Технологія складання і випробування літальних апаратів

Міністерство освіти РФ

МАТИ - Російський державний технологічний університет ім. К. Е. Ціолковського

Кафедра «Технологія виробництва

приладів і систем управління літальних апаратів »

Пояснювальна записка

до курсового проекту по курсу

«Технологія складання і випробування літальних апаратів»

на тему «Розробка обладнання для ультрачистої промивання двигунів аерокосмічного приладобудування»

Результати оглядів Студент гр. ЗАСУ - 5 - 60

К.В.Муллахметов

1 огляд%

керівник

2 огляд% доц.к.т.н.

Е.Г.Чуреев

3 огляд%

перевірив

проф., к.т.н.

В.І.Молодніцкій

Москва 2004

Зміст

1. Дослідження і вибір оптимальних характеристик светогідравліческой

системи (СГС) для ультрачистої промивання деталей приладобудування. . . . . . . . . . . .3.

1.1. Вибір основних фактів, що впливають на процес светогідравліческой промивання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.

1.2. Систематичне планування експерименту при дослідженні

оптимальних характеристик СГС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.

1.3. Визначення оптимальних умов светогідравліческой

промивання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.

2. Розробка структурної схеми установки для светогідравліческой

промивання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.

2.1. Структурна схема установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.

3. Розрахунок оптичного тракту установки для промивки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.

4. Список використаної літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.

5. Специфікація на установку. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.

1. Дослідження і вибір оптимальних характеристик светогідравліческой системи (СГС) для ультрачистої промивання деталей приладобудування.

1.1. Вибір Основних факторів впливають на процес светогідравліческой промивання.

Светогідравліческая система повинна складатися з цілого ряду елементів, причому, кждий з цих елементів в тій чи іншій мірі впливає на процес взаємодії променя лазера з очищає рідиною.

Найважливішими елементами структури СГС є: лазер; середовища, передають світловий потік (повітряна, оптична система і рідка) і парожидкостная область очищає рідини, що поглинає випромінювань лазером світло. У свою чергу, параметри кожного з перерахованих елементів структури СГС залежать від первинних технологічних факторів.

Якісно і кількісно оцінити внесок розглянутих факторів в процес промивки заготовок при светогідравліческой обробці можна лише використовуючи метод багатофакторного регресивного аналізу.

Цей метод дозволяє представити математичну модель будь-якого реального технологічного процесу по залежностям, що зв'язує значення вихідної величини зі значеннями параметрів, які ви зробили на виході.

В якості вихідної величини були прийняті параметри схлопування парожидкостной області за рахунок розвитку светогідравліческого ефекту і оценіемой кількістю парорідинних областей утворених після взаємодії з променем лазера (параметр К)

Правомірність такого вибору в якості вихідної величини визначається вимогами математичної коректності, а саме тим, що ця величина є: ефективної з точки зору досягнення заданої технологічної мети; кількісної величиною, що виражається числом; статично ефективною, тобто має фізичний сенс при всіх значеннях вхідних параметрів; досить легко визначається; існуючої при всіх значеннях вхідних параметрів, тобто виконуються всі необхідні і достатні умови для вибору вхідної величини.

Аналіз вхідних параметрів (основних технологічних факторів светогідравліческой промивання) показує, що всі фактори можна умовно розділити на три групи. А саме: до першої групи віднести фактори, які можуть змінити свої параметри в широких межах в залежності від тих чи інших умов взаємодії світла з краплею промивної рідини; до другої - фактори, які повинні бути узгоджені з іншими факторами СГС; і, нарешті, до третьої групи віднести фактори, які можуть залишатися постійними для обраної схеми взаємодії в СГС.

До першої групи, згідно з прийнятою класифікацією, можна віднести наступні фактори:

W _Σ; r; Пк (3 фактора),

де: W _Σ - енергетичні параметри лазера;

ч радіус парожидкостной області;

Пк - показник заломлення парожидкостной області;

- до другої групи - фактори:

λ; Пв.с; Ув.с; Уж.с .; Пж.с .; Ук; Zк; Уо.с; По.с; Zо.с; ΔF; (11 факторів)

де: λ - довжина хвилі лазера;

Пв.с - переломлення повітряного середовища;

Ув.с - коефіцієнт розсіювання повітряного середовища;

Уж.с - коефіцієнт розсіювання рідкого середовища;

Пж.с - переломлення рідкого середовища;

Ук - коефіцієнт розсіювання краплі промивної рідини;

Zк - коефіцієнт заломлення краплі промивної рідини;

Уо.с. - коефіцієнт розсіювання оптичної системи;

По.с. - переломлення оптичної системи

- до третьої групи - фактори:

τімп; Ө; t, Авозд .; АОС; Zжс; m; ΔF; Аж.с .; Кт.ф. (10 факторів).

де: τімп - тривалість імпульсу лазера;

Ө - кут розходження променя лазера;

t - кількість імпульсів лазера;

Авозд - протяжність повітряного проміжку;

АОС - протяжність оптичної системи;

Zжс - коефіцієнт заломлення рідкого середовища;

m - маса краплі промивної рідини;

ΔF - положення фокуса оптичної системи щодо краплі промивної рідини;

Аж.с. - протяжність рідкого середовища;

Кт.ф. - теплофізичні параметри краплі промивної рідини.

