WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Во второй главе описаны результаты конструкторской разработки и создания субмодулей и модулей. В июне 1994 года в ЦЕРНе при нашем участии был собран прототип метрового субмодуля из дубненских пластин. Выявленные нами при сборке недостатРис. 5. Схематический вид субмодуля:

ки конструкции субмодуля введены установочные шпоночные пазы и 4 угловых стрипа.

(разработанной до нашего вступления в проект) неприемлемы в полномасштабной конструкции модуля и тайл-калориметра в целом; предложенные автором принципиальные конструкторско-технологические решения[11] по субмодулям, модулям и технологии их сборки сняли все выявленные ключевые трудности.1 Конкретно, это достигнуто тем, что в конструкцию субмодулей автором введены (рис 5.):

а) два шпоночных паза на осевой линии по коротким сторонам субмодуля;

б) пластины с резьбовыми отверстиями (стрипы), ввариваемые по четырем углам трапеции;

Эти предложения составили основу соответствующего раздела Технического Проекта АТЛАС[2].

и предложена конструкция[11] приспособления для сборки субмодулей.

Введение шпоночных пазов в мастерных плитах при производстве субмодулей (рис.5) коренным образом изменило принцип сборки субмодулей, сделав возможным располагать мастерные плиты с относительной точностью по горизонтали ±0.1 мм, используя на порядок меньше баз: только две базы вместо сорока одной, как в метровом прототипе.

Более того, при сборке модулей (рис.6) шпоночные пазы в широком основании субмодулей оказались принципиальным технологическим фактором, позволившим достичь требуемой точности (±150мкм) в центрировании положения субмодулей при установке их на общей балке. Введение угловых пластин (стрипов) – позволило Передняя плита крепить субмодули болтами к балке, что, в свою очередь, дало возможность регулирования положения субмодулей Субмодули относительно вертикальной оси для достижения проектной неплоскостности боковых поверхностей модуля.

Автором предложены раБалка нее отсутствовавшие технологически мотивированные доКонцевые плиты пуски на изготовление деталей Рис. 6. Схема сборки модуля.

и узлов субмодулей, модулей и технологического оборудования по их сборке. Исходя из принятых допусков, был рассчитан принципиально важный параметр модуля - предельное значение 0.6мм неплоскостности боковых поверхностей на площади 1.9 х5.6 м,- что позволило впоследствии назначить минимально возможные расстояния между [11] модулями в калориметре: 1.5 мм на внутреннем радиусе и 1.9 мм на внешнем. В собранном с соблюдением этих технических критериев калориметре АТЛАСа реализована высокая проектная герметичность, что является принципиальным достижением.

Контролируемый параметр субмодуля - его толщина Нi - в ходе производства измерялась равномерно по периметру и по осевой линии субмодуля в точках цифровым рейсмусом с точностью 20 мкм. Измеренная неплоскостность поверочной плиты составила 70 мкм.

Соблюдение технологии сборки, мотивированный выбор измерительного оборудования и достаточный уровень неплоскостности поверочной плиты обеспечили достижение весьма стабильного качества сборки субмодулей по параметру Нi. При сборке модуля стало возможным устанавливать субмодули N Mean = 0.10 mm Sigma = 0.16 mm -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.h, X, mm Рис. 8. Распределение отклонений Рис. 7. Максимальные величины X = Hih=hi-hnom субмодулей от вертикали в модулях ОИЯИ;

Hnom для субмодулей ОИЯИ.

максимальные отклонения закрашены.

на балку не селективно, а произвольно, обеспечив равномерность распределения субмодулей по длине модуля.

Большинство из 308 субмодулей, изготовленных в ОИЯИ в период декабрь 1998 – июль 2001 г.г., соответствовало допускам.

В июле 1999 года под инженерно-технологическим руководством автора в ОИЯИ на специально подготовленном и оборудованном технологическом участке начата сборка модулей.

Требуемая точность контроля положения субмодулей в модуле для достижения проектной неплоскостности «0,6 мм» боковой поверхности модуля, в отличие от технологии сборки модуля-0, обеспечивалась применением созданной нами лазерной измерительной системы [12].

При допуске 0.6 мм дубненские модули имели неплоскостность, как правило, 0.2-0.3 мм и лишь в редких случаях до 0.6 мм. Применение разработанной лазерной метрологии измерения величины отклонения субмодулей от вертикали h=hi-hnom с точностью 0,05 мм [12] обеспечило достижение проектного позиционирования субмодулей и позволило принци- Рис. 9. Транспортная опора для перевозки модуля в горизонтальном положении.

пиально по новому вести процесс сборки модуля: ввиду трудоёмкости юстировки каждого субмодуля с применением электронного уровня и дополнительных средств было принято мотивированное решение при серийном производстве юстировать по этой технологии только 1-й и 19-й субмодули, а положение боковых поверхностей промежуточных субмодулей контролировать с помощью лазерного луча.

