Содержание

Введение ……………………………………………………………………….5

1 Описание устройства проектируемой лампы ……….………………….6

1.1 Тело накала ………………………………………………………….6

1.2 Колба ………………..……………………………………………..10

1.3 Цоколь ………………..……………………………………………10

1.4 Ножка …………………..………………………………………….11

2 Расчёт тела накала ……….……………………………………………… 13

3 Конструирование ножки ……….………………………………………...26

4 Расчёт средней температуры колбы ……….…………………………….28

Заключение …………………………………………………………………..31

Список использованных источников ………………………………………32

Введение

В данном курсовом проекте проводится расчёт и конструирование лампы накаливания типа ПЖ 220-400.

Сконструировать источник света – значит определить состав и расположение входящих в него деталей, узлов и других компонентов. При этом выбранная конструкция должна обеспечить нормальное протекание физических и других процессов, заложенных в основу функционирования данного источника, и получение заданных параметров.

Целью курсового проекта является изучение способов расчёта и основных принципов конструирования ламп накаливания. В работе производится расчёт и конструирование лампы накаливания типа ПЖ 220-400.

1 Описание устройства проектируемой лампы

Прожекторные лампы накаливания предназначены для использования в прожекторах различного назначения (судовых, авиационных, железнодорожных, театральных и тр.). Лампы имеют большие значения габаритной яркости и фокусирующие цоколи, что обеспечивает высокую эффективность световых приборов.

Разрабатываемая лампа состоит из следующих элементов:

– тела накала;

– колбы;

– цоколя;

– ножки.

1.1 Тело накала

Тело накала представляет собой главную часть лампы. Оно собственно и является источником оптического излучения. Все остальные детали лампы служат для того, чтобы обеспечить телу накала необходимые условия для нормальной работы. Требования, предъявляемые к телу накала, можно условно разделить на физические и конструктивные.

Физические требования относятся к материалу, из которого изготовлено тело накала. Этот материал должен иметь:

– высокую температуру плавления; только при этом условии можно придать телу накала высокую температуру и получить приемлемые световую отдачу и срок службы;

– малую скорость испарения; от этого зависит срок службы и стабильность светового потока в процессе горения ламп из-за загрязнения колб испарившимися частицами;

– селективность (избирательность) излучения, при которой раскаленное тело накала излучало бы возможно большую долю энергии излучения в видимой области спектра, обеспечивая более высокую световую отдачу;

– достаточную формоустойчивость при высокой рабочей температуре, т.е. способность сохранять заданную исходную форму и размеры в процессе горения лампы;

– устойчивость к механическим (вибрационным и ударным) нагрузкам в том диапазоне их значений, которые имеют место при транспортировке и эксплуатации ламп. При воздействии таких нагрузок тело накала не должно разрушаться, а также изменять свои размеры и форму сверх допустимых пределов.

Основное конструктивное требование для большинства ламп заключается в том, чтобы тело накала имело как можно меньшие размеры, было компактным. При этом условии можно уменьшить размеры колб, а значит и расход наполняющих лампу газов, сократить размеры внутренних деталей ламп и количество держателей тела накала, снизить тепловые потери через газ в газополных лампах за счет уменьшения поверхности соприкосновения тела накала с газовой средой. Повышение компактности тела накала достигается прежде всего переходом от прямой нити к спирали, биспирали и даже триспирали. При этом как бы уменьшается длина и увеличивается диаметр светящего тела, а значит уменьшается поверхность охлаждения тела накала. Переход на спиральное тело накала в лампах накаливания стал возможен благодаря появлению формоустойчивого вольфрама марки ВА.

Основными геометрическими параметрами, характеризующими вольфрамовое тело накала являются:

– диаметр и длина вольфрамовой проволоки, тела накала;

– шаг спирали, т.е. расстояние между осевыми линиями проволоки двух соседних витков;

– диаметр сердечника (керна) (металлический проволочный стержень, на который навивается вольфрамовая проволока);

– коэффициент шага (отношение шага спирали к диаметру нити) и коэффициент сердечника (керна) (отношение диаметра керна к диаметру нити);

– диаметр и длина спирали.

Эти параметры представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Основные геометрические параметры спирали

Спиральное тело накала имеет следующие преимущества перед прямолинейным: уменьшается средняя скорость испарения вольфрама, что позволяет при том же сроке службы повысить температуру нити накала и, соответственно, световую отдачу; концентрация тела накала уменьшает тепловые потери, т.к. длина тела накала меньше и меньше число крючков, поддерживающих его.

Недостатки спирального тела накала: световая отдача спирального тела накала ниже прямолинейного при одинаковой температуре; изготовление спиралей значительно сложнее, чем цилиндрических нитей; формоустойчивость спирали хуже, чем цилиндрической нити.

Под формоустойчивостью спирали понимают ее способность сохранять приданную ей форму при высоких температурах и небольших сотрясениях и оценивается коэффициентом провисания, т.е. отношение стрелы прогиба к половине начальной длины участка тела накала, расположенного между двумя поддерживающими элементами.

В тоже время следует учитывать, что в результате многократных отражений потока излучения между отдельными участками поверхности спирали яркость различных участков ее будет различной.

При конструировании тела накала важными являются вопросы монтажа на ножке лампы. Выбор конструкции монтажа может повлиять на конструкцию самой спирали, так как может потребовать заранее предусмотренных пропусков спирали, называемых "тире".

Уменьшение светового потока в лампах со спиральным телом накала связано с его экранированием витками спирали. Полное излучение спирали состоит из излучения с ее внешней поверхности, а также излучения с внутренней поверхности, выходящего наружу между витками. Излучательность спирали, т.е. отношение потока излучения к поверхности излучающего тела, таким образом, оказывается меньшей чем у прямолинейной нити. Излучение внутренних частей спирали, падая на противоположные части витков, претерпевает многократное отражение. Это отражение, так же как и излучение вольфрама, имеет селективный характер, т.е. его коэффициент отражения меньше в видимой области, чем в инфракрасной. В результате многократно отраженное излучение обогащено инфракрасной составляющей, т.е. по своему спектральному составу приближается к излучению черного тела ("почернение" излучения), что также приводит к уменьшению световой отдачи спирали по сравнению с прямой нитью при одинаковой температуре. Уменьшение светового потока вследствие экранирования характеризуется коэффициентом видимого излучения спирали.

У любого реального ТН, закрепленного электродами и крючками в ЛН, имеются потери энергии на нагревание электродов и крючков. Электроды ЛН обычно выполняются из никеля. Для уменьшения нагревания электродов током они выбираются с достаточно большим сечением.

Крючки имеют диаметр значительно меньший, чем электроды и выполняются из молибденовой проволоки. Охлаждающее действие электродов и крючков зависит не только от их размеров, но и от длины ТН. Чем длиннее ТН, тем слабее сказывается охлаждающее действие электродов, но тем больше появляется крючков. Распределение температуры вдоль прямолинейного тела накала, закрепленного на электродах и держателях приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Распределение температуры вдоль тела накала