Таким чином, з великої різноманітності 24 основних технологічних факторів впливають на процес светогідравліческого ефекту, при проведенні багатофакторного регресивного аналізу можна не враховувати вплив 10 факторів, віднесених до третьої групи. Так як можна умовно прийняти, що ці фактори залишаються постійними для обраної схеми взаємодії і не змінюють своє значення не тільки протягом усього часу протікання светогідравліческого ефекту, а й протягом більш тривалого часу.

Аналіз факторів, представлених у другій групі, показує, що фактор λ (довжина хвилі лазера) який повинен бути узгоджений з довжиною хвилі кольору краплі промивної рідини, є величиною постійною для обраного лазера, так як змінити цей параметр в лазері типу ЛТИ-ПЧ не представляється можливим. Найлегше керувати цим фактором, змінюючи колір краплі промивної рідини, тобто впливати на фактор Пк (показник заломлення парожидкостной області), віднесений до першої групи чинників.

Фактори Пв.с; Ув.с; Уж.с .; Пж.с .; Ук; Zк; Уо.с; По.с; Zо.с, тобто параметри, що враховують поглинають, відбивні і розсіюють здатності різних елементів структури СГС, так само можна умовно віднести до постійних. Чи не змінює своє значення протягом усього часу процесу взаємодії, але змінює свої параметри протягом більш тривалого часу.

Фактор ΔF (положення точки фокуса оптичної системи щодо поверхні краплі), віднесеного до другої групи факторів, так само можна вважати постійним, так як в ряді робіт [1; 5; 8] було показано, що світловий потік, утворений лазером в рідкому середовищі, змінює свої геометричні параметри, утворюючи протяжний світловий циліндр. Довжина цього циліндра становить 11,95 мм (для води) при максимальному діаметрі сферичної краплі промивної рідини (фреон) рівного 6,5 мм. Отже, протяжність мінімального діаметра світлового циліндра майже в два рази більше діаметру сферичної краплі і, таким чином, немає необхідності точно враховувати положення точки фокусу щодо поверхні краплі, тобто є правомочним твердження про те, що зазначений фактор можна вважати постійним.

Таким чином, з усього ряду перерахованих технологічних факторів, можна виділити основні чинники, які найбільшою мірою впливають на параметри вихідних величин, це: енергія світлового імпульсу (W _Σ), діаметр сфери краплі промивної рідини (2r) і поглинаюча здатність краплі (Пк) .

Таким чином, основним завданням є проведення багатофакторного експерименту і отримання за його даними залежності:

К = t (W _Σ; r; Пк)

а також оцінка впливу і вкладу кожного фактора із зазначених окремо і у взаємозв'язку на величину вихідного параметра в камері светогідравліческой промивної установки.

1.2. Статистичне планування експерименту при дослідженні оптимальних характеристик СГС.

З метою спрощення знаходження оптимальних характеристик СГС раціонально застосовувати методи статистичного планування експерименту, що дозволяють знаходити оптимум за допомогою порівняно невеликої кількості експериментів.

Одним з найбільш придатних для даного випадку методів є метод повного багатофакторного планування.

Як відомо [25], постановка повного факторного експерименту зводиться до наступних операцій: вибору рівняння регресії, складання плану повного факторного експерименту, розрахунку коефіцієнтів регресії, оцінки значущості цих коефіцієнтів та аналізу рівняння регресії, після цього можна переходити до пошуку оптимуму.

Апріорно встановлюємо, що умови протікання процесу в камері светогідравліческой промивної установки й оптимальні, тому функція виходу може бути з достатньою точністю описана статечним рядом, що не містить змінних в другій і вище ступенях.

Рівняння регресії тоді запишеться у вигляді:

i ij

г = βo + Σ β i x i + Σ ij x i x j

(1.2)

В результаті експериментів не можна абсолютно точно визначити значення теоретичних коефіцієнтів регресії βo; β i; β ij, можна лише обчислити значення вибіркових коефіцієнтів βo; β i; β ij, пов'язаних з теоретичними співвідношеннями:

β i = β i ± ΣS

β ij = β ij ± ΣS

βo = βo ± Σβ ii + Σβ iii ... ΣS

(1.3)

де ΣS - помилка, пов'язана з наявністю неврахованих факторів і похибкою методу.

Таким чином, рівняння регресії, отримане на підставі експерименту, має вигляд:

ŷ = b o + Σb i x i b ij x i x j

(1.4)

Для трьох обраних факторів, відповідно до формули (1.4) рівняння регресії набуває вигляду:

ŷ = bo + b ₁ x ₁ + b ₂ x ₂ + b ₃ x ₃ + b ₁₂ x ₁ x ₂ + b ₁₃ x ₁ x ₃ + b ₂₃ x ₂₃ + b ₁₂₃ x ₁ x ₂ x ₃

(1.5)

Тут x ₁ x ₂ - значення факторів, bo - вільний член, рівний виходу при нульових умовах (тобто при х = 0), b _1; b ₂ - коефіцієнти регресії відповідних факторів, що вказують на вплив того чи іншого фактора на досліджуваний процес; b ₁₂₃ - коефіцієнт регресії при творі факторів, що свідчить про наявність взаємодії між факторами.

