Теоретические основы оценки параметров автоматизированного управления процессом вытяжки световодов

• Автор: Уваров, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 244 с. : ил.

Волоконнооптические элементы ВОЭ давно стали незаменимыми деталями в десятках тысяч типов оптических и электроннооптических приборов. Чрезвычайно велико и многообразие волоконных деталей, определяемое широким спектром их применения тончайшие иглы для светового микроукола элементов ядра живой клетки, гибкие жгуты для медицинских и технических эндоскопов, жесткие световоды для контактной люминесцентной микроскопии, всевозможные преобразователи сканирования для скоростной фотографии, логические элементы вычислительных машин, лазеры, оптикоакустические элементы, выделяющие заданный спектр звуковых частот септроны, световоды с переменным по сечению показателем преломления граданы и т. В структуру любого ВОЭ входят одножильные или многожильные стержни световоды с определенными геометрическими и оптическими параметрами и характеристиками. Их стабильность, поддерживаемая в результате контроля в процессе изготовления, является гарантией создания высокоэффективных и взаимозаменяемых ВОЭ. Одними из основных параметров оптического стержня являются его наружный диаметр и форма поперечного сечения.


Однако при режиме работы, близком к режиму холостого хода, упругое скольжение практически равно нулю. Такой режим обеспечивается при соотношении 0Ю. Но при увеличении предварительного натяжения ремня уменьшается его долговечность. Известно применение винтовых передач в механизмах вытяжки 1, 4, 4. В таком устройстве на винте 1 рис. При перемещении кареток происходит вытягивание световода 3. Рис. Винтовая передача обеспечивает возможность достижения точности перемещения. То есть обычно ис г ьи. Большие скорости скольжения в этой передаче при относительно небольшой полезной нагрузке неизбежно вызывают непостоянство сил сопротивления. Это приводит в итоге к неравномерности скорости вытягивания. Кроме того, в таких механизмах довольно сложны устройства переключения хода кареток с захватами с рабочего хода на холостой и обратно. Эти переключения вызывают дополнительные динамические нагрузки, передающиеся на вытягиваемый световод. Здесь скорости перемещения на порядка меньше, чем в механизме вытяжки. Весь цикл вытяжки световода из одной заготовки осуществляется за один рабочий ход гайки. Для того чтобы использовать преимущества винтовой передачи в устройстве, описанном в 3, дополнительно использована цепная передача. Здесь с помощью винтовой передачи осуществляется только рабочий ход кареток с захватами. Холостой ход выполняется с помощью цепной передачи. Однако это существенно усложняет конструкцию механизма. Большое распространение получили механизмы вытяжки с цепной передачей 9, 7, 2. В таких конструкциях на одной или двух параллельных цепях 1 рис. Назначение цепной передачи осуществлять прямолинейное движение кареток с захватами на ведущем участке цепи рабочий ход и возвращать каретки в исходное рабочее положение. Во время рабочего хода каретки набегают на копиры и захваты зажимают световод, вытягивая его вниз. В конце рабочего хода захваты разжимаются, освобождая световод. Рис Л . Основные причины, которые могут вызвать неравномерность скорости вытягивания в таких механизмах гранность звездочек цепь располагается на звездочке не по окружности, а по многоугольнику, разноразмерность звеньев цепи, эксцентриситет звездочек. СОБ
где 2Х число зубьев ведущей звездочки. Пусть д, , тогда 0,8. С увеличением числа зубьев уменьшается ру, но возрастают габариты передачи. Неточности, допущенные при изготовлении механизма, а также его износ, приводят к возникновению разноразмерности звеньев цепи. В этом случае коэффициент неравномерности равен
1 СОБ

шах лип

1 СОБ Я . СОБ

где Лтах, Ят1П максимальный и минимальный радиусы размещения шарниров цепи на зубьях звездочек. Пусть износ составляет 1, то есть
так т т
0,. Тогда, если , то 1и 1,8. Как видно из приведенных расчетов, износ звеньев цепи наиболее существенная причина появления колебаний поперечного размера световода. Это подтверждает и опыт эксплуатации серийных установок с цепной передачей. При эксцентриситете звездочек неравномерность скорости вытягивания вызывается периодическим изменением натяжения ветвей цепи. Величина дополнительного натяжения зависит от многих причин величины эксцентриситета, жесткости цепи и т. Неравномерность скорости вытягивания, вызванная отмеченными причинами, имеет периодический характер. Так, частота возмущения, вызванная гранностью звездочек, равна г г,и,, где и, число оборотов в минуту ведущей звездочки. Эксцентриситет звездочек вызывает неравномерность скорости вытягивания с частотой э , . С помощью гармонического анализа записи рис. Подробные результаты анализа представлены в приложении 1. Было обнаружено, что основная составляющая колебаний диаметра световода имеет частоту э, и, кроме того, что существенна по величине третья гармоника до от первой гармоники. Появление третьей гармоники связано с работой захватов. Наиболее ответственный момент в их работе зажим световода. Третье направление. Структура установок, обеспечивающих контроль и регулирование параметров процесса, определяется, вопервых, контролируемым параметром вовторых, регулируемым параметром , , , 9, 6, 0.