Из рис.8 видно: достигнутые нами отклонения h боковых поверхностей субмодулей от вертикали, прямо связанные с величиной неплоскостности модулей, лежат в интервале (0…0.4) мм и, в целом, заметно превосходят требования к проектной величине неплоскостности (0.6 мм).

Для сборки субмодулей и модулей и 3-х мерных манипуляций с ними спроектировано и изготовлено специальное такелажное оборудование, включая быстро монтируемые траверсы, предложенные автором. Практика работы с траверсами доказала их эффективность и надежность: за все время работы с 1020 тонными модулями выполнено 2000 операций по подъему-перемещению без инцидентов. Применение 3-х быстро монтируемых и демонтируемых траверс также существенно ускорило монтаж баррелей в шахте.

Автором сконструированы транспортные опоры для перевозки модулей из Дубны в Женеву на автомашине в горизонтальном положении (рис.9).

Модуль опирался на «линию» в узкой его части и «точку» в широкой. Колебания свободно висящих краев модуля в широкой его части гасились демпфирующими элементами. Транспортировка модулей в ЦЕРН (общий пробег 65-ти Рис.10. Отклонения от номинальной, мм поверхности модуля JINR32 (рельеф).

Y Z поездок около 200 000 км) выполнена без повреждений, что подтверждено визуальным контролем, а также сравнением результатов полномасштабных измерений неплоскостности боковых поверхностей (рельефа) каждого 8-го модуля до и после их транспортировки[13]. Пример результатов наших измерений[14] показан на рис.10: практически все измеренные отклонения точек боковой поверхности реального модуля от номинальной (проектной) поверхности лежат в интервале (-0.2+0.2) мм.

В третьей главе описана методика контролируемой сборки адронного тайл-калориметра, ее апробация при сборке калориметра на поверхности и применение в подземном экспериментальном павильоне АТЛАСа при финальной сборке.

Сборка трех секций полномасштабного тайл-калориметра общим весом более 2500 тонн – задача исключительная по сложности в практике сооружения крупномасштабного исследовательского оборудования. Ее успешное решение достигнуто применением предложенного нами комплексного подхода, идея которого основана на контроле процесса сборки шиммами (прокладками) расчетной толщины между модулями, предсказательном расчете изменения формы собираемого барреля и способе введения последнего, 64-го, модуля при недостаточной ширине конечного зазора.

Автором предложена и реализована с коллегами технологическая схема принципиально важной концепции «предсборки» калориметров на поверхности. Это позволило в последующем перейти к ответственному этапу - заключительной полномасштабной сборке в шахте по апробированной схеме с отработанными сборочными и технологическими операциями.

Программный контроль эволюции формы баррелей достигнут тем, что между модулями на внутреннем и внешнем радиусах (рис.11) в середине каждого субмодуля устанавливались шиммы расчетных толщин. Шиммы также передавали весовую нагрузку от модуля к модулю и предотвращали повреждения световых волокон, находящихся вблизи боковых поверхностей модулей.

Реальные зазоры между модулями отличаются от номинальных за счет неплоскостности боковых поверхностей модулей. Для расчета толщины шимм на внутреннем и внешнем радиусах собираемых баррелей разработана соответствующая программа.

Y X 1.5 мм Теоретическое положение реперных меток, еще не усановленных модулей Номинальный зазор на внутреннем шимма радиусе 1.5мм клей ~ 0.03мм скрепляющая лента 0.11 мм Номинальный зазор на внешнем защитная бумага радиусе 1.9мм 0.15мм боковая поверхность модуля Z Рис.11. Установка шимм между модулями.

В ходе производства модулей создана база данных по неплоскостности боковых поверхностей модуля на расстоянии 50 мм от верхней поверхности модуля (на внутреннем радиусе барреля) и непрямолинейности нижней плиты несущей балки модуля (внешний радиус барреля). На основании этой базы данных с помощью разработанной нами программы[9] рассчитаны реально необходимые толщины шимм по каждому субмодулю на внутреннем и внешнем радиусе для каждой пары соседних модулей.

Величины толщин реально наклеенных шимм заносили в протокол сборки и эти данные впоследствии использовали для предсказательного расчета положения еще не установленных модулей.

Предварительная сборка баррелей на поверхности ставила 3 главные задачи:

1) – отработать технологические процессы подготовки модулей к сборке и установки их в баррель;

2) – доказать возможность сборки баррелей с заданными жесткими допусками:

±10мм на 8470мм и 2мм - неплоскостность торцевой поверхности барреля;

3) - сократить время сборки баррелей в шахте, опуская вниз уже собранную группу модулей нижней части баррелей.

На нижней части баррелей между модулями и скрепляющих их соединительными плитами возникают поперечные силы, которые воспринимаются установленными с натягом штифтами.

