Разработка оборудования для ультрачистой промывки двигателей аэрокосмического приборостроения

Министерство образования РФ

МАТИ – Российский государственный технологический Университет им. К.Э.Циолковского

Кафедра «Технология производства

приборов и систем управления летальных аппаратов»

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу

« Технология сборки и испытания летательных аппаратов»

на тему «Разработка оборудования для ультрачистой промывки двигателей аэрокосмического приборостроения»

Результаты смотров Студент гр. ЗАСУ - 5 - 60

К.В.Муллахметов

1 смотр %

Руководитель

2 смотр % доц.к.т.н.

Е.Г.Чуреев

3 смотр %

Проверил

проф., к.т.н.

В.И.Молодницкий

Москва 2004 г.

Оглавление

1. Исследование и выбор оптимальных характеристик светогидравлической

системы (СГС) для ультрачистой промывки деталей приборостроения . . . . . . . . . . . .3.

1.1. Выбор основных фактов, оказывающих влияние на процесс светогидравлической промывки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.

1.2. Систематическое планирование эксперимента при исследовании

оптимальных характеристик СГС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.

1.3. Определение оптимальных условий светогидравлической

промывки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.

2. Разработка структурной схемы установки для светогидравлической

промывки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.

2.1. Структурная схема установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.

3. Расчет оптического тракта установки для промывки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.

4. Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.

5. Спецификация на установку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.

1. Исследование и выбор оптимальных характеристик светогидравлической системы (СГС) для ультрачистой промывки деталей приборостроения.

1.1. Выбор Основных факторов оказывающих влияние на процесс светогидравлической промывки.

Светогидравлическая система должна состоять из целого ряда элементов, причем, кждый из этих элементов в той или иной степени оказывает влияние на процесс взаимодействия луча лазера с очищающей жидкостью.

Важнейшими элементами структуры СГС являются: лазер; среды, передающие световой поток (воздушная, оптическая система и жидкая) и парожидкостная область очищающей жидкости, поглощающая излученный лазером свет. В свою очередь, параметры каждого из перечисленных элементов структуры СГС зависят от первичных технологических факторов.

Качественно и количественно оценить вклад рассмотренных факторов в процесс промывки заготовок при светогидравлической обработке можно лишь используя метод многофакторного регрессивного анализа.

Этот метод позволяет представить математическую модель любого реального технологического процесса по зависимостям, связывающим значения выходной величины со значениями параметров, заданными на выходе.

В качестве выходной величины были приняты параметры схлопывания парожидкостной области за счет развития светогидравлического эффекта и оцениемой количеством парожидкостных областей образованных после взаимодействия с лучом лазера (параметр К)

Правомерность такого выбора в качестве выходной величины определяется требованиями математической корректности, а именно тем, что эта величина является: эффективной с точки зрения достижения заданной технологической цели; количественной величиной, выражающейся числом; статически эффективной, то есть имеющей физический смысл при всех значениях входных параметров; достаточно легко определяемой; существующей при всех значениях входных параметров, то есть выполняются все необходимые и достаточные условия для выбора входной величины.

Анализ входных параметров (основных технологических факторов светогидравлической промывки) показывает, что все факторы можно условно разделить на три группы. А именно: к первой группе отнести факторы, которые могут изменить свои параметры в широких пределах в зависимости от тех или иных условий взаимодействия света с каплей промывочной жидкости; ко второй – факторы, которые должны быть согласованы с другими факторами СГС; и, наконец, к третьей группе отнести факторы, которые могут оставаться постоянными для выбранной схемы взаимодействия в СГС.

К первой группе, согласно принятой классификации, можно отнести следующие факторы:

WΣ; r; Пк (3 фактора),

где: WΣ – энергетические параметры лазера;

ч –радиус парожидкостной области;

Пк – показатель преломления парожидкостной области;

- ко второй группе – факторы:

λ; Пв.с; Ув.с; Уж.с.; Пж.с.; Ук; Zк; Уо.с; По.с; Zо.с; ∆F; (11 факторов)

где: λ – длина волны лазера;

Пв.с – преломление воздушной среды;

Ув.с – коэффициент рассеивания воздушной среды;

Уж.с – коэффициент рассеивания жидкой среды;

Пж.с – преломление жидкой среды;

Ук – коэффициент рассеивания капли промывочной жидкости;

Zк – коэффициент преломления капли промывочной жидкости;

Уо.с. – коэффициент рассеивания оптической системы;

По.с. – преломление оптической системы

- к третьей группе – факторы:

τимп; Ө; t, Авозд.; Аос; Zжс; m; ∆F; Аж.с.; Кт.ф. (10 факторов).

где: τимп – длительность импульса лазера;

Ө - угол расходимости луча лазера;

t – количество импульсов лазера;

Авозд – протяженность воздушного промежутка;

Аос – протяженность оптической системы;

Zжс – коэффициент преломления жидкой среды;

m – масса капли промывочной жидкости;

∆F – положение фокуса оптической системы относительно капли промывочной жидкости;

Аж.с. – протяженность жидкой среды;

Кт.ф. – теплофизические параметры капли промывочной жидкости.

Таким образом, из большого разнообразия 24 основных технологических факторов оказывающих влияние на процесс светогидравлического эффекта, при проведении многофакторного регрессивного анализа можно не учитывать влияние 10 факторов, отнесенных к третьей группе. Так как можно условно принять, что эти факторы остаются постоянными для выбранной схемы взаимодействия и не изменяют свое значение не только в течение всего времени протекания светогидравлического эффекта, но и в течение более длительного времени.

Анализ факторов, представленных во второй группе, показывает, что фактор λ (длина волны лазера) который должен быть согласован с длиной волны цвета капли промывочной жидкости, является величиной постоянной для выбранного лазера, так как изменить этот параметр в лазере типа ЛТИ-ПЧ не представляется возможным. Легче всего управлять этим фактором, изменяя цвет капли промывочной жидкости, то есть воздействовать на фактор Пк (показатель преломления парожидкостной области), отнесенный к первой группе факторов.

Факторы Пв.с; Ув.с; Уж.с.; Пж.с.; Ук; Zк; Уо.с; По.с; Zо.с, то есть параметры, учитывающие поглощающие, отражательные и рассеивающие способности различных элементов структуры СГС, так же можно условно отнести к постоянным. Не изменяющим свое значение в течение всего времени процесса взаимодействия, но изменяющим свои параметры в течение более длительного времени.

Фактор ∆F (положение точки фокуса оптической системы относительно поверхности капли), отнесенного ко второй группе факторов, так же можно считать постоянным, так как в ряде работ [1; 5; 8] было показано, что световой поток, образованный лазером в жидкой среде, изменяет свои геометрические параметры, образуя протяженный световой цилиндр. Длина этого цилиндра составляет 11,95 мм (для воды) при максимальном диаметре сферической капли промывочной жидкости (фреон) равного 6,5 мм. Следовательно, протяженность минимального диаметра светового цилиндра почти в два раза больше диметра сферической капли и, таким образом, нет необходимости точно учитывать положение точки фокуса относительно поверхности капли, то есть правомочно утверждение о том, что указанный фактор можно считать постоянным.

Таким образом, из всего ряда перечисленных технологических факторов, можно выделить основные факторы, в наибольшей степени оказывающие влияние на параметры выходных величин, это: энергия светового импульса (WΣ), диаметр сферы капли промывочной жидкости (2r) и поглощающая способность капли (Пк).

Таким образом, основной задачей является проведение многофакторного эксперимента и получение по его