда разгрузка оптической детали осуществляется в ленте (рис. 1.1);

Мембранно-пневматической, когда разгрузка осуществляется на мембранах, расположенных в горизонтальной плоскости (рис.1.2), имитирующих условие невесомости или штатную разгрузку.

Мембранно-пневматическая оправа (далее оправа) - специальное установочное приспособление, позволяющее производить как формообразование астрономического зеркала на шлифовально-полировальных станках так и контроль формы оптической поверхности в вертикальной схеме. Она является частью стенда вертикального контроля и входит в состав контрольно-технологического оборудования для обработки и контроля формы оптической поверхности зеркала.

Исполнительные элементы оправы предназначены для выполнения следующих функций:

- базирование и сохранение относительно оправы пространственного положения зеркала при контроле;

- равномерная разгрузка зеркала, установленного в оправу, с целью поддержания стабильности формы оптической поверхности;

- межоперационная транспортировка зеркала, установленного на оправу в условиях оптического производства;

1. Мембранно-технологическая оправа обеспечивает сохранение стабильности формы рабочей поверхности зеркала за счет приложения к его тыльной поверхности равных реактивных усилий, которые развиваются системой осевых мембранно-пневматических опор разгрузки, расположенных в расчетных точках. Минимальная величина рассогласования опорных усилий обеспечивается аттестацией и настройкой всех опор системы, которая заключается в установке жестких центров опор в номинальное положение по высоте. Настройкой компенсируются погрешности изготовления и сборки опор.

2. Обеспечение постоянства параметра высоты мембран в пневмосистеме мембранно-пневматических опор разгрузки при изменяющихся внешних условиях (атмосферное давление, температура) осуществляется блоком стабилизации положения зеркала, управляемым датчиком стабилизации положения.

Характеристики оправ приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.Технологические системы разгрузки и стабилизации формы поверхности высокоточной оптики

		Конструктивные параметры
Тип системы	Назначение	Торцевая разгрузка	Установлен-ная деталь	Конструктивные особенности
1	2	3	4	5
Универсальные быстроперенала- живаемые системы разгрузки	Разгрузка и базирование крупногабаритных оптических деталей в технологическом цикле контроля и доводки в станках серии АД	Мембранно-гидравлическая. Допустимая нагрузка на опору - до 100Н. Погрешность разгрузки - 0,5% Количество опор - 18...36, расположенных на трех окружностях	Диаметры устанавливаемых деталей - 500..1000 мм	Система радиального базирования при помощи сильфонно-кулачковых механизмов, обеспечивающих равномерность усилий зажатия
Технологическая система разгрузки для предварительного формообразования	Предварительное формообразование на станках СПА-1500	Мембранно-гидравлическая. Количество опор - 36, установленных на трех концентрических окружностях. Рабочая нагрузка на опору - 100Н. Погрешность разгрузки 0,5%.	Диаметр 1540 мм, толщина 270 мм, сотовая структура облегчения	Радиальное базирование на центральном стакане и 6 мембранно-гидравлических механизмов передачи крутящего момента, обеспечивающих равные усилия в шести точках на тыльной поверхности зеркала
Технологические оправы-спутники	Разгрузка и базирование линзовых оптических деталей при доводке на станке АД-1000 и контроле в горизонтальной схеме на просвет	Сильфонно-гидравлическая. Количество опор - 18. Допустимая нагрузка на опору 20Н. Погрешность разгрузки 5%.	Оптические детали диаметром 600 мм с выпуклой, вогнутой и плоской формой базовой поверхности	Быстрая переналадка при изменении формы базовой поверхности устанавливаемой детали. Система радиальной разгрузки за периферию линзы при контроле в проходящем свете
Вакуумная технологическая система разгрузки	Разгрузка и базирование оптических деталей при обработке на станке АД-2000 и контроле в вакуумной установке УВК 6/70	Мембранно-пневматическая в вакуумном исполнении. Количество опор - 36, на трех концентри-ческих окружностях. Рабочая нагрузка на опору 100Н. Погрешность разгрузки - 0,1%.	Диаметр 1500 мм, толщина 270 мм, сотовая структура облегчения	Автоматическая система регулирования давления в опорах, обеспечивающая поддержание параметров настройки системы при вакуумировании и контроле в установке контроля.
Штатно-технологическая система разгрузки тонкого зеркала	Разгрузка и базирование тонкого зеркала при обработке и контроле. Испытание конструкции зеркала при изменении его пространственного положения	Мембранно-пневматическая. Количество опор - 54, на трех концентрических окружностях. Рабочая нагрузка на опору - 50Н. Погрешность разгрузки - менее 0,1%	Диаметр 1550 мм, толщина 75 мм, форма детали - равнотолщинный мениск	Автоматическая система регулирования давления. 36 опор вертикальной разгрузки, возможность разгрузки при произвольном пространственном положении зеркала (заклон оптической оси от 0 до 90, а также вращении вокруг оптической оси). Тип вертикальной разгрузки - рычажно-пневматическая, погрешность - 0,5%
Узел тонкого адаптивного зеркала	Доводка зеркала на станке АД-4000. Испытание конструкции зеркала в произвольном пространственном положении. Исследование системы адаптации	Мембранно-пневматическая. Количество опор - 120, на пяти концентрических окружностях. Погрешность разгрузки - менее 0,1%.	Диаметр 3300 мм, толщина 75 мм, форма детали - мениск	60 опор вертикальной разгрузки. Автоматическая система регулирования давления при заклоне узла с зеркалом. Система адаптивных приводов и блоков управления, обеспечивающих заданное реверсивное силовое воздействие на зеркало в 54 точках. Погрешность отработки заданных силовых воздействий - не более 0,05Н