Автором решена комплексная задача по проектированию, изготовлению, установке и извлечению специальных цилиндрических штифтов для глухих отверстий 33р6, для которых проведен прочностной расчет и определена необходимая температура охлаждения штифта.

Первой собиралась 3-х метровая секция калориметра из коротких модулей, т.н. «испанский баррель».

Обнаружение пластических деформаций шимм между модулями потребовало уточнения порядка применения шимм как фактора, определяющего эволюцию формы барреля по мере установки модулей:

Решение нами найдено в установке 3-миллиметровых радиальных шимм (ранее проектом не предусмотренных).

Наличие для последнего модуля зазора, меньше номинального, первоначально считалось недопустимым из-за опасности повреждения оптических волокон. Автором предложен и успешно реализован вариант сборки, позволяющий, как показал расчет, собрать баррель при зазоре, меньшем номинального значения ширины модуля: последний модуль, как клин, входит в конечный зазор, раздвигая ветви барреля и не вызывая пластических деформаций собственно барреля.

Это подтверждено прямыми измерениями: сняв модули 64 и 63, измерили расстояния между модулями 59 и 60 на внешнем и внутреннем радиусах.

Результаты измерений во время предсборки и при разборке таковы: на внешнем радиусе барреля со стороны концевых плит было -9.6 мм, стало -9.4 мм;

отличия в пределах точности измерений 0.5мм; на другой стороне барреля показания измерений на внешнем радиусе совпали: -2.95 мм в обоих случаях.

Это доказывает, что деформации барреля при установке последнего модуля были, как и предполагалось, действительно упругими.

Предсборка стала «генеральной репетицией» принципиальной важности для выработки сценария заключительной сборки в шахте. Вертикальный диаметр испанского барреля превысил номинал на 15 мм (0.18%)[15] вместо допустимых 10 мм (0.12%), а горизонтальный размер из-за пластических деформаций шимм на нижней части цилиндра был меньше номинала на 21 мм (0.25%).

При сборке 2-го (самого большого) цилиндра стратегия определения толщины шимм основывалась на расчете[15] предполагаемой геометрии барреля в зависимости от толщины шимм и уже с учетом величин их деформаций.

[10] Значения пластических деформаций шимм между каждой парой соседних модулей получили, сравнивая измеренные расстояния между реперными метками сразу после установления модулей в первый баррель и при окончательно собранном первом барреле (рис. 12).

К толщинам шимм, полученным в результате обработки данных по геометрии модуля, прибавляли усредненные значения деформации шимм по каждому характерному региону однотипного сжатия шимм. Эти средние значения указаны на рис.12 для каждой из трех зон.

Теодолитные измерения строящейся части центрального барреля и измерения расстояний между реперными метками на модулях прецизионной рулеткой (точность 0.5мм) позволили нам предсказательно[15] описывать эволюцию геометрических параметров барреля с ростом количества установленных модулей и прогнозировать величины конечного зазора на внешнем и внутреннем радиусах для обеспечения возможности установки последнего, 64-го, модуля.

III-region III-region Observed plastic deformation of inner shims YT YT 1.XT XT II-region II-region Рис. 12. Наблюдаемые M05.C39.SC_I M05.C39.SC_I M05.C39.SC_M M05.C39.SC_M region-I I2 I2 M05.C39.SC_O I2 I2 M05.C39.SC_O 0.8 I1AC-X_ II1 I1AC-X_ AC+X_ AC+X_ E2 EE2 EE1 Eaverage value 0.29mm E1 EI-region I-region значения деформаций S1CBE2 S2ABES1CBE2 S2ABES1CBE1 S2ABES1CBE1 S2ABECRADSB CRADSG CRADSB CRADSG C Side C Side 0.шимм на внутреннем 0. region-III радиусе во время предaverage value 0.16mm 0.варительной сборки region average value 0.41mm 0. первого барреля.

0 10 20 30 40 50 # Module Предварительная сборка Опора ж.а.

центрального барреля (октябрь, калорим.

2003) и полномасштабные теоШтифт долитные измерения геометрии барреля[16] показали: 1300 - Нижняя опорная тонный абсорбер калориметра плита собран с соблюдением допусков Рис. 13. Опирание фермы на нижнюю на все геометрические размеры:

плиту через цилиндрические штифты.

в частности, + 10 мм на внешний диаметр 8470 мм.

При сборке второго цилиндра с помощью преложенной автором технологии достигнута неплоскостность торцевой поверхности барреля в пределах 2мм на внешний диаметр 8470 мм. В итоге решены все задачи предварительной (mm) M M M M.

.

.

.

C C C C M M C C.

.

M M.

.

C C C C.

.

M M.

.

C C M M C C C C.

.

.

.

M M M M сборки 2-го (дубненского или центрального) барреля и доказана возможность сборки баррелей с жесткими допусками, установленными заранее.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»