книги из ГПНТБ / Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие

Нормативы штучного времени, приведенного в таб­ лицах, включают: основное и вспомогательное время, а также время обслуживания рабочего места, перерыв на отдых.

Неполное штучное время имеет все элементы штуч­ ного времени, исключая вспомогательное время на уста­

зуя прямолинейную волноводную трубу прямоугольного, поперечного сечения. Раскрой заготовок, который ведет­ ся фрезерованием, показан на рис. 1.4.

Гибку заготовок осуществляют в гибочном приспо­ соблении, фиксирующем положение заготовки. Для это­ го в полость трубы с обеих сторон вводятся металли­ ческие вкладыши, которые затем фиксируются. Осты­ вание волноводной трубы после пайки происходит в том же приспособлении, это исключает возможность ее коробления.

В условиях серийного производства уголковые и плав­ ные изгибы получают литьем или используя гальвано­ пластику. Подробно эти методы, их точностные и эко­ номические характеристики рассмотрены в гл. 2.

§ 1.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СКРУЧЕННЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ

Скрученные волноводы используются для изменения направления поляризации волны Участок от начала

Рис. 1.18. Волноводная труба, скрученная на 90°

скрутки до ее конца является областью распределенной неоднородности. Для лучшего согласования длина уча­ стка (рис. 1.18) должна быть равна длине волны в вол­ новоде. Длины волн в скрученном и прямолинейном

30

волноводах примерно равны, если размеры и форма пря­ моугольного и скрученного участков в любом попереч­ ном сечении постоянны и одинаковы.

При изготовлении скрученных труб кроме требуемо­ го угла скручивания заготовки необходимы постоянные внутренние размеры и чистота внутренней поверхности.

Рис. 1.19. Установка для скручивания волноводных труб в на­ гретом состоянии:

/ — неподвижный зажим; 2 — волноводная труба; 3 — муфельная печь; 4 — вращающийся зажим

В зависимости от размеров поперечного сечения трубы применяются разные заполнители и технологиче­ ские процессы скручивания.

Волноводные трубы большой жесткости с размерами поперечного сечения более 72X34 скручивают в нагре­ том состоянии. Схема установки приведена на рис. 1.19. В качестве заполнителя применяют кварцевый песок, что приблизительно на один класс ухудшает чистоту внутрен­ ней поверхности волноводной трубы.

Процесс скручивания состоит в следующем. Заготов­ ку заполняют кварцевым песком, после чего ее концы закрывают заглушками, помещают в муфельную печь и выдерживают при 300—400° С в течение 25—30 мин. Один конец заготовки закреплен в неподвижном зажи­ ме, второй — в подвижном, ось вращения которого сов­ падает с осью заготовки. Скручивание волноводной трубы на требуемый угол осуществляется с помощью чер­ вячной пары. Большое значение имеет постоянство тем­ пературы в зоне скручивания. Непостоянство температу-

31

при понижении в центральных. Это дает возможность обеспечивать точность внутренних размеров волновод­ ной трубы в зоне скручивания в пределах ±0,1 мм.

Волноводные трубы с поперечным сечением 72X34 или меньше можно скручивать в холодном состоянии. Для снятия внутренних напряжений перед скручивани­ ем проводится отжиг.

В качестве заполнителя наиболее распространены стальные пластины, располагаемые перпендикулярно к оси заготовки. Набранные в пакет пластины соединя­ ются шпилькой и сжимаются вкладышами и гайками так, чтобы обеспечить возможность вращения пластин вокруг шпильки при скручивании. Собранный пакет шлифуется с четырех сторон, обильно смазывается и помещается в волноводную трубу. Между пакетом и стенками волноводной трубы прокладывается медная или латунная фольга толщиной 0,2 мм для предохране­ ния токонесущей поверхности от царапин при скручи­ вании, установке и извлечении пакета.

Скручивание ведется в приспособлении (рис. 1.20), которое обеспечивает жесткое закрепление одного кон­ ца волноводной трубы и поворот другого ее конца на требуемый угол. Хорошие результаты дает замена сталь­ ных пластин гетинаксовыми.