Повышение технического уровня современного производства, создают в той или иной степени вредные, а иногда и опасные условия для работающих и окружающей среды, что требует организации их надежной и эффективной защиты.

Из-за появления новых технических уровней современного производства и усовершенствования предыдущих, наблюдается усиление влияния шума, вредного излучения, пыли и т.д. на работающего и на окружающую среду. Особое внимание обратим на обеспечение безопасности исследователя проводящего данную работу. Так как, инженер исследователь при выполнении своей работы может столкнуться с разными опасными и вредными факторами. А также проведем экологическую оценку исследования технологической системы и разработку мер по охране окружающей среды.

2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Описание конструкции

2.1.1 Технические характеристики и составные части оправы

Мембранно-пневматическая оправа состоит из следующих составных частей (таблица 2.1):

Таблица 2.1

Узел	Количество, шт.
Рама Площадка для узла установки датчика стабилизации положения Площадка для узла установки мембранно-пневматической опоры Площадка для узла технологического подъема Площадка для узла фиксации Площадка для транспортирования Площадка для базировки на станке Узел установки датчика стабилизации положения Узел установки мембранно-пневматической опоры Узел технологического подъема Узел фиксации	1 1 69 6 6 6 6 1 57 6 6

Вид технологической оправы представлен на рис 2.1.

Технические характеристики оправы представлены в таблице 2.2

Таблица 2.2

Диаметр подложки	4400 mm
Диаметр опорной площадки	3000 mm
Высота подложки с зеркалом	700 mm
Масса подложки	2400 kg
Размеры изготавливаемой детали: наружный диаметр толщина	3700 mm 165 mm
Тип осевой разгрузки	пневматический, мембранный с автоматической стабилизацией положения зеркала
Количество опор осевой разгрузки	69
Погрешность разгружающих усилий осевой разгрузки не более	±10 g
Погрешность стабилизации положения зеркала	0.1 mm
Напряжение электросети в системе стабилизации положения зеркала (частота 50 гц)	220 V
Напряжение в цепи управления системой стабилизации положения зеркала (постоянный ток)	24 V

Расположение опор разгрузки зеркала представлено в таблице 2.3

Таблица 2.3

Номер окружности расположения опор	Диаметры окружностей расположения опор, мм	Количество опор на окружности
1	1260	12
2	2060	15
3	2740	18
4	3380	24

2.1.2 Нормальные условия эксплуатации

Для нормальной эксплуатации оправы необходимо соблюдение следующих основных условий:

- Оправа должна эксплуатироваться в закрытом помещении на столе оптического станке АД-4000, столе шлифовально-полировального станка и в стенде вертикального контроля.

- Условия эксплуатации должны соответствовать температуре окружающей среды от +18° до +25° С).

2.1.3 Устройство и принцип работы

Основной базовой деталью оправы является рама (рис. 2.3). Верхняя поверхность рамы служит для установки площадок под механизмы исполнительных узлов оправы.

Мембранно-пневматическая опора является основной функциональной частью устройства (рис. 2.1).

Датчик стабилизации положения является электромеханическим устройством, предназначенным для управления пневмосистемой с целью поддержания стабильного положения зеркала при проведении контроля.

Узлы технологического подъема - винты (рис. 2.4), имеющие регулировку в осевом направлении, используются при установке зеркала на оправу для предотвращения повреждения мембранно-пневматических опор, при транспортировке и обработке для фиксации зеркала от перемещения в осевом направлении. Узлы имеют антифрикционные прокладки контактирующие с тыльной поверхностью зеркала при его установке и центрировании в оправе.

Узлы фиксации (рис. 2.5) - кронштейн с винтом, имеющий регулировку в радиальном направлении, используются для центрирования зеркала и его фиксации при транспортировке.

Пневмосистема технологической оправы состоит из 69 мембранно-пневмотических осевых опор, соединенных между собой трубопроводом. Пневмосистема соединена с системой стабилизации положения зеркала.