Реально діючі фактори замінимо на формалізовані. З цією метою фактор W _Σ (енергія світлового імпульсу) позначимо х _1; фактор 2r (діаметр сфери рідкого каталізатора) - через х _2; фактор Пк (поглинаюча здатність краплі) - через х _3.

Вихідні величини - фактори, які беруть участь в експерименті, не наражалися на конфлюентному аналізу, так як параметр х ₁ міг здаватися з точністю ± 0,5% (зазначена величина відповідає точності завдання енергії світлового імпульсу з технічного паспорту на лазер ЛТИ-ПЧ і експериментальній перевірці зазначених даних); параметра х ₂ - з точністю 0,1% (що відповідає точності завдання діаметра краплі промивної рідини); параметр х ₃ - з точністю 0,01 ‰ (відповідає Точність і поглинає здібностям краплі). Крім цього вони сумісні в будь-якому поєднанні між ними відсутня кореляція. Вони однозначні і керовані, тобто виконуються всі необхідні і достатні вимоги математичної коректності до прийнятої сукупності факторів.

Для кожного з обраних факторів встановлюється умовний нульовий рівень 0x i, який призначається на підставі досвідчених або теоретичних даних, а при відсутності таких - довільно. Для тих же чинників вибираються одиниці варіювання λ i, на які змінюються умови по кожному фактору в сторону зменшення або збільшення його від нульового рівня.

Вибір одиниць варіювання є досить відповідальним етапом, так як при занадто малих одиницях варіювання будь-яких чинників може виявитися, що ефект від їх дії незначну не тому, що вони не впливають на процес, а тому, що цей ефект нижче помилки методу вимірювання виходу. З іншого боку, при занадто великих одиницях варіювання може виявитися, що досліджувана поверхня відгуку не може бути описана рівнянням, що не містить членів вищих ступенів.

Вибір параметрів 0x i і λ i для зазначених трьох факторів грунтується на тому, що для першого фактора (W _Σ) мінімальне значення параметра світлової енергії становить 0,1 мВт, що близько до нижнього порогу світловий накачування для застосовуваного лазера ЛТИ-ПУ, а максимальне значення - 0,3 мВт, що відповідає верхньому порогу світловий накачування. Для другого чинника (2r) мінімальне значення діаметру краплі промивної рідини умовно було вибрано 0,2 мкм, а максимальне - рівним 0,6 мкм, що відповідає умові відриву краплі від патрубка і спливання її на поверхню рідкого середовища.

Для третього фактора (Пк) мінімальне значення коефіцієнта заломлення вибрано рівним 2%, максимальне - рівним 5%, що близько до значень, зазначених у довідниках на фізичні параметри рідини, що очищає.

Складемо матрицю планування, виходячи з того, щоб в даному експерименті були вичерпані всі можливі комбінації варійованих факторів на верхньому і нижньому рівнях. Необхідна кількість варіантів N в = 2 ^i.

де i - кількість досліджуваних факторів.

В даному випадку N в = 2 ³ = 8. Для оцінки значущості коефіцієнтів регресії будемо виробляти кожен досвід три рази (Кn = 3).

Тоді матриця планування матиме вигляд: Таблиця 1.

Таблиця 2.

Крім зазначених експериментів для подальшої оцінки лінійності рівняння регресії був 4 рази визначений вихід на нульовому рівні. Значення уо склали: 10,65; 10,82; 10,95 і 10,72, звідки середнє значення виходу уо = 10,78

Розраховуємо коефіцієнт регресії:

Таблиця 3.

Рівняння регресії тоді набуде вигляду:

У = 11,01 + 3,18х ₁ + 2,02х ₂ - 0,18х ₃ - 0,05x ₁₂ - 0.04x ₁₃ - 0.057x ₂₃ - 0.075x ₁₂₃

(1.6)

Це рівняння може бути математичною моделлю процесу, проте, спочатку треба визначити значимість входять до нього коефіцієнтів регресії.

З цією метою необхідно знайти вибіркову дисперсію. Для цього обчислюються:

1) порядкова дисперсія

Σ (y _N - y _N ^{k) 2}

S ² (y _N ^k) =

k - 1

S ₁ ² (y _N ^k) = 0.0043

S _{² + 2} (y _N ^k) = 0.0072

S ₃ ² (y _N ^k) = 0.01

S ₄ ² (y _N ^k) = 0.0016

S ₅ ² (y _N ^k) = 0.0046

S ₆ ² (y _N ^k) = 0.0109

S ₇ ² (y _N ^k) = 0.0092

S ₈ ² (y _N ^k) = 0.0156

2) дисперсія відтворюваності:

Σ S ² (y _N ^k)

S ² (y) = = 0,0634 / 8 = 0,0079

N ^b

(1.8)

3) дисперсія середнього значення:

Σ S ² (y _N ^k)

S ² (y) = = 0.0079 / 3 = 0,0026

kn (1.9)

4) дисперсія коефіцієнтів регресії:

Σ S ² (y _N ^k)

S ² (y) = = 0,0026 / 8 = 0,0003

N ^b

(1.10)

по якій знаходиться помилка коефіцієнтів регресії:

