中大科普中心天文台圓大修後記(續)

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中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 17:59

自前文完結上半部之後,因為工作忙得透不過氣,幾經辛苦抽空才整理好下半部 ,不料電腦硬碟無故掛了,可恨的是我没有做備份,所有文件都一起飛上天了。直到現在才提起精神,一口氣來個總結。

文中在維修過程中作出的批評,一切基於事實,從本人的機械知識和維修經驗出發。並無任何利益関係和針對性,如果對各位見解有抵觸之處,謹此致歉。

前文開始時説過,活門在颱風下損壞,加上牽引開合的裝置也完全報廢,所以大修是無可避免。

水平轉動完工,下一步就是更换活門,更換倒是簡單,但是新門和舊的有一些分别,就是欠了两條膠片。因為活門用玻璃纖维製成,背面與天窗開口接觸的地方非常粗糙,所以左右两邊襯上两塊聚乙烯膠片(一種硬質塑料),以減少摩擦力,豈料非但拆不下來,反而弄斷了,真倒霉!
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:01

老實説,就算有這两片膠片也不見得好到那裹,最直接方法就是在天窗開口凸缘上裝上两行小滑輪,裝上後活門滑動非常流暢。如果没有纜索拉著,活像個斷頭台!
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:06

第二步,重裝牽引装置。這方面,我們也有些錯判 : 如果全面棄用原設計,用新方法倒會更省時省力,效果更好,但基於一些客觀條件上的局限,没有辦法還是要跟著老路走。

它的設計,可謂挖盡心思,也虧設計者想出這樣的方法。用一條鋼索完成活門的開合,結構相當繁複。是否可取則是見人見智。

活門分為前後两段。天窗全開時時,前面的一塊插在活門後段和圓頂後半部間,需要関閉天窗時,中間這塊被拉起,到一定位置時利用纖维板的彈力,把前後两段扣在一起再向前運動,跟著後半段也跟圓頂的後幅扣合在一起,完成關閉動作。反之當打開時,两者一起退至一定位置時,各段依次序分離。而它就是利用一條鋼索通過滑輪組,沿著開口邊沿向活門施加拉力。粗畧看好像還不錯,但為什麼會如出現如此嚴重損壞,深入分析研究發現不少問題。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:12

由各種跡象判斷,鋼索可能用了很短時間已經拉斷,因為從多年前我修理赤道儀的照片看到,圓頂早已損壞,只是勉强張就著用而已。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:14

問題1.用料;由於活門爬在天窗上移動,來回拉動的鋼索的路徑便需要一些裝置來引導。這些引導裝置在說明書中稱之為“cable channel”,而這些東西竟然是用一枝PVC膠管剖開造成,再用鐵碼固定在天窗的開口上。當第一眼看到這些寶貝,心裏已經在罵娘!膠管被鋼索强大的拖拉力切開、拉斷,甚至把用來固定的鐵馬上也磨出一多條坑槽和切縫,首尾两個鐵碼,更有鋼索被卡在缝中,無法拉動(相信是導致鋼索拉斷其中一個原因),這些東西换了一條普通繩索也同樣拉壞,真的荒謬之極。我一時間找不到拉力計,没法測量鋼索承受多大的拉力。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:17

問題2.設計不當,尤其是鋼索收放装置,根本是一個死症。設計者為了降低成本,易加工,因陋就簡,才想出用一枝螺杆的“妙著”。這是一個設計上的隱患。如果在開閉天窗時,有不正常阻力出現 , 繼續讓驅動電機强行轉動,鋼索一鬆一緊,便有機會出現疊繞現象(在釋放的一方,螺杆只要繼續旋轉,在正常情况下,鋼索會保持崩緊狀態,但因為出現阻力,鋼索便從螺杆的槽中不規則地放鬆,若在這時制停螺杆,鋼索會因為回彈力突然扯緊,鋼索便會疊壓繞在螺杆上),一旦出現這現象,天窗既不能開,也不能関,再按動電機,只有越搞越亂!只好拆下--重裝。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:23

問題3.阻力大;如前面所述,活門爬在天窗開口上移動,只是借助一片聚乙烯膠片減低摩擦力(尼龍會好得多,但是無法用膠黏固定,只能用螺絲)”,又是為了節省成本和人工。鋼索還要從收放器的小孔中來回拉動。加上缺乏保養 ,情形更是每下愈況。

問題4.也是設計問題--活門:也是最奇怪的設計,竟然分成两節,由前一節向前移動,直至與第二節扣到一起 ,而在拖行過程中,鋼索所受的拉力由一塊板重量“突變”為两塊重量,鋼索在突變中出現很明顯的彈性變形,伸長--回縮,或者是回縮--伸長,在繞綫螺杆上的鋼索的釋放一頭會造成突然的放鬆。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:31

問題5.活門上的轉向輪設計極為粗陋,完全不合理。用料很單薄,為了減少活門上的固定螺絲孔,刻意把轉向輪轉支架和門栓支架組合在一起,結果是鋼索發生疊繞時,鋼索向著一個方向拉(另一方向卻不能放),結果支架在强拉下扭曲變形,壓著門栓。

問題6.這個是最後,也是最難發現的問題。容後再説。
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文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:31

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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 18:38

維修第二步:撤換引導纜索的cable channel,能取代它的東西,滑輪是唯一的選擇,基於原設計需要,天窗開口右缘的導向滑輪變為一上一下的滑輪組,左面是單輪。别小覷這些導向滑輪,安装時可花上不少心思和工夫。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 19:04

每次打開活門,鋼索都要求從滑輪槽上拉起離開,関上時鋼索又要準確落到滑輪的槽上。
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文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 19:11

但是圓頂用料彈性模量很大,每次收放鋼索,鋼索都會在一定範圍内左右游走,每次回落的位置都有一相當的不確定性。因此每組滑輪的定位都要精心調試(不能貼著開口,還要考慮與活門上的轉向輪、天窗口滑輪的位置不會發生衝突),滑輪的槽很窄,為此設計了一個鋼索接收裝置去“捕捉”落下的鋼索。

接收裝置由两塊厚鋁片組成,帶V型開口的結構,兼負了滑輪支架的功能。當鋼索落下到V型裝置的任何一邊斜面時,鋼索便會順著滑下到滑輪的槽中。後來我在網上這homedome的附件購買欄中看到,這個所謂cable channel已找不到,卻被另一種東西取代,聲稱是升级產品,竟然和我的設計有些相似。homedome的設計是两滑輪平行放置。前題是:有絕對把握控制被提起的鋼索,不會落到另一個滑輪上而互相疊壓嗎?事實上:不可能!我設計的形狀,尺寸都由大量測試而來,絕對有理。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 19:16

無論如何都要將活門上的鋼索轉向器全部拆走,改為四組獨立的滑輪組,每個滑輪組由两個滑輪加上支架組成,每組獨立安装,與門栓無任何関連。

我們花了很大努力去不斷修改,優化和調整才達至最好效果。但是工作並非預計中的的順利,活門在收放測試過程中鋼索偶然地發生疊繞(不是每次都出現),總覺得是有些地方出了問題。不斷地裝拆多次,無論怎樣都找不到原因,一時間全無頭緒,不祗是一籌莫展,簡直是一頭煙!適逢炎炎夏日,實在有些吃不消,意興闌珊之餘,倒不如提早收工,到樓下歎杯凍飲去也。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 21:09

終於在一次測試中,觀察到一個現象,也就是一直隱藏著的第五個問題!
原來活門在拉起後退時,活門的後方竟然撞上了天窗前幅和後幅階梯状的接合部份,被頂著不能動彈?這現象平時很難發現,只有在活門一點一點被打開,在所有位置逐一地檢查才找到。

這也是一個設計漏洞,也是採用單纜收放的必然結果。

原因是鋼索在活門上轉横向後,鋼索拖動方向在活門型成反向推力,使U型活門左面的下反邊壓迫著天窗的左緣走動,事實上活門關上時也會出現類似的反向力,只是因為在反方向没有凸出的圓頂接合位置和凸出物而已。
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Re: 中大科普中心天文台圓大修後記(續)

文章 蔡sir » 週四 26 3月, 2020 21:11

我用了一個最簡單也是省力的方法去解决:用厚鋁片造成一個帶斜面的楔子裝在這個位置上,當活門走到這裏時,便沿著斜面爬上去,踫撞便不會發生,此後再也没有出現同樣狀况了。最後給所有轉動部份加上潤滑油。運轉非常順暢
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