книги из ГПНТБ / Бабаянц, С. С. Микропроволочные элементы радиоустройств учебное пособие для подготовки рабочих на производстве

рых осуществляется намоточная операция. К однопозиционным относятся станки с одним шпинделем, к многопозиционным — станки с несколькими шпинделями. На каждом из шпинделей закрепляется один или несколько каркасов.

8-2. Намоточные механизмы

Механизмы намоточных станков делят на основные и вспомога­ тельные. Основные принимают непосредственное участие в образо­ вании витков обмотки, а вспомогательные — в выполнении подго­ товительных, контрольно-измерительных и других вспомогательных работ.

По своему назначению основные механизмы намоточных станков делят на приводные — для вращения шпинделя перемещения раскладника и привода других вращающихся элементов намоточ­ ного станка; отдающие — для установки отдающих бобин (катушек) с проводом и обеспечения сматывания с нее провода; натяжные —- обеспечивающие требуемое натяжение провода при наматывании; стабилизирующие (демпфирующие) — для стабилизации натяжения провода при наматывании; раскладывающие —■для раскладки провода с выдерживанием требуемого шага между витками; сигналь­ ные и контрольные — для контрольных показаний значения различ­ ных параметров технологического процесса и для подачи сигналов управления в намоточных автоматах; управляющие — для управ­ ления одним или несколькими параметрами технологического про­ цесса или всем технологическим процессом наматывания; специ­ альные — для выполнения специальных работ по изготовлению конкретных обмоток на фигурных каркасах сложной геометрической конфигурации.

Вспомогательные механизмы намоточных станков делят по назна­ чению выполняемых операций на следующие: для укладки меж­ слойной и межобмоточной изоляции или для нанесения жидкого, изоляционного '(клеящего) состава непосредственно в процессе намотки катушек; для пайки концов, отводов и выводов обмоток; для маркировки отдельных выводов катушек краской или надева­ нием бирок; для установки и снятия каркаса (например, бункерное устройство или рабочий механизм для установки и снятия каркасов);

130

для контроля вспомогательных переходов и подачи сигналов управ­ ления при автоматическом цикле работы намоточного станка; для выполнения специальных вспомогательных переходов при одно­ временном изготовлении нескольких обмоток.

Удельный вес вспомогательного времени, затрачиваемого на руч­ ные работы по закреплению концов проволоки, прокладку изоляции, пайку, подгонку электрических параметров и контроль, очень высок — примерно 2/3 в условиях крупносерийного производства и 4/5 от общего времени в опытном и мелкосерийном производстве. Поэтому применение станков и автоматов со вспомогательными механизмами значительно повышает производительность намоточных работ. Применение вспомогательных устройств позволяет Совме­ щать основное (машинное) время намотки со вспомогательным и создает возможность многостаночного обслуживания намоточных станков.

Привод намоточных станков регулирует бесступенчатое измене­ ние чисел оборотов шпинделя с помощью асинхронных электро­ двигателей с фрикционной передачей. Изменение числа оборотов шпинделя может быть также ступенчатым с помощью сменных шестерен, ступенчатых шкивов и пр. Мощность привода N опреде­

-Н Мт, где F — максимальное натяжение провода, г — максималь­ ный радиус' каркаса (или половина диагонали прямоугольного каркаса); Мт — приведенный к шпинделю Момент трения; © — угловая скорость вращения шпинделя, равная со = этп/30 где п — максимальное число оборотов шпинделя в минуту; f — коэффициент запаса мощности; г) —коэффициент полезного действия привода.

Для намотки микропроводами применяются электродвигатели постоянного тока, позволяющие легко регулировать скорость шпинделя, или маломощные электродвигатели переменного тока.

Раскладывающее устройство намоточного станка получает движение от привода через редукторный механизм. Скорость пере­ мещения раскладника ор связана со скоростью вращения шпинделя намоточного станка следующей зависимостью: ор = рнп/60, где ри—■ шаг намотки, мм\ п — число оборотов шпинделя станка в минуту. Фактический шаг зависит от самых различных факторов технологи­ ческого процесса. Наиболее простым способом снижения погреш­ ности шага является уменьшение расстояния между раскладником и наматываемым изделием. Для некоторых обмоток хорошие резуль­ таты дает прижим наматываемых витков мягкой, упругой плас­

типы раскладывающих устройств: а) винтовой раскладник, осущест­ вляющий реверс каретки за счет перекидывания полугаек с одного

ходового винта на другой; б) шаблонно-винтовой раскладник выполняет раскладку провода винтовым шаблоном, по которому скользит провод; в) кулачковый раскладник перемещает водило с проводом от торцевого кулачка; г) кулачково-кулисный механизм, который при вращении кулачка приводит в движение кулису, пере­ мещающую раскладник.