S (bi) = √S ² (bi) = 0.017

Для оцінки значущості коефіцієнтів регресії складемо нерівність:

Bi> S (bi) tp (f)

(1.11)

де S (bi) - помилка коефіцієнта регресії, а

tp (f) - коефіцієнт Стьюдента, що знаходяться за таблицями для необхідної достовірності і числа ступенів свободи f, з якими були визначені коефіцієнти регресії. Для даної задачі f = 8 * 2 = 16 і t ₉₅ (16) = 2,12. Тоді S (bi) t ₉₅ (16) = 0.017 * 1.12 = 0.36, f = Nb * (kn - 1)

Звідси:

b ₀ = 11,01> 0,36 - значимий коефіцієнт регресії

b ₁ = 3,18> 0,36 - значимий коефіцієнт регресії

b ₂ = 2,02> 0,36 - значимий коефіцієнт регресії

b ₃ = 0,18 <0,36 - незначний коефіцієнт регресії.

Розглянутий коефіцієнт регресії b ₃ може бути незначним з багатьох причин, зокрема:

- обрана занадто маленька одиниця варіювання для даного фактора, а помилка методу велика;

- нульовий рівень відповідного фактора лежить вже в оптимумі і, отже, зміна даного чинника на величину може не викликати зміни виходу;

- і, нарешті, даний фактора дійсно не робить ніякого впливу на процес, так як не має до нього відношення.

В даному випадку нульовий рівень по третьому фактору лежить в оптимумі, а тому він і не викликає зміни виходу.

Крім цього, знак мінус при третьому факторі свідчить про те, що зі збільшенням показника заломлення зменшується вихід. Це відбувається по всій видимості тому, що поглинає здатність краплі збільшується до певної величини, потім відображає здатність його стає домінуючою, тобто крапля виконує роль своєрідного дзеркала на шляху світлового потоку лазера.

Коефіцієнти Х1; Х2; х23; Х123 незначущі для Р = 95%, а тому рівняння регресії (1.5) після відкидання незначущих членів матиме вигляд:

ŷ = 11,01 + 3,15х ₁ + 2,02х ₂ - 0,18х ₃

(1.12)

проаналізуємо рівняння регресії (1.12) з точки зору перевірки правильності обраної гіпотези, що система лінійна, іншими словами необхідно встановити, чи може вихід процесу бути описаний рівнянням без членів вищих порядків і, можливо, без членів, що враховують парні взаємодії.

Оцінимо значимість коефіцієнтів регресії при членах вищих порядків.

Для цього був проведений експеримент в нульовій точці з числом повторностей Z = 4.

__

Обчислене середнє значення Уо є чистою оцінкою для Уо ^Z,

iiii

а різниця (Уо - bo) = [β - (βo + Σ β ii)] = Σ β ii оцінкою для суми коефіцієнтів регресії при членах вищих порядків. Якщо вона незначущі, то прийняте припущення про можливість опису процесу рівнянням без квадратичних і більше членів правильно.

Для оцінки значущості, знаючи bo і S ² (bo) = S ² (bi), можна скористатися формулою (1.13):

_ S ² √ (Nb + Z)

[Уо - bo]>

Nb * Z * tp (f)

(1.13)

де _ (Nb - 1) S ² (bi) + (Z - 1) S ² (Уо)

S ² =

Nb + Z - 2

середнє зважене з двох дисперсій. Тут на додаток до раніше прийнятим позначенням tp (f)-значення коефіцієнта Стьюдента, що знаходяться по таблиці, для вибраного рівня довірчої ймовірності і числа ступенів свободи.

Для даної задачі:

(Уо - Bо) = │10,78 - 11,01│ = 0,23

Розрахунок S ² (Уо) ведеться за формулою:

_

S ² (Уо) = Σ│Уо - Уо ^Z │ / Z (Z - 1) = 0,425

(1.14)

де Z - число повторностей у визначенні У.

Тоді S ² = 0,23 <0,46

Різниця між Уо і Bо статично незначимо, отже, гіпотеза про можливість використання рівняння без квадратичних членів вірна.

Тепер для спрощення математичної моделі, перевіримо можливість опису процесу лінійним рівнянням, тобто рівнянням без парних членів. Для цього залишимо додаткову матрицю планування за наступною схемою (Табл. 4).

З цієї матриці обчислимо дисперсію неадекватності даної моделі (без парних взаємодій):

Σ (У _N -У _N) ²

S ² _ag = ------ = 21,61 / 7 = 3,08

N + l - i - 1

Тут N + l - i - 1 - число відкинутих членів, де:

l - число виключених парних взаємодій. Тепер порівняємо S ² _ag з дисперсією відтворюваності, розрахованої вище, за критерієм Фішера (F):

Fрасч = S ² _ag / S (У) ² = 18,117

Критерій Фішера, знайдений по таблиці 4 F (f _1; f ₂₎ для ступенів свободи f ₁ = N + l - i - 1 = 7 і f ₂ = Кп - 1 = 3 - 1 = 2 - числа ступенів свободи, для якого визначалася дисперсія відтворюваності, дорівнює для ймовірності 95%

F ₉₅ (7; 2) = 19,35, а для ймовірності 99%

F ₉₅ (7; 2) = 99,36. Таким чином,

Fрасч ≤ F (f _1; f ₂₎ і, отже, можна відкинути парні взаємодії і користуватися лінійної моделлю.