Система стабилизации положения зеркала обеспечивает сохранение его пространственного положения относительно оправы.

2.1.4 Принцип работы технологической оправы

Сохранение стабильности формы рабочей поверхности зеркала обеспечивается за счет приложения к его тыльной поверхности равных реактивных усилий, которые развиваются системой осевых мембранно-пневматических опор разгрузки, расположенных в расчетных точках. Минимальная величина рассогласования опорных усилий обеспечивается аттестацией и настройкой всех опор системы, которая заключается в установке жестких центров опор в номинальное положение Н (рис. 2.1). Настройкой компенсируются погрешности изготовления и сборки опор.

Обеспечение постоянства параметра Н в пневмосистеме мембранно-пневматических опор разгрузки при изменяющихся внешних условиях (атмосферное давление, температура) осуществляется блоком стабилизации положения зеркала, управляемым датчиком стабилизации положения.

2.1.5 Меры безопасности

Захват, подъем, транспортирование оправы производить с использованием грузоподъемных средств оптического цеха.

К работе с оправой допускаются лица, прошедшие обучение на рабочем месте и изучившие правила эксплуатации.

Оправа заземляется и подключается к общей системе заземления цеха.

2.1.6 Подготовка к работе

Установить технологическую оправу на рабочее место. Выставить верхнюю (базовую) плоскость основания в горизонтальное положение с помощью уровня. Отклонение от горизонтальности должно быть не более 0.1 мм/м.

Подключить оправу к общей системе заземления цеха.

Выставить три жесткие торцевые опоры узла технологического подъема в размер H₁ мм, на 0.5 мм меньше расчетного (H₁ = Н - 0.5) от верхней плоскости основания оправы.

Произвести контрольное взвешивание зеркала, установленного в грузозахватное устройство, с помощью весов крановых. Зафиксировать вес зеркала с грузозахватным устройством (М - вес зеркала с грузозахватным устройством).

Не снимая зеркало, установленное в грузозахватное устройство, с весов крановых произвести его опускание на три жесткие осевые опоры узла технологического подъема до достижения веса (М - 275) 25 кг, тем самым предотвращая возможность перегрузки зеркала.

Установить три узла фиксации зеркала (рис. 2.5).

Центрировать зеркало относительно оси оправы, используя винты узла фиксации зеркала.

Используя измерительное приспособление произвести замеры расстояния между образующей зеркала М1 и торцевыми поверхностями корпусов мембран. По результатам замеров произвести центрировку устройства относительно образующей зеркала М1. Завершить операцию центрировки по достижении разницы показаний измерительного приспособления не превышающей 0.1 мм. Угловая ориентация зеркала осуществляется по нуль-марке зеркала М1, которая совмещается с меткой на подложке с точностью 0.5 мм.

Произвести полное опускание зеркала краном.

Удалить грузозахватное устройство.

Подготовить к работе систему стабилизации:

- подключить систему стабилизации к источникам питания: реле электронное - к сети переменного тока 220 В, 50 Гц; блок пневмоклапанов - к сети постоянного тока 24 В;

- подключить систему стабилизации к источнику сжатого воздуха 49 kPa ± 30%.

2.1.7 Порядок работы

Зеркало должно находиться на мембранно-пневматических опорах системы разгрузки технологической оправы в следующих случаях:

- выдержке перед оптическим контролем;

- во время проведения оптического контроля в вертикальной схеме.

Система стабилизации положения зеркала должна быть включена:

- два раза в сутки через каждые 12 часов на период 5-10 min при длительном хранении зеркала;

- за 1 час до проведения оптического контроля формы поверхности зеркала.

2.1.8 Контроль за работой технологической оправы

При включении системы стабилизации осуществляется визуальный контроль за работой системы, по включению индикаторных ламп на панели электронного реле и срабатыванию пневмоклапанов.

Срабатывание клапанов и переключение лампочек сразу после включения системы с последующим снижением частоты срабатывания и стабилизацией системы (включение зеленой лампочки на панели реле) свидетельствует о нормальной работе системы.

При включенной индикаторной лампе (красного цвета) напуска воздуха в пневмосистему на панели электронного реле визуально контролируется отсутствие зазора между наконечником датчика системы стабилизации и тыльной поверхностью зеркала. При появлении зазора немедленно отключается система стабилизации.

Непрекращающееся включение клапанов и переключение лампочек свидетельствует о разгерметизации пневмосистемы оправы. В этом случае необходимо восстановить герметичность системы.

После устойчивого включения зеленой лампочки на панели электронного реле (5 минут после включения системы) возможны отдельные редкие срабатывания клапанов от внешних воздействий (вибрация, прикосновение к зеркалу), что не является показателем неисправности.