Все натяжные устройства к намоточным станкам делятся на следующие группы: а) натяжные устройства со сматыванием про­ вода с заторможенной бобиной; б) натяжные устройства со сматыва­ нием провода с неподвижной бобиной; в) натяжные устройства со сматыванием провода с принудительно вращаемой бобины. Послед­ няя группа натяжных устройств более сложная по своей конструк­ ции и обеспечивает автоматическое поддержание заданного натя­ жения при колебаниях в скорости укладок провода. По принципу действия натяжные устройства делятся на механические, электро­ механические, магнитные, пневматические, электронные и др.

К о н т р о л ь н ы е вопросы

1.По каким признакам классифицируют намоточные станки и катушеч­ ные обмотки?

2.Какие механизмы намоточных станков называются основными и вспомога­

тельными?

3. Назовите основные типы натяжных и раскладывающих устройств к намо­ точным станкам.

Г Л А В А Д Е В Я Т А Я

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕМЕНТОВ

СПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОПРОВОДОВ

ВСТЕКЛЯННОЙ изоляции

9-3. Технологические особенности применения микропровода

Основными факторами, определяющими возможность снижения массы, веса и габаритов элементов, являются диаметр или площадь поперечного сечения применяемого провода и теплостойкость его изоляции. Наиболее перспективным в этом отношении является применение теплостойкого микропровода в сплошной стеклянной изоляции. Технологические особенности применения этого провода определяются хрупкостью изоляции и неэластичностью самого провода. Это вынуждает применять особые методы производства элементов.

Хрупкость изоляции вызывает необходимость применения двух способов намотки: горячей — с подогревом изделия и холодной без подогрева. Выбор способа намотки определяют четыре фактора: диаметры каркаса и наматываемого провода, величина натяжения и скорость провода в процессе наматывания. Нама­ тывание без подогрева каркаса применяется при диаметре провода не более 2 0 мкм

1 3 2

идиаметре каркаса свыше 5 мм. В этом случае стеклянная изоляция не нару­ шается, так как стекло работает в пределах упругих деформаций. С уменьшением толщины стеклянной изоляции возрастает его эластичность. Вероятность появле­ ния в стекле опасных напряжений возрастает по мере увеличения диаметра провода

иуменьшения диаметра каркаса. Существует определенное соотношенге между диаметрами провода и каркаса, при котором наступает разрушение стеклянной изоляции: если каркас наматываемого изделия имеет диаметр в 250 раз больший, чем диаметр используемого провода, то намотка может выполняться без подогрева провода. В этом случае гарантируется механическая прочность стеклянной изо­ ляции с двухкратным запасом. Если каркас изделия имеет диаметр в 250 раз меньший, чем диаметр наматываемого провода, то для придания эластичности изо­ ляции в процессе намотки провода подогреваются до температуры размягчения стекла (550° С) и намотка ведется в горячем состоянии. .

Горячая намотка снимает напряжения в стекле и исключает повреждения изоляции. Стеклянная изоляция обладает необходи­ мой вязкостью в широком диапазоне температур (550—700° С) и приобретает пластичность, сохраняя соответствующую форму обмот­ ки после остывания. С целью получения монолитности и плотности многослойные обмотки наматывают в горячем состоянии.

Нагрев каркаса п провода при горячей намотке ведется при температуре 550—700° С. Механическая прочность провода при этом резко снижается, приближаясь к пределу прочности. Величина разрывного усилия соизмерима с натяжением при намотке и опре­ деляется в основном прочностью стеклянной изоляции. Разогрев стеклянной изоляции до размягчения может вызвать обрыв провода.

Это предъявляет повышенные требования к соблюдению режима намотки, так как прогрев изоляции провода должен быть согласован со скоростью намотки при достаточно малом усилии натяжения про­ вода. Усилие натяжения должно быть заданным в строго определен­ ных пределах. Раскладывающее устройство намоточного станка находится в зоне подогрева, так же как и каркас катушки. Поэтому при горячей намотке нельзя пользоваться обычными раскладннками и каркасами, а также обычными при катушечной открытой намотке методами заделки выводов. Теплостойкость, механическая прочность, хорошие электроизоляционные свойства — таковы основ­ ные требования к каркасам при горячей намотке.