Отже, тепер з достатньою точністю можна стверджувати, що процес описується наступною математичною моделлю:

Ŷ = bo + b ₁ x ₁ + b ₂ x ₂ b ₃ x ₃ = 11,01 + 3,18х ₁ + 2,02х ₂ - 0,18х ₃

1.3. Визначення оптимальних умов

светогідравліческой промивання.

Як відомо, для пошуку оптимуму, найбільш простим з точки зору виконання, є експресний метод, званий «методом крутого сходження».

Суть методу полягає в тому, що якщо поставити серію дослідів. В яких в кожному наступному варіанті змінювати величину діючих факторів пропорційно добутку коефіцієнта регресії даного чинника на величин одиниці варіювання, то такий рух по поверхні відгуку буде найкоротшим шляхом до досягнення оптимуму. В даному випадку:

X ₁... 0X ₁ = 200

X ₂... 0X ₂ = 4

X ₃... 0X ₃ = 5

λ _{¹ + 1} = 100

λ ₂ ⁺¹ = 2

λ ₃ ⁺¹ = 3

b ₁ = 3,18

b ₂ = 2,02

b ₃ = -0,18

b ₁ λ ₁ ¹ = 318

b ₂ λ ₂ ⁺¹ = 4,04

b ₃ λ ₃ ⁺¹ = -0,54

Як «кроку» вибираємо величину 0,05 b ₁ λ _1. Тоді план «крутого» сходження буде виглядати так, як представлено в таблиці 5.

Таблиця 5.

Реалізований досвід показав, що прийняте рішення про проведення крутого сходження вірно. Вихід процесу при Х ₁ = 275, Х ₂ = 5,0 і Х ₃ = 4,875 більше ніж у півтора рази вище, ніж на початковому нульовому рівні. Можна зробити припущення про те, що оптимум знаходиться саме при такому поєднанні значень розглянутих факторів.

Щоб переконатися в правильності прийнятого рішення про знаходження оптимуму був поставлений додатковий експеримент з центром в точках ОХ ₁ = 275; ОХ ₂ = 5,0; ОХ ₃ = 4,875.

Крок варіювання вибираємо дрібніше, ніж при раніше проводилися дослідах. нехай:

λ _{¹ + 1} = 5; λ ₂ ⁺¹ = 0,05; λ ₃ ⁺¹ = 0,05.

Таблиця 6.

Таблиця 7.

Визначаємо порядкову дисперсію

S ₁ ² (y _N ^k) = 0

S _{² + 2} (y _N ^k) = 0,002454

S ₃ ² (y _N ^k) = 0.002454

S ₄ ² (y _N ^k) = 0.0034

S ₅ ² (y _N ^k) = 0.002454

S ₆ ² (y _N ^k) = 0

S ₇ ² (y _N ^k) = 0

S ₈ ² (y _N ^k) = 0.002454

Розраховуємо дисперсію відтворюваності:

S ² IУI = 0,00165

Дисперсія середнього значення:

_

S ² IУI = 0,00055

Дисперсія коефіцієнтів регресії:

S ² (bi) = 0,00007

по якій знаходиться помилка коефіцієнтів регресії:

S ² IbiI = √0,00835 = 0,00835

Критерій значущості:

S ² IbiIt (f ') = 0,00835 2,12 = 0,0177

Всі коефіцієнти светогідравліческой промивання вийшли незначними, отже в даному випадку оптимальними умовами можна вважати наступні:

- величина енергії світлового імпульсу лазера повинна лежати в межах 50 мілі Ватт в кожному імпульсі;

- діаметр краплі промивної рідини повинна становити 0,5 мкм;

- показник заломлення промивної рідини становить 2%.

Рис 1. Поверхня відгуку.

На малюнку 1 наведена поверхню відгуку, отримана в результаті графічного представлення описаного досвіду. Аналіз цієї поверхні показує, що отримані умови є оптимальними лише для обраного типу лазерного обладнання, параметрів рідкої робочого середовища і каталізатора. Очевидно, що подальше збільшення енергії лазера (неможливо для даного типу лазера) може дати приріст значень вихідного параметра, так само як збільшення діаметра краплі (неможливе внаслідок відриву краплі діаметром більше 6 мм від патрубка).

2. Розробка структурної схеми установки для светогідравліческой промивання і оцінка його можливостей застосування в промисловості.

Різноманітність розв'язуваних конкретних технологічних задач визначає і різні вимоги до параметрів светогідравліческіх установок, що в свою чергу, призводить до великої кількості їх схем побудови. В даному розділі розглянемо основні елементи та методи побудови технологічних лазерних установок, що використовують енергію светогідравліческого ефекту.

2.1. Розробка структурної схеми установки для светогідравліческой промивання.

Аналіз схем можливих варіантів светогідравліческой обробки дозволив розробити загальну структуру технологічних установок, що використовують цей принцип (рис. 2.1).

Джерелом енергії в установці є лазер [2], випромінювання якого через оптичну систему направляється в камеру светогідравліческого пристрою. Взаємодія всіх елементів, що утворюють схему установки, регулює блок управління (Б.У.) [3].

Рис 2.1. Загальна структурна схема установок для светогідравліческой промивання.

1 - робоча камера;

2 - лазер з оптичною системою;

3 - блок управління (Б.У.);

4 - блок герметизації робочої камери;

5 - блок вакуумування робочої камери;

6 - блок реєстрації рівня рідини в робочій камері;

7 - блок подачі рідкого середовища в робочу камеру;

8 - блок зливу відпрацьованої рідкого середовища;

9 блок тарований подачі крапель промивної рідини в робочу камеру;

10 - блок вимірювання спектрографічних характеристик промивної рідини.

11 - датчик пристрою вбудованого контролю якості виконання операції.

Герметизація камери здійснюється за рахунок механізму притиску [4], в якому одночасно передбачений датчик для вимірювання сили притиску. Після досягнення заданого значення зусилля притиску подається сигнал на Б.У., який відключає механізм 4 і подає сигнал на включення блоку 5, що представляє собою пристрій вакуумування робочої камери.

Величина достатнього вакууму реєструється і після досягнення заданого його значення подається сигнал на Б.У. про відключення блоку 5 і наступних блоків.

У підготовлену таким чином камеру подається рідка робоче середовище за рахунок пристрою 7, частина рідини при цьому перетікає в спеціальну ємність водного затвора, в якій рівень її реєструється блоком, який після досягнення заданого рівня подає на Б.У. сигнал про припинення подачі рідкого середовища і включення в роботу блока 9.

У рідку робоче середовище вводяться краплі за рахунок блоку тарований подачі 9 і одночасно ведеться вимір його кількості. Після досягнення заданого параметра на Б.У. подається сигнал, який припиняє подачу крапель. Одночасно з введенням крапель Б.У. подає команду на зарядку блоку конденсаторів лазера 2.

Блок управління подає команду на включення в роботу лазера. За рахунок светогідравліческого ефекту в камері створюється хмара крапель промивної рідини, характеристики яких реєструються блоком 10.

Якість виконання операції може реєструватися за допомогою датчиків вбудованого контролю (блок 11), які подаються блоком 10.

Якість виконання операції може реєструватися за допомогою датчиків вбудованого контролю (блок 11), які подають сигнали на Б.У. У разі невиконання заданих вимог Б.У. видає команду на повторення операції, а при досягненні необхідної якості - на блок 8, який зливає оброблену рідке середовище і каталізатор, і призводить все елементи установки в початковий стан.

Вибір конкретної конструкції і параметрів всіх перерахованих елементів установки залежать, як уже вказувалося, від виду розв'язуваної технологічного завдання.

Рис.2.2. Алгоритм роботи лабораторного зразка установки для светогідравліческой

промивання.

Лист 01.

Лист 02.

Лист 03.

Лист 04.

Рис.2.2. Алгоритм роботи лабораторного зразка установки для светогідравліческой промивання.

Мал. 2.3. залежність діаметра монодисперсних парорідинних мікропузирей очищає рідини від потужності світлового потоку лазера.

3. Розрахунок оптичного тракту установки для промивки.

В оптичний тракт установки входять елементи, кожен з яких має певну поглинає і відображає.

Основним елементом, що поглинає світлову енергію лазера, є парожидкостной бульбашка.

Коли парожідкостная бульбашка вибухового скипає, поглинаючи основну частку світлової енергії, причому при схлопуванні бульбашки мають місце кавитационні явища.

Мал. 2.4. Оптичний тракт установки для промивання.

Під дією кавітаційних явищ з одного боку відбувається очищення заготовки, а з іншого боку замість великого парожідкостной бульбашки діаметром близько 0,2 мм утворюються дрібні бульбашки діаметром від 2 до 0,2 мкм, співмірні за своїми геометричним параметрам з геометричними параметрами мікротріщин на поверхні заготовки.

Таблиця 8.

Відбивна і поглинальна здатність елементів оптичного тракту.

Список використаної літератури.

1. Адлер Ю.П., Макарова Е.В., Грановський Ю.В. «Планування експерименту при пошуку оптимальних умов». М.: Наука, 1981. - 281 с, іл.

2. Андрєєва Л.Є. «Пружні елементи приладів». М .: Машгиз, 1982. - 455 с., Іл.

3.Аренков А.Б. «Основи електрофізичних методів обробки матеріалів».: Машинобудування ,, Ленінградське отд-ня, 1967. - 372 с., Іл.

4. Анучин М.А. та ін. «Штампування вибухом. Основи теорії ». М .: Машинобудування, 1972. - 150 с., Іл.

5. Апанасевіч П.П. «Основи теорії взаємодії світла з речовиною». Мінськ .: Наука і техніка, 1977. - 495 с., Іл.

6. Аскарьян Г.А., Прохоров А.М., Чантурія Г.Ф., Шипуля Г.П. «Луч ОКГ в рідини». в журналі: журнал експериментальної і технічної фізики, т. 44, ст. 6, 1963, с 2180 - 2182.

7. Ахіманов С.А., Хохлов Р.В. «Проблеми нелінійної оптики». М .: Наука, 1964. - 155 с., Іл.

8. Басов Н.Г., Кологривов А.А., Крохин О.Н. ін. «Спостереження стиснення порожнистих мікросфер, що опромінюються лазером». - в журналі: Листи в ЖЕТФ, т. 23, ст. 8, 1976, с. 752 - 753.

9. Баринов В.В., Сорокін С.А. «Вибухи водних крапель під дією оптичного випромінювання». - в журналі: Квантова електроніка. 2 (14), 1973, с. 5 - 11.

10. Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Єфремов А.К., «Інженерні методи дослідження ударних процесів». М .: Машинобудування, 1977. - 239 с., Іл.

11. Бломберген Н. «Нелінійна оптика». Пер. з англ. М .: Світ, 1966. - 865 с., Іл.

12. Бойєр К. «Про можливість використання в РД термоядерної реакції, яку ініціює лазером». У журналі: Питання ракетної техніки, №7, 974, с. 74 - 82.

13. Борадочев І.А. «Основні питання теорії точності виробництва». М .: Изд. Академії наук СРСР, 1950. - 388 с., Іл.

14. базуки А.А., Попов Ю.А., Тесленко В.С. «Експериментальне випромінювання вибухового процесу, викликаного фокусуванням моноімпульсного випромінювання лазера в воду». У журналі: ПМТФ, №5, 17, 1969, с. 17 - 24.

15. Букздорф Н.В., Погодаев В.А., Чистяков Л.К. «Про зв'язок неоднорідностей внутрішнього оптичного поля облученной краплі з її вибухом». У журналі: Квантова електроніка, т. 2, №5, 1975, с. Тисячі шістьдесят-два - 1064.

16. Бункин В.Ф., Конов В.І. та ін. «светоакустіческіх кавітація в воді». У журналі: ЖЕТФ, №67, ст. 6 (12), 1974, с. 2087 - 2091.

17. Вукс М.Ф. «Розсіювання світла в газах, рідинах і розчинах. Л .: Вид. Ленінград. ун-ту, 1977. - 320 с., іл.

18. Гаврилов О.М. «Технологія авіаційного приладобудування». М .: Оборонгиз, 1962. - 365., мул.

19. Замишляєв Б.В., Яків Ю.С. «Динамічні навантаження при підводному вибуху. Л .: Суднобудування, 1967. - 158 с., Іл.

20. Зельдович Я.Б. «Теорія ударних хвиль.» М .: Изд. АН СРСР, 1946. - 482 с., Іл.

21. Іоффе О.І., Мельников Н.А., Наугольних К.А., Упадиш В.А. «Ударна хвиля при оптичному пробої в воді». У журналі: ПМФТ, №3, 225, 1970. с. 18 - 22.

22. гаркавити С.А., Коваленко В.С. «Застосування ОКГ для технологічних цілей». Київ: Техніка, 190 - 275 с., Іл.

23. Кей Дж., Лебі Т. «Таблиці фізичних і хімічних постійних». Вид. Друге перероблене. Переклад з англ. М .: Гос. изд фізико-матем. Літератури, 1962. - 247 с.

24. Конінгстайн І.А. «Введення в теорію комбінаційного розсіювання світла». М .: Світ, 1975. - 375 с., Іл.

25. Кошелев К.М., Чекалін С.В., Чурилов С.С. «Про оптичної фокусуванні лазерного випромінювання на поверхні твердої мішені». У журналі: Квантова електроніка, т. 2 №7, 1975, с. Тисяча п'ятсот дев'яносто три - 1596.

26. Кракстон к. «Фізика рідкого стану. Статична введення ». Переклад з англ. М .: Світ, 1978. - 565 с., Іл.

27. Кузіковскій А.В. «Динаміка сферичної частинки в потужному оптичному полі». У журналі: Вісник ОНУ Фізика. №5, 1970, с. 89 - 94.

28. Ландау Л.Д. «Про ударних хвилях на далеких відстанях від місця їх виникнення». - У журналі: ПММ, т. IX, вип. 4, 1945, с. 18 - 22.

29. Ландау Л.Д., Лівшиць Е.М. «Механіка суцільних середовищ». - М: Готехіздат, 1954 - с., Іл.

30. Леонов Р.К., Таурин Н.Ф. та ін. «Про роль кавітації в світловому руйнуванні поверхні скла, яка має контакт з рідиною». У журналі: Фізика і хімія обробки матеріалів, №6, 1974. с. 22 - 23.

31. Лихачов А.П. «Лазерний спосіб дослідження речовин при надвисоких температурах і тисках». У журналі: Геохімія, №10, 1978, с. 25 - 28.

32. Лосєв С.А. «Газодинамічні лазери». М .: Наука, Глав. ред.фіз. мат. лит., 1977. - 255 с., іл.

33. Миркин Л.И. «Фізичні основи обробки матеріалів променями лазера». М .: Изд. Московського університету, 1975, 162 с., Іл.

34. Най Дж. «Фізичні властивості кристалів». М .: Мир, 1967, 375 с., Іл.

35. Наугольних К.А., Рой Н.А. «Електричні розряди у воді». М .: Наука, 1971, 153 с., Іл.

36. «Устаткування і технологічні продесси з використанням електрогідравлічного ефекту». Під ред. к.т.н. Г.А. Гулого. М .: Машинобудування. 1977, 320 с., Іл.

37. Огібалов П.М., Кийко І.А. «Нариси з механіки високих параметрів. Зб. науч. тр. Московського університету ». М .: МГУ, 1966, 151 с.

38. Перник А.Д. «Проблеми кавітації». М .: Судпромгіз, 1963, 382 с., Іл.

39. Піховіков Р.В., Зав'ялова В.І. «Штампування листового металу вибухом» м .: Машинобудування, 1984, 152 с., Іл.

40. Пустовалов В.К., Романов Г.С. «Випаровування краплі в дифузному режимі під дією монохроматичноговипромінювання». У журналі: Квантова електроніка, 4, №1, 1977, с. 84 - 94.

41. Рейнхарт Дж.С., Пірсон Дж. «Вибухова обробка металів». М .: Мир, 1966, 220 с., Іл.

42. Рінкевічус Б.С. «Лазерна анемометрія». М .: Енергія, 1978, 159 с., Іл.

43. Рикалін М.М., Углов А.А. «Процеси об'ємного пароутворення». У журналі: ТВТ, т. 9, №3, 1971, с. 575 - 582.

44. Степанов В.Г., Шавров І.А. «Високоенергітіческіе імпульсні методи обробки матеріалів». Л .: Машинобудування, 1975, 277 с., Іл.

45. Сумін В.М., Чуре Є.Г. «Оцінка технологічних можливостей енергії светогідравліческого ефекту для обробки деталей. Праці науково-технічної конференції по технології і конструювання мікроелектронних пристроїв ». М .: Електроніка, 1980, 451 с., Іл.

46. ​​А.С. 220207 «Пристрій для штампування листових заготовок». (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) - Публікація заборонена.

47. А.С. 278617 «Пристрій для штампування листових заготовок». (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) - Публікація заборонена.

48. А.С. 577733 «Пристрій для штампування оптичним квантовим генератором». (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) опубл. в Б.І., 1978, №9.

49. А.С. 597143 «Пристрій для гідролазерної штампування». (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) опубл. в Б.І., 1978, №9.

50. А.С. 674300 «Пристрій для штампування оптичним квантовим генератором». (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) - Публікація заборонена.

51. Сумін В.М. «Гідролазерна штампування». У журналі: Авіаційна промисловість, №10, 1970, с. 47 - 50.

52. Сумін В.М., Промислів Є.В., Скворчевський А.К. «Обробка деталей променем лазера». М .: Машинобудування, 1976, 196 с., Іл.

53. Сумін В.М., Скворчевський А.К. «Зрівноважування обертових тіл променем лазера». М .: Машинобудування, 1974, 175 с., Іл.

54. Сумін В.М., Чуре Є.Г. та ін. «Технологічне лазерне обладнання в машинобудуванні і приладобудуванні. Каталог ВДНХ ». М .: Машинобудування, 1974, 24 с., Іл.

55. Сумін В.М., Чуре Є.Г. «Дослідження светогідравліческого ефекту і оцінка його технологічних можливостей. Тези доповідей II Всесоюзній конференції. «Застосування лазерів в приладобудуванні, машинобудуванні та медичній техніці» ». М .: МВТУ, 1979, 34 с.

56. А.С. 752901 «Спосіб створення імпульсного тиску». (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) - Публікація заборонена.

57. А.С. 849613 «Пристрій для електрогідравлічної обробки» (Сумін В.М., Чуре Є.Г.) - Публікація заборонена.

58. Тесленко В.С. «Дослідження светоакустіческіх і светогідродінаміческіх параметрів лазерного пробою в рідинах». У журналі: Квантова електроніка. Т. 4, №8, 1977., з 1732 - 1737.

59. Чуре Є.Г. «Взаємодія лазерного випромінювання з різними матеріалами в рідини». РФ. Фізика, 1977, №7, Реферат 7Д 1240. Дер. У ЦНІЇТЕІ приладобудування 26 Серпня. 1976 р №604.

60. Чуре Є.Г. «Взаємодія світлового випромінювання з легколетючі рідинами і металами в воді». У журналі: Вісник ОНУ по розділу «Приладобудування», т.ХХП, №12, 1979, с. 71 - 75.

61. Юткін Л.А. «Електрогідравлічний ефект». М .: Машгиз, 1955, 35 с., Іл.

62. Чуре Є.Г. «Светогідравліческій ефект і його застосування в космічній технології. Тези доповіді на 1-му Міжнародному аерокосмічному когресс ». Москва, 1994 г.

63. Чуре Є.Г. «Светогідравліческій ефект і його місце в механіці рідких середовищ. Тези доповіді на 7-му Міжнародному симпозіумі «Застосування лазерів в механіці рідких середовищ.» »Лісабон, Португалія, Інститут високих технологій, 1996 г.

64. Чуре Є.Г. «Технологічне застосування светогідравліческого ефекту». Лісабон, Португалія, Інститут високих технологій, 2001 г.

65. Чуре Є.Г., Чувпило Г.А. «Механіка рідких середовищ як наукова основа технологічного застосування светогідравліческого ефекту». Лісабон, Португалія, Інститут високих технологій, 2003 р

66. Чуре Є.Г. Чувпило Г.А. «Розробка обладнання для стерилізації медичних інструментів» Звіт за грантом №2483, С.Петербург, центр грантів, 1996 г.