После выключения системы зеркало должно в течение суток незначительно изменять свое пространственное положение. Значительное изменение пространственного положения (до касания жестких опор) свидетельствует о разгерметизации системы.

2.2 Конструктивные характеристики мембранно-пневматической опоры.

Мембранно-пневматическая опора является основной функциональной частью устройства (рис. 2.6). Опора состоит из корпуса 1, имеющего в центре глухое отверстие, предназначенное для базирования опоры на верхней плоскости узла установки мембранно-пневматической опоры, мембраны 2 и уплотнительного кольца 3. К тарельчатой части мембраны приклеен жесткий центр 4, который в рабочем положении мембраны контактирует элементами приклеенных разгрузочных опор зеркала.

2.3 Процесс процедуры аттестации мембранно-пневматической опоры

2.3.1 Конструкция стенда аттестации опор

Назначение:

Система технологической разгрузки зеркала обеспечивает деформационные изменения формы поверхности зеркала в процессе технологического и аттестационного контроля в допустимых пределах, меньших по амплитуде, чем требуемый размах ошибок поверхности обрабатываемого зеркала.

В результате проведенной работы собрана технологическая оправа для доводки и аттестации тонкого крупногабаритного зеркала менисковой формы диаметром 4100 мм.

Мембранно-пневматические элементы оправы выдерживают нагрузку на опору до 100 кг и обеспечивают погрешность разгружающих усилий торцевой разгрузки не более 10 г.

Стенд для аттестации мембранно-пневматических элементов обеспечивает отклонение базовой плоскости от горизонтальности не более 0.1 мм/м, обеспечивает измерение высоты опоры с точностью не хуже 0.01 мм, снабжен системой подачи сжатого воздуха и системой стабилизации положения опоры относительно базовой плоскости, аналогичной системе стабилизации оправы контролируемого зеркала.

Оправа системы разгрузки тонкого зеркала менисковой формы эксплуатируется в закрытом помещении на оптическом станке АД-4000 в стенде вертикального контроля. В соответствии с разработанной технической документацией, она обеспечивает базирование и сохранение относительно оправы пространственного положения тонкого зеркала менисковой формы диаметром 3700 мм при контроле.

Мембранно-пневматические опоры располагаются на соответствующей высоте, на заданных диаметрах относительно оси зеркала:

D1 - 1260.0 мм 12 шт.

D2 - 2060.0 мм 15 шт.

D3 - 2740.0 мм 18 шт.

D4 - 3380.0 мм 24 шт.

Оправа системы разгрузки тонкого зеркала содержит систему стабилизации положения зеркала, обеспечивающую сохранение его пространственного положения относительно оправы. Она обеспечивает погрешность разгружающих усилий осевой разгрузки не более 10 г, обеспечивает погрешность стабилизации положения зеркала до 0.1 мм и обеспечивает нормальные режимы работы при температуре окружающей среды в диапазоне 20 5С.

Состав стенда:

Стенд (рис. 2.7) предназначен для определения рабочих характеристик мембранных опор пневматических оправ крупногабаритных оптических деталей, с целью их дооснащения компенсационными пластинами и последующей установкой в технологическую оправу.

Рис. 2.7.

Стол

Несущая плита (материал ситалл СО-115М)

Чаша с грузами (три поз.)

Эталонная опора

Аттестуемая опора

Индикаторы часового типа

Датчик системы стабилизации рабочего давления

Регулятор подачи воздуха

Блок автоматической системы стабилизации рабочего давления

Назначение элементов стенда:

Стол предназначен для крепления несущей плиты и блока автоматической системы стабилизации рабочего давления. Стол установлен на виброизоляционные опоры.

Несущая плита выполнена из ситалла СО-115М. Рабочие участки плиты в зонах установки мембранных опор имеют отступления от плоскости не более 1 мкм. Плита снабжена металлическими площадками для установки исполнительных устройств. Плита имеет отверстия для чаш.

Чаша с грузами предназначена для создания рабочей нагрузки на опору.

Эталонная опора предназначена для проведения компенсационного метода измерений, когда исключается влияние внешних дестабилизирующих факторов.

Аттестуемая опора является сменным элементом. По результатам измерений высот опор рассчитываются компенсирующие пластины под опоры, необходимых для создания одинаковых реактивных усилий в опорах в рабочем состоянии.

Индикатор предназначен для измерения высот эталонной и аттестуемой опор в процесс работы стенда.

Датчик системы стабилизации рабочего давления предназначен для прекращения подачи воздуха в опоры при достижении номинального давления. Это позволяет проводить независимые во времени измерения рабочих характеристик опор.

Регулятор подачи воздуха производит независимое наполнение опор от магистрали сжатого воздуха.

