Введение к работе
Актуальность. Современный уровень геодезических работ предъ-являет к заводам-ичготовителям требования по випуску строкой гач-кк ітде-ііііх и удобных нивелиров. Однако приходится констатиро-вать, что отечестве кадя прскиаленность не разработала конструкцию серийно выпускаемого высокоточного нивелира с компенсатором. Это в основном объясняется тем, что до сего времени отсутствует высоко надежный и технологически простой маятниковый компенсатор с порогом чувствительности не более 0,2".
В настоящее время конструктивные решения внсокочувствтгаель-ных компенсаторов основываются на применении упругого подвеса чувствительного елсмоита. Однако применение , упругих элементов т: механизме подвесе чувствительного елемента представляет опрэде-ленные сложности при ого технологической подготовке И KOHTGSS, а текггэ в вксплуатацип. Поэтому следует считать целесообразным исследования перспективных вариантов маятникового кс.мпзнезтора с жестким подвесом чувствительного элемэнта. Остается актуальным совервенствование схеиак решешй оптической система зрительно" трубы высокоточного нивелира. Одновременно возникает задача создания методов к приборов дня контроля и выварки зшюллров.
Расснотрошшй круг вопросов является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит разработать и сократить сроки освоения езряйного выпуска высокоточного нивелира с кошенсатором.
Цель гпбота. Целью диссертационной работы ипляется разработка конструкций маятниковых компенсаторов с кзетим подвесом для высокоточного наззларэ с порогом чувствительности не более 0,2", для достиешея которой поставлены и решаются следующие
4 исследовательские задачи:
-
Определить на основе анализа существующих решений подвеса компенсатора нивелира перспективные направления исследований с целью создания маятниковых систем, отвечающих предельно возможным точностным характеристикам.
-
Определить путем расчета моменты сил сопротивления трения трогания в миниатюрных опорах качения и скольжения маятниковых систем с кестким подвесом.
3.Теоретически обосновать возможность создания прецизионных магнитно-разгруженных маятниковых систем с жестким подвесом для компенсатора высокоточного нивелира.
-
Разработать и кгготовить макеты маятниковых компенсаторов с кестким подвесом, оценить экспериментально их реальные технические и точностные характеристики.
-
Внедрить в производство и практику результаты диссертационных исследований.
Методы исследований. В основу решения вопросов, рассматриваемых в диссертации, положены аналитические и экспериментальные методы исследования механо-физико-химических эффектов, определяющих существо контактных взаимодействий в опорах компенсатора нивелира и являющихся основопологаадими при оценке его точностных возможностей. Теоретический анализ базируется на положениях мо-лекулярно-механической теории трения и .теории контактных взаимодействий Герца.
Используются классификация и анализ существующих технических решений в соответствии с обоснованной системой критериев.
Расчеты оптических систем выполнены с использованием теоретических основ геометрической оптики.
В работе сочетаются теоретические и экспериментальные методы оценки точностных и метрологических характеристик макетных образцов компенсаторов нивелиров.
Научная новизна. Исследованы и выявлены причины неупругого поведения современных перспективных материалов нитевидных подвесов, установлены границы рабочих напряжений нитей упругих подвесов, составляющих величину порядка 50 от предела упругости или пропорциональности материала.
Получена обобщенная зависимость влияния шероховатости и отклонения формы контактирующих поверхностей опоры на величину порога чувствительности компенсатора с жестким подвесом.
Исследованы механо-физико-химические процессы в контактной области опоры жесткого подвеса, определяхщие его точностіше возможности.
Предложена расширенная классификация магнитных опор, позволяющая на стадии проектирования опор с магнитной разгрузкой обоснованно подойти к выбору их конструктивных решений.
Получены аналитические выражения для оценки порога чувствительности компенсатора нивелира, установленного на миниатюрных опорах скольжения и качения.
Практическая ценность. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать для нивелира маятниковый компенсатор с жестким подвесом и порогом чувствительности не более 0,2".
На основе выведенных аналитических зависимостей момента сил сопротивления трения трогания в миниатюрных опорах скольжения и качения представляется возможность оценить на стадии проектирования точностные характеристики маятниковых подвесов.
6 Экспериментально подтвержденные точностные характеристики магнитно-разгруженных маятниковых систем позволили разработать базовую оптическую схему высокоточного нивелира и стенда-коллиматора для исследований и выверок.
Реализация и внедрение. Практическая реализация предложенного в диссертации метода расчета и исследования магнитно-разгруженных маятниковых систем нашла отражение в договоре с ИГО имени Ф.Э. Дзержинского. Разработана техническая документация для двух вариантов оптической схемы высокоточного нивелира, стенда-коллиматора с магнитно-разгруженным маятниковым компенсатором, которые используются на ИГО iito. Ф.Э. Дзержинского. Применение предложенных в работе методик оценки порога чувствительности компенсатора нивелира, установленного на миниатюрных опорах качения, позволяет получить достоверные оценки качества функционирования компенсатора уже на етапе проектирования. По результатам экспериментальных исследований серийных образцов компенсатора нивелира 2НІ0КЛ даны практические рекомендации по изменению технологии сборки компенсатора, которые внедрены в производство.
Апробация результатов исследования. Основные теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований изложены и обсуждены:
на Юбилейной научно-технической конференции, посвященной 70-ти летию Великого Октября (МШГАиК, Москва, 1987г.);
на Четвертом Всесоюзном совещании "Оптические сканирущиэ устройства и 'изг^ерителыше приборы на их основе" (АІШ, Барнаул, 1988г.);
на научно-технической конференции, посвященной 70-ти летию ГУГК (Москваr IS89T.).
Публикации. Основные результаты работы изложены в шести статьях, отракены в тезисах докладов, двух депонированных рукописях, авторском свидетельстве на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и приложения, она изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 10 таблиц, список научно-технической литературы, включающий 121 наименование, и приложение на G страницах.