При этом чистота внутренней поверхности волновод­ ной трубы в области скрутки остается такой же, что и в прямолинейной части.

Если рассматривать скручиваемую волноводную трубу как жесткую балку, что несколько завышает тре­ буемое усилие, то момент кручения для нее

MKP = (\/l)fG tb \ai,

32

Ph = MKVd,

где Р — требуемое усилие; h — плечо усилия, приложен­ ного к червяку.

Рис. 1.20. Приспособление для скручивания волноводов в холодном состоянии:

Для волноводных труб с размерами поперечного се­ чения 23ХЮ усилие скручивания лежит в пределах

30—40 кГ.

После скручивания удаляется шпилька и пластины извлекаются из полости волноводной трубы.

Для скручивания волноводных труб с размерами по­ перечного сечения менее 11X5.5 ни один из рассмотрен­ ных способов не пригоден, так как не обеспечивает тре­ буемой точности размеров поперечного сечения и чисто­ ты токонесущей поверхности. Для этого случая скручи­ вание ведется в приспособлении (рис. 1.21) с помощью

жесткой калибрующей оправки. Конец заготовки 1 вво­ дится в цангу 2, находящуюся в задней бабке 3, на глубину I, равную длине участка, не подвергающегося скручиванию. Для предохранения волноводной трубы от повреждения при сжатии цанги в нее вводится оправ­ ка 4. Поворотом гайки 5 конец заготовки 1 прочно за-

Рис. 1.21. Приспособление для скручивания волноводов ^милли­ метрового диапазона с применением жесткой калибрующей оправ­ ки

жимается в цанге 2. Затем пиноль 6 и шпиндель 7, расположенные в передней бабке 8, перемещаются вле­ во в исходное положение таким образом, чтобы заго­ товка 1 вошла в окно шпинделя 7, а находящаяся в шпинделе оправка 9 вошла в полость заготовки.

В этом положении торец шпинделя 7 должен упи­

Предварительно оправка 4 устанавливается своим тор­ цом заподлицо с торцом задней бабки, а оправка 9 за­ подлицо с торцом шпинделя 7. На шпинделе 7, которьш

34

может вращаться в пииоли 6, имеется несколько наруж­ ных спиральных пазов. Шаг спирали равен 4/ь где 1\ — требуемая длина скрученного участка (при скручива­ нии на 90°). В спиральный паз, служащий копиром, входит фиксатор 10, неподвижно укрепленный на кор­ пусе передней бабки 8. Указатель угла скручивания —• кольцо 11. Оно соединено со шпинделем 7, вращаемым вместе с ним относительно неподвижного, укрепленного на пиноли б кольца 12, и ставится в нулевое положе­ ние. При повороте шестерни 13, находящейся в зацеплении с рейкой, нарезанной на нижней стороне пиноли 6, по­ следняя перемещается вправо в направлении стрелки Б. Вместе с пинолью поступательное движение совершает шпиндель 7, причем фиксатор 10, входящий в спираль­ ный паз шпинделя, заставляет его одновременно вра­ щаться относительно продольной оси. Вращаясь, шпин­ дель 7 осуществляет скручивание заготовки 1 на шаг, равный шагу спирального паза, в который входит фик­ сатор 10. При отходе шпинделя от задней бабки оправ­ ка 9 постепенно выходит из скручиваемой зоны, предо­ храняя от деформации участок волноводной трубы, на­ ходящийся внутри шпинделя. Приспособление установле­ но на основании 14.

Момент окончания скручивания фиксируется указа­ телем угла поворота. При этом риска на подвижном кольце 11 должна совпадать с риской на кольце 12, сме­ щенной относительно первой на 90° или на любой дру­ гой заданный угол скручивания.

В зависимости от.длины волноводной трубы и скру­

Если выбор способов скручивания волноводных труб с размерами поперечного сечения более 72X34 и менее 11X5,5 однозначен, то для скручивания волноводных труб с размерами поперечного сечения, лежащими в про­ межутке между указанными величинами, возможно варьирование применяемого заполнителя. Выбор типа заполнителя возможен на основе как достижимых точ­ ностных характеристик, так и экономического анализа. В табл. 1.7 и 1.8 приведены значения штучного времени скручивания при использовании различных заполните­ лей.

2’ 35

(

§ 1.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

В аппаратуре СВЧ часто используются волноводы с переменным но длине поперечным сечением. Обычно это трансформаторы волновых сопротивлений, которые применяются для согласования волноводов с различны­

36

ми поперечными сечениями и волновыми сопротивле­ ниями. Простейшие трансформаторы с плавно изменя­ ющимися размерами поперечного сечения состоят из волноводной трубы и фланцев. Размеры и форма попе­ речного сечения волноводной трубы обеспечивают пере­ ход от одного поперечного сечения к другому.

При этом согласовании переменными могут быть один или оба размера поперечного сечения волноводной трубы трансформатора (рис. 1.22).

Возможно согласование и с использованием ступенча­ тых четвертьволновых трансформаторов, при котором происходит ступенчатое изменение размеров поперечного сечения волноводной трубы. Переменными могут быть, как и в первом случае, один или оба размера попереч­ ного сечения (рис. 1.23).

При согласовании волноводов с различной формой поперечного сечения используются трансформаторы, у которых волновод плавно или ступенчато изменяет раз­ меры и форму поперечного сечения. Примером этого слу­ жат широкополосные волноводно-коаксиальные перехо­ ды (рис. 1.24). Широкополосность такого перехода до­ стигается за счет низкого волнового сопротивления П- образного волновода, которое может быть равным вол-

37

новому сопротивлению стандартного коаксилыюго вол­ новода. Клин, согласующий П-образпый волновод с пря­ моугольным, выполняется плавной формы— с линейным или экспоненциальным законом изменения высоты, или ступенчатым — с различным законом изменения высоты ступенек. Наибольшую широкополосность при наимень­ ших размерах перехода обеспечивает так называемый чебышевский ступенчатый клин. В таком клине длина и высота отдельных ступенек рассчитываются по поли­ номам Чебышева.

<3- si-

Рис. 1.24. Широкополосный волноводно-коаксиальный переход

Принята следующая классификация волноводных труб с переменным поперечным сечением: с одним пе­ ременным размером (переменной высотой или шири­ ной); с двумя переменными размерами (переменной вы­ сотой и шириной); с переменной формой поперечного сечения. Волноводные трубы с одним переменным разме­ ром в условиях мелкосерийного производства изготовля­ ют с помощью сварки или пайки. В качестве заготовки используют стандартные трубы прямоугольного попереч­ ного сечения, у которых на расчетной длине удаляют соответствующие стенки. При изготовлении волноводных труб с переменной шириной у заготовки удаляют уча­ стки широких стенок, если переменна высота— участки узких стенок (рис. 1.25). Удаление участков стенок про­ изводят на фрезерном станке. Выступающие части сте­ нок формуются на оправке в соответствии с требуемым законом изменения поперечного сечения. Оправка вы­

38

полняет роль матрицы, концы которой вводят в по­ лость заготовки, базируя оправку (рис. 1.25,6).

После формовки на обрабатываемый участок заго­ товки помещают накладки 2 (рис. 1.25, в), представля­ ющие собой пластины толщиной, равной толщине стенок

еепоперечного сечения.

Втабл. 1.9, 1.10 приведены значения штучного и неполного штучного времени на формовку стенок и пайку твердым при­

вкладышей, контактирующая с поверхностью заготовки, предварительно серебрится. После их установки и закре­ пления осуществляют пайку сборочной единицы в печах. Припоем служит гальванически осажденное серебро. Вкладыши изготовляются из того же материала, что и прямоугольная труба, фрезерованием. Если на минималь­ ный размер поперечного сечения волноводной трубы за­ даны жесткие допуски (например, ±0,01 мм), которые

39