Блок автоматической системы стабилизации рабочего давления производит впуск или выпуск воздуха для точной установки номинального давления в опорах. Включает в себя: опору, чашу с грузами, систему пневмоклапанов, электронные реле, плату управления, блок питания (24V).

2.3.2 Порядок работы стенда

На базовую поверхность стола под датчик системы стабилизации рабочего давления установить набор калиброванных плиток высотой H₀.

Произвести установку датчика на высоте H_0.

- Включить блок питания.

- Закрыть вентили регулятора подачи воздуха.

- Закрепить датчик в нейтральном положении (загорание зеленой лампочки).

- Открыть вентиль ОСС.

- Загорание зеленой лампочки свидетельствует о достижении номинального давления в системе.

- Контроль правильной установки ОСС осуществляется индикатором.

Произвести измерение высоты положения жестких центров эталонной и аттестуемой опор.

- Установить эталонную и аттестуемую опоры на базовые поверхности блоков измерения эталонной и аттестуемой опор соответственно. В качестве эталонной использовать любую опору из комплекта системы разгрузки.

- Надеть соединительные трубки на штуцеры опор, открыть запорные вентили и заполнить опоры сжатым воздухом.

- Выдержать опоры на стенде при данных условиях в течение не менее 1 часа.

- Произвести 4 измерения положения жесткого центра H_ЭТ.i для эталонной и 4 измерения положения жесткого центра H_АТ.i для аттестуемой опор.

- Перекрыть запорный вентиль аттестуемой опоры, снять соединительные трубки с её штуцера и снять аттестуемую опору со стенда.

- Произвести измерения следующей аттестуемой опоры, повторив действия по п.3.

По результатам измерений всей партии опор определить максимальный и минимальный отсчеты положения жесткого центра эталонной опоры и определить их среднее арифметическое значение:

- Вычислить корректированные значения H_корр.i положений жестких центров аттестуемых опор по формуле:

H_корр.i= H_АТ.i + H_ЭТ.ср. - H_ЭТ.i

- Определить среднеарифметическое значение H_{корр.ср.} полученных значений H_корр.i для каждой из аттестуемых опор.

- Вычислить фактические значения H_оп высоты аттестуемых опор по формуле:

H_оп = H₀ - H_{корр.ср}

- Рассчитать высоту компенсатора для каждой опоры системы разгрузки по формуле:

H_к = H_настр - H_оп ,

H_к - высота компенсатора для каждой опоры системы разгрузки;

H_настр - расстояние от верхней плоскости оправы до тыльной поверхности зеркала (назначается из конструктивных соображений).

Результаты измерений оформить в виде протоколов.

- Приложение №1

- Приложение №2

Точностные характеристики:

Стенд обеспечивает проведение линейных измерений с общей погрешностью 0.015мм, что обеспечивает рассогласование усилий, создаваемых системой мембранных опор торцевой разгрузки не более 7 грамм

3. ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Технологические характеристики мембранно-пневматической опоры

Конструкция мембранных опор удовлетворяет техническим требованиям, приведенным в таблице 3.1.

В качестве базы сравнения в таблице 3.1 приведены характеристики мембранных опор, ранее использовавшихся в конструкциях технологических систем разгрузки зеркал.

Таблица 3.1

Содержание технических требований	Базовая мембрана	Новая конструкция мембраны
Собственная жесткость мембраны, как упруго элемента, г/мм. Полная жёсткость мембранной опоры под внешней нагрузкой 4,5 кг, в г/мм Рабочий ход мембраны “hf”, мм с линейной характеристикой полной жёсткости.	25 * 30 180 * 200 ± 1,5	5 * 10 80 * 140 ± 3

Отмеченные в работе эксплуатационные преимущества подобных опорных элементов, таких как одинаковость геометрических размеров мембран, высокая нагрузочная способность опор, нечувствительность к радиальным и тангенциальным усилиям, действующим на систему технологической разгрузки зеркал в процессе их обработки полноразмерными инструментами и т.д., оказались недостаточными для равномерной разгрузки тонких зеркал, в которой должно быть обеспечено рассогласование разгружающих усилий ? ± 10г. Это рассогласование возможно обеспечить за счет снижения полной жесткости опоры и погрешности разгружающего усилия, воспроизводимого единичной опорой, которая должна быть менее 5 г.

В таблице 3.2. приведены результаты испытаний разработанных мембранных опор и их конструктивные параметры. Для оснащения системы торцевой разгрузки тонких зеркал принята конструкция мембраны Ш 120/MI, показанная на рис. 3.1, которая удовлетворяет поставленным требованиям. Мембраны изготавливаются методом вулканизации в прессформе.

В результате экспериментального определения конструктивных параметров мембраны, жесткого центра и деталей заделки практически исключено изменение эффективной площади мембраны при изменении внутреннего давления, в опорах (в диапазоне хода h = ± 3 мм).