К катушкам с проводами в стеклянной изоляции предъявляются следующие требования: а) верхний слой обмотки после намотки кату­ шек не должен смещаться относительно нижних слоев, обмотка должна быть монолитной; б) изоляция провода на катушке не должна иметь трещин; в) обмотка катушек не должна иметь короткозамкнутых витков; г) раскладка провода должна быть «рядовая внавал» с неза­ метной на глаз разницей в шаге в первых двух-трех слоях обмотки; д) количество проводников в одном квадратном миллиметре окна обмотки должно быть таким же, как и при применении проволоки ПЭВ (для одного и того же диаметра проволоки). )

Технологические особенности применения проводов в стеклоизоляции обусловили необходимость разработки специального намо­ точного оборудования, технологии намотки, сборки и герметиза­ ции элементов.

188

9 - 2 . Н а г р е в а т е л ь н ы е у с т р о й с т в а к н а м о т о ч н ы м с т а н к а м

Станки для намотки проводом в стеклянной изоляции снабжены нагревательнымиустройствами, выполненными в виде подогрев­ ных камер из теплоизоляционных материалов — плоских керами­ ческих плиток 4, с размещенными в их пазах нагревательными

Рис. 9-1. Схемы нагревательных устройств: а — нагрев кар­ каса над плоской электрической плиткой} б — работа безы­ нерционной электрической печи сопротивления; в — безынер­ ционное нагревательное устройство

элементами в виде спиралей 5. Такая плитка располагается на станке под наматываемым изделием (рис. 9-1, а) С бобины 1 провод 2 пере­ матывается на каркас 3. Плиточное нагревательное устройство обладает инерционностью печи, поэтому производительность горя­ чей намотки невысока. Режим горячей намотки при плиточном нагреве.~£ледующий: 100 оборотов шпинделя в минуту при намотке проводом 0 30—50 мкм на круглый каркас 0 5 мм.

Высокую производительность при намотке обеспечивают безынер­ ционные нагревательные электропечи. В основу устройства безынер­ ционных электропечей сопротивления положен принцип экраниро­ вания рабочего пространства печи отражающими лучистую энергию зеркалами (рис. '9-1, б). Нагреватель Н окружен отражающим

1 3 4

экраном Э, образующим рабочее пространство печи, в которое по­ мещено нагреваемое тело М. Нагреватель Н излучает тепловую энер­ гию во все стороны. Лучи, следуя известному закону отражения зер­ кальных поверхностей, совершают соответствующий путь, много­ кратно отражаясь от экрана Э, и подвергают нагреваемое тело М воздействию лучистой энергией, которая при поглощении телом М переходит в тепло. Экран Э должен обладать высокой способностью отражения лучистой энергии. Такой способностью обладает экран, изготовленный из алюминия с полированной поверхностью. Экран требует водяного охлаждения. В рабочем пространстве безынерци­ онной электропечи развивается большое количество тепла, так как плотность лучистого потока в небольшом пространстве очень велика.

Рис. 9-2. Нагревательные (а) и раскладывающие (б) устрой­ ства к намоточным станкам

— основной нагреватель; 2 — наматываемая катушка; 3 — смот­ ровое окно; 4 — кожух водяного охлаждения; 5. — дополнительный нагреватель; 6 — наматываемый провод; 7 — направляющие части раскладывающего устройства; 3 — основание поводковой части; 9 —. пинт для регулировки зазора между направляющими частями

Конструктивно такой нагреватель, установленный на намоточном станке (рис. 9-1 в) представляет собою охлаждаемую водой алюми­ ниевую камеру 1 с расположенными вблизи внутренней поверхности нагревательными элементами, 2, а в центре — каркас катушки 3. Нагревательные элементы 2 намотаны в виде спирали на кварцевые стержни 0 4 мм. Незначительная масса кварцевых стержней и эффект направленного многократного отражения тепловых лучей от внутренней полированной стенки алюминиевого корпуса 1 в зону намотки обусловливают малую инерционность и удобство в работе. Спираль нагревательных элементов выполнена из жаростойкой проволоки с высоким омическим сопротивлением. Для наблюдения за ходом намотки в основном нагревательном устройстве (рис. 9-2, а) имеется смотровое окно 3 из кварцевого стекла. Регулировка темпе­ ратуры осуществляется изменением напряжения питания нагрева­ тельных элементов. Для эффективного прогрева стеклянной изоля­ ции и компенсации утечки тепла через медную жилу требуется предварительный прогрев провода, Основной нагреватель обