Конструирование устройств для юстировочных подвижек оптических деталей
В конструкции несущих устройств (НУ) оптических деталей вводят устройства для юстировочных подвижек (УЮП) в следующих случаях:
Во-первых, если НУ не может обеспечить требуемой точности ориентирования рабочего элемента оптической детали даже при изготовлении деталей НУ на пределе технологических возможностей производства и нет возможности компенсации погрешности другими способами
Во-вторых, если НУ обеспечивает требуемую точность ориентирования рабочего элемента оптической детали при изготовлении деталей НУ на пределе технологических возможностей производства, но его изготовление экономически невыгодно.
В-третьих, если при помощи действенных подвижек [8, стр.36] рабочего элемента оптической детали компенсируют погрешности оптической системы от погрешностей ориентирования других ее деталей.
Устройством для юстировочных подвижек (УЮП) будем называть часть конструкции несущего устройства оптической детали при помощи, которой осуществляются требуемые действенные подвижки этой детали.
В обоснованных случаях конструкция несущего устройства оптической детали может иметь несколько УЮП для различных подвижек. УЮП могут располагаться в следующих местах несущего устройства оптической детали [6]:
1. Между оптической деталью и ее оправой или корпусом прибора, если оптическая деталь сразу соединяется с корпусом прибора;
2. Между оправой оптической детали и корпусом прибора;
3. Между оправой оптической детали и дополнительной деталью, специально введенной в конструкцию несущего устройства оптической детали
для размещения УЮП.
К УЮП предъявляются следующие основные специфические требования:
1. Обоснованность введения УЮП в конструкцию несущего устройства оптической детали;
2. Достаточность чувствительности подвижной цепи УЮП;
3. Независимость действия юстировочных подвижек, осуществляемых при помощи УЮП;
4. Отсутствие в подвижной цепи УЮП мертвого хода и скачков в ее функции преобразования;
5. Возможность надежной фиксации положения оптической детали после окончания юстировочных подвижек. При этом не должно происходить дополнительных подвижек оптической детали в процессе этой фиксации;
6. Требуемый диапазон работы устройства;
7. Эргономичность управления подвижной цепью УЮП.
В качестве органа управления подвижной цепью УЮП могут быть использованы:
1. Отвертка;
2. Шпилька;
3. Ключ;
4. Маховичок;
5. Рукоятка;
6. Молоточек для постукивания;
7. Деталь УЮП.
Основные характеристики УЮП:
1. Вид юстировочной подвижки (линейная или угловая);
2. Диапазон юстировочной подвижки;
3. Допустимая погрешность юстировочной подвижки;
4. Чувствительность подвижной цепи УЮП;
5. Вид органа управления подвижной цепью УЮП;
6. Условия проведения юстировочных подвижек.
Чувствительностью S преобразовательного элемента [1, стр. 18] называют производную от его функции αi=f(βi) преобразования по входному параметру
.
Чувствительность подвижной цепи УЮП, состоящей из n последовательно соединенных преобразовательных элементов, равна произведению их чувствительностей
S1-n=S1∙S2∙∙Sn,
где n - число преобразовательных элементов в цепи УЮП.
Погрешность выполнения юстировочной подвижки при помощи УЮП DbnS зависит от порогового перемещения Da1p органа управления подвижной цепи УЮП и погрешностей самой цепи Dbnc
DbnS=DbnDa1p+Dbnc.
Пороговым перемещением органа ручного управления подвижной цепи УЮП называют такое минимальное перемещение этого органа, которое удается осуществить оператору после его трогания с места.
На погрешность выполнения юстировочных подвижек оказывает влияние только скачкообразная составляющая погрешности подвижной цепи УЮП.
Скачкообразные изменения погрешности подвижной цепи происходят в основном из-за смещений в зазорах и слоях смазки ее кинематических пар, из-за контактных и объемных деформаций деталей УЮП от скачкообразного изменения сил и моментов сопротивления движению, которые обусловлены шероховатостью поверхностей кинематических пар.
Обычно стараются уменьшить величину этих скачкообразных изменений погрешности подвижной цепи до величины в три и более раз меньшей порогового перемещения органа управления этой цепи УЮП. В этом случае погрешность юстировочной подвижки будет практически зависеть только от порогового перемещения его органа управления
DbnS=DbnDa1p=S1-n×Da1p.
Эмпирически установлено следующее соотношение между погрешностью юстировочного перемещения и допустимой погрешностью юстировочного перемещения
DbnS£(1/3...1/5)×dbn .
Последние два соотношения позволяют найти основное условие для выбора чувствительности подвижной цепи УЮП:
S1-n £(1/3...1/5)×( dbn /Da1p) .
Процесс конструирования устройств для юстировочных перемещений оптической детали содержит следующие основные этапы:
1. Разработки частного технического задания на проектирование УЮП.
2. Обоснование необходимости введения в конструкцию несущего устройства оптической детали УЮП.
3. Выбор числа, вида, места положения и ориентации УЮП относительно рабочего элемента оптической детали.
4. Выбор вида органа управления движением подвижной цепи УЮП.
5. Выбор схемы подвижной цепи УЮП. Составление структурной и функциональной схем этой цепи.
6. Определение необходимой чувствительности и выбор схемных параметров УЮП.
7. Расчет необходимого рабочего диапазона юстировочных подвижек.
8. Выбор конструкций кинематических пар с зазоровыбирающими устройствами.
9. Разработка конструкции устройства для фиксации УЮП после завершения юстировки оптической детали.
10. Разработка конструкции сборочного чертежа несущего устройства оптической детали с УЮП.
11. Выпуск рабочих чертежей несущего устройства.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Функциональная схема подвижной цепи УЮП с включением при необходимости преобразовательных элементов, образованных перемещаемыми оптическими деталями. Схемные параметры. Кинематические параметры.
2. Структурная схема подвижной цепи УЮП оптической детали. Преобразовательные элементы подвижной цепи УЮП. Функции преобразования и чувствительности преобразовательных элементов. Формула для расчета чувствительности подвижной цепи УЮП. Результаты измерений и анализа схемных параметров и расчет чувствительности подвижной цепи УЮП.
3. Основное условие для выбора схемных параметров подвижной цепи УЮП при его проектировании.
4. Схема установки для экспериментального определения чувствительности подвижной цепи образца УЮП. Кинематические параметры. Формула для расчета чувствительности подвижной цепи УЮП по экспериментальным данным. Результаты измерений и расчет чувствительности подвижной цепи УЮП. Оценка погрешности ее измерения.
5. Эскизы кинематических пар подвижной цепи УЮП (по согласованию с преподавателем).
6. Решение задач.
Контрольные вопросы и задания
1. В каких случаях в конструкцию несущего устройства оптической детали вводятся устройства для юстировочных подвижек и где они могут располагаться?
2. Каким основным требованиям должны удовлетворять УЮП и почему?
3. Какие основные характеристики имеет исследованное Вами УЮП?
4. Что такое порог перемещения органа управления УЮП (Da1p) и от чего зависит его величина?
5. Что такое чувствительность подвижной цепи УЮП (S1-n), как и из каких соображений определяется ее величина?
6. Какие требования предъявляются к кинематическим парам подвижной цепи УЮП и почему? Как они обеспечиваются в исследуемом УЮП?
7. Какие органы управления подвижной цепью УЮП Вы знаете? Дайте им сравнительную характеристику.
8.Приведите по литературным данным пример несущего устройства оптической детали с несколькими УЮП, обеспечивающими независимые юстировочные подвижки. Каким образом достигается в нем независимость юстировочных подвижек?
9. Составьте структурную и функциональную схемы подвижной цепи УЮП по его сборочному чертежу. Найдите основное условие для выбора схемных параметров подвижной цепи УЮП.
10. Какие параметры конструкции УЮП определяют диапазон юстировочных подвижек? Оцените диапазон работы исследуемого Вами УЮП.
11. Что предусмотрено в исследуемой конструкции УЮП для фиксации отъюстированного положения оптической детали? Какие способы фиксации Вы еще знаете?
12. Из какого материала сделаны детали несущего устройства и его УЮП и почему?
13. Как влияют на погрешность юстировочной подвижки погрешности схемных параметров подвижной цепи УЮП и погрешности от линеаризации функций преобразования ее преобразовательных элементов?
14. Как можно экспериментально определить чувствительность подвижной цепи УЮП?
15. В каких углах поворота оцифрована шкала автоколлиматора?
16. Оцените чувствительность подвижной цепи УЮП и погрешность юстировочной подвижки оптической детали для предложенного образца УЮП.
17. Какие эргономические требования к УЮП влияют на конструкцию УЮП и конструкцию несущего устройства оптической детали в целом?
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 16263-70. Метрология, термины и определения.-53 с.
2. Конструирование приборов :В 2 кн. Кн. 2/ Под ред. В. Краузе. Пер. с нем. В.Н. Пальянова; Под ред. О.Ф. Тищенко. - М.: Машиностроение,
1987.-376 с. Стр. 246-251.
3. Кулагин В.В. Основы конструирования оптических приборов. - Л.: Машиностроение,1982.-312 с. Стр. 113-135.
4. Латыев С.М. Компенсация погрешностей в оптических приборах. - Л.: Машиностроение,1985.-248 с. Стр. 220-224.
5. Латыев С. М. Конструирование точных (оптических) приборов. Методы повышения качества приборов при конструировании. – СПб.: Политехника, 2007. –579 с.
6. Латыев С.М., Егоров Г.В., Зверева Т.Л. Сборник задач по курсу "Конструирование оптических приборов". Л.,:ЛИТМО,1985.-39 с. Задачи N23 и N24.
7. Плотников В.С. Геодезические приборы. - М.: Недра, 1987.- 396 с. Стр. 85-92.
8. Погарев Г.В. Юстировка оптических приборов. - Л.: Машиностроение, 1982.-237 с. Стр. 24-62.
9. Шарловский Ю.В. Механические устройства малых оптических систем. - М.: Машиностроение, 1979.-127 с. Стр. 36-43.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1