Таблица 3.2.

NN П/П	Наименование мембраны	Толщина мембранного полотна	Форма мембраны	Форма мембраны в рабочем положении	Собственная жесткость мембраны	Участок рабочего хода с линейной хар-кой жесткости	Полная жёсткость мембраны при нагретом Fp = 4кг
1	Ш120/М1	0,45 мм			2 г/мм	6 мм	90 г/мм
2	Ш120/М2	0,45 мм			2 г/мм	8 мм	120 г/мм
3	Ш120/М3	0,45 мм			5 г/мм	3 мм	80 г/мм
4	Базовая конструкция	0,55 мм			25 г/мм	3мм	200 г/мм

На рис. 3.2 приведен пример графо-аналитической коррекции, фиксируемых на стенде параметров испытываемых опор. Для получения действительных значений высоты "аттестуемой" опоры, из измеренных значений высоты "аттестуемой" опоры необходимо вычесть соответствующие изменения высоты "эталонной" опоры. При аттестационных испытаниях всего комплекта опор системы разгрузки изменения высоты "эталонной" опоры определяются от единой технологической базы, что снижает погрешности аттестационных измерений.

На рис. 3.2 разброс точек характеристики F_p-f(h) аттестуемой опоры после введения коррекции значительно уменьшается. Расхождение ветвей характеристики F_p -f(h) при нагружении и снятии нагрузки объясняется тем, что временные интервалы данной характеристики, выдерживаемые при изменении нагрузки, оказались недостаточными для полной релаксации внутренних напряжении в материале мембраны.

На рис. 3.3 показан график изменения высоты той же опоры при изменении внешней нагрузки при более длительном времени отстоя в точках изменений нагрузки после введения соответствующей коррекции по "эталонной" опоре.

Полученная характеристика не имеет релаксационных задержек и соответствует полной обработке перемещения мембраны от изменения приложенной нагрузки.

При совмещения графиков рис.3.2 и рис. 3.3 получен график рис. 3.4, по которому определено соответствие графика полной отработки перемещения среднеарифметическим значениям точек ветвей нагружения и снятия нагрузки при наличии релаксационных задержек в отработке перемещений мембраной.

На основании этого возможно применить графически метод определения действительной характеристики мембранной опоры по характеристикам ускоренных аттестационных измерений имеющих релаксационные задержки отработки перемещения.

3.2 Результат аттестации опор

Протокол аттестации мембранно-пневматических опор, используемых для разгрузки главного зеркала проекта ARIES диаметром 3700 мм, выполненной в соответствии с описанной методикой измерений, представлен в таблице 3.3.

Таблица 3.3.

№ опоры	№ измерений	H Атт. i (мм)	H ср. i (мм)	H Корр. i (mm)	H Корр. ср. (мм)
136	1	38,23	38,99	38,24	38,22
	2	38,22	39,02	38,20
	3	38,21	38,99	38,22
	4	38,22	38,99	38,23
194	1	37,26	39,00	37,26	37,27
	2	37,29	39,02	37,27
	3	37,27	39,01	37,26
	4	37,28	39,01	37,27
144	1	37,29	38,98	37,31	37,28
	2	37,28	38,98	37,30
	3	37,28	39,01	37,27
	4	37,28	39,03	37,25
284	1	38,51	39,01	38,50	38,50
	2	38,49	39,01	38,48
	3	38,52	38,98	38,54
	4	38,48	38,99	38,49
3	1	39,47	38,97	39,50	39,49
	2	39,48	38,99	39,49
	3	39,48	38,97	39,51
	4	39,45	38,98	39,47
61	1	38,3	39	38,30	38,29
	2	38,29	38,99	38,30
	3	38,29	39,00	38,29
	4	38,27	38,99	38,28
137	1	38,06	39,01	38,05	38,07
	2	38,05	39	38,05
	3	38,08	38,99	38,09
	4	38,08	39,01	38,07
135	1	37,65	39,01	37,64	37,63
	2	37,65	39,02	37,63
	3	37,63	39,00	37,63
	4	37,63	39,00	37,63
83	1	37,87	38,99	37,88	37,89
	2	37,91	39,03	37,88
	3	37,92	39,01	37,91
	4	37,87	38,97	37,90
107	1	37,29	39,01	37,28	37,29
	2	37,31	39,01	37,30
	3	37,33	39,02	37,31
	4	37,29	39,01	37,28
65	1	37,37	39,01	37,36	37,37
	2	37,39	39,00	37,39
	3	37,40	39,02	37,38
	4	37,35	39,00	37,35
48	1	37,78	39,01	37,77	37,77
	2	37,75	39,02	37,73
	3	37,81	39,03	37,78
	4	37,78	39,00	37,78
122	1	37,95	39,03	37,92	37,93
	2	37,96	39,04	37,92
	3	37,98	39,03	37,95
	4	37,97	39,05	37,92
214	1	38,63	39,02	38,61	38,63
	2	38,63	38,99	38,64
	3	38,66	38,99	38,67
	4	38,62	39,01	38,61
178	1	36,65	38,99	36,66	36,65
	2	36,67	38,99	36,68
	3	36,63	38,98	36,65
	4	36,63	39,02	36,61
63	1	38,75	39,00	38,75	38,75
	2	38,73	39,02	38,71
	3	38,76	39,01	38,75
	4	38,79	39,02	38,77
77	1	37,80	38,99	37,81	37,83
	2	37,83	38,97	37,86
	3	37,80	39,00	37,80
	4	37,80	38,97	37,83
126	1	38,05	39,00	38,05	38,05
	2	38,06	38,99	38,07
	3	38,03	39,00	38,03
	4	38,05	38,99	38,06
47	1	37,02	39,00	37,02	37,02
	2	37,03	39,01	37,02
	3	37,05	39,00	37,05
	4	37,00	39,00	37,00
76	1	39,48	39,00	39,48	39,46
	2	39,46	38,99	39,47
	3	39,46	39,03	39,43
	4	39,46	38,99	39,47
180	1	36,62	38,99	36,63	36,61
	2	36,61	39,00	36,61
	3	36,61	39,02	36,59
	4	36,61	39,00	36,61
75	1	39,21	39,00	39,21	39,20
	2	39,20	39,01	39,19
	3	39,18	39,00	39,18
	4	39,23	39,03	39,20
171	1	37,47	38,96	37,51	37,49
	2	37,50	39,02	37,48
	3	37,46	38,97	37,49
	4	37,47	38,98	37,49
159	1	37,63	38,99	37,64	37,63
	2	37,62	38,98	37,64
	3	37,60	38,97	37,63
	4	37,58	38,98	37,60
256	1	39,35	39,01	39,34	39,35
	2	39,35	38,98	39,37
	3	39,35	39,00	39,35
	4	39,34	39,00	39,34
145	1	38,30	39,00	38,30	38,30
	2	38,29	38,99	38,30
	3	38,28	38,98	38,30
	4	38,33	39,02	38,31
57	1	38,23	39,00	38,23	38,20
	2	38,18	39,00	38,18
	3	38,20	39,00	38,20
	4	38,20	39,00	38,20
150	1	37,10	38,99	37,11	37,10

Подобные документы

• Устройство для измерения фокусного расстояния гибкого зеркала

  Разработка функциональной схемы устройства для измерения фокусного расстояния гибкого зеркала. Выбор и технические характеристики фотоприемника, двигателя, блока питания и микроконтроллера. Представление электрической принципиальной схемы устройства.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 07.10.2014
  

• Автоматическая частотная разгрузка

  Описание возможных сценариев развития аварий на электростанциях. Автоматическая частотная разгрузка энергосистемы, ее задачи и назначение. Требования, категории разгрузки, установки АЧР. Математическая модель энергосистемы. Моделирование работы разгрузки.
  
  реферат [7,7 M], добавлен 20.03.2011
  

• Исследование параметров оптических резонаторов на длине волны 1,55 мкм

  Устройство и параметры оптических квантовых генераторов. Устойчивые и неустойчивые резонаторы. Основные типы лазеров, способы накачки. Зеркала оптического резонатора. Определение потерь и оптимального коэффициента пропускания выходного зеркала.
  
  дипломная работа [2,8 M], добавлен 09.10.2013
  

• Измерение коэффициентов отражения зеркал

  Принцип получения отражения с помощью зеркала. Формула расчёта коэффициента отражения многослойного покрытия зеркала. Способ рефлексометрических измерений, его сущность и недостатки. Применение метода кругового сличения, использование рефлектометра.
  
  презентация [483,0 K], добавлен 28.12.2015
  

• Технология изготовления аргонового лазера

  Конструкция аргонового лазера и особенности его оптического резонатора, активная среда и функциональные особенности. Технологические операции по изготовлению лазера и его выходного зеркала, этапы и принципы их реализации, анализ и оценка эффективности.
  
  курсовая работа [785,0 K], добавлен 16.05.2015
  

• Конструкция реактора ВВЭР-1000

  Общие характеристики и конструкция тепловой части реактора ВВЭР-1000. Технологическая схема энергоблоков с реакторами, особенности системы управления и контроля. Назначение, состав и устройство тепловыделяющей сборки. Конструктивный расчет ТВЕЛ.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.01.2013
  

• Разработка и исследование адекватной модели двухмассового динамического стенда

  Построение рациональных эксплуатационных режимов асинхронного двигателя, выбор системы управления. Исследование двухмассового динамического стенда на базе математической модели. Техническая разработка лабораторного стенда на базе асинхронного двигателя.
  
  магистерская работа [2,0 M], добавлен 20.10.2015
  

• Первичное и вторичное регулирование частоты

  Понятие первичного и вторичного регулирования частоты. Ее изменение в электроэнергетических системах при набросе мощности нагрузки. Анализ работы ведущей станции. Ограничения по ТЭС. Случаи применения автоматической аварийной разгрузки по частоте.
  
  презентация [618,7 K], добавлен 26.10.2013
  

• Проект лабораторно-исследовательского стенда двухмассовой системы электропривода с упругой связью

  Назначение исследовательского стенда двухмассовой системы электропривода, характеристика конструкции. Особенности принципиальной электрической схемы автономного инвертора напряжений. Принципиальная электрическая схема системы управления электроприводом.
  
  дипломная работа [4,5 M], добавлен 10.07.2013
  

• Расчет трубы Кеплера

  Основные характеристики астрономического визуального телескопа. Телескопические оптические системы. Сферическая, хроматическая и коматическая аберрация. Астигматизм, дисторсия и кривизна поля изображения. Габаритный расчет линзовой системы трубы Кеплера.
  
  курсовая работа [751,6 K], добавлен 18.07.2014
  

• Разработка и монтаж лабораторного стенда на основе преобразователя ЭТ6

  Разработка тиристорного преобразователя на основе унифицированного электропривода серии ЭТ6; состав и принцип работы составных частей. Сборка лабораторного стенда автоматизированного электропривода постоянного тока; технические данные и условия работы.
  
  дипломная работа [5,5 M], добавлен 08.06.2011
  

• Реакция опор конструкции

  Методика определения реакции опор данной конструкции, ее графическое изображение и составление системы из пяти уравнений, характеризующих условия равновесия механизма. Вычисление значений скорости и тангенциального ускорения исследуемого механизма.
  
  задача [2,1 M], добавлен 23.11.2009
  

• Система маслоснабжения реакторного отделения

  Принципиальная схема, назначение, конструкция, принцип работы системы маслоснабжения реакторного отделения. Технические характеристики насоса откачки масла из системы. Возможные причины образования дефектов оборудования. Применяемая ремонтная оснастка.
  
  курсовая работа [92,4 K], добавлен 02.10.2014
  

• Определение реакций опор составной конструкции

  Реакция опор и давление в промежуточном шарнире составной конструкции. Система уравновешивающихся сил и равновесия по частям воздействия. Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы под действием тяжести.
  
  контрольная работа [1,1 M], добавлен 23.11.2009
  

• Защита от изменения частоты

  Частота переменного электрического тока как один из показателей качества электрической энергии. Устройства автоматической частотной разгрузки, их работа в условиях дефицита активной мощности. Ограничение повышения частоты, расчет мощностей нагрузки.
  
  курсовая работа [483,0 K], добавлен 11.05.2010
  

• Модернизация системы автоматизации парового котла ТП-38 "Обуховоэнерго" с разработкой САУ давлением пара за котлом на базе ПТК

  Техническая характеристика котлоагрегата ТП-38. Синтез системы управления. Разработка функциональной схемы автоматизации. Производстенная безопасность объекта. Расчет экономической эффективности модернизации системы управления котлоагрегатом ТП-38.
  
  дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.09.2012
  

• Проверочный расчет теплоагрегата. Компоновка котельной

  Конструкция и характеристики котла, технические характеристики парогенератора. Гидравлическая схема циркуляции теплоносителя. Составление теплового баланса котла и поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева. Тепловая схема и параметры.
  
  курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.12.2014
  

• Исследование тлеющего разряда в СО2-лазере

  Понятие и назначение СО2-лазера, его технические характеристики и составляющие части, принцип работы и выполняемые функции. Порядок расчета основных показателей СО2-лазера. Способы организации несамостоятельного разряда постоянного тока, расчет его КПД.
  
  контрольная работа [627,3 K], добавлен 11.05.2010
  

• Использование установки ДСМ-2 для моделирования поведения первых зеркал в термоядерном реакторе ИТЕР

  Исследование деградации коэффициента отражения для металлических зеркал. Особенности влияния бомбардировки ионами дейтериевой плазмы на зеркала из аморфных сплавов. Гипотеза о зависимости поглощения дейтерия от наличия гидридообразующих компонентов.
  
  дипломная работа [2,8 M], добавлен 07.06.2011
  

• Реконструкция участка контактной сети с заменой опор и оценкой риска их отказа

  Проект участка контактной сети. Расчет нагрузок на провода. Определение допустимых длин пролетов. Механический расчет анкерного участка полукомпенсированной контактной подвески станции. Подбор стоек опор контактной сети. Оценка риска отказа участка.
  
  дипломная работа [495,8 K], добавлен 08.06.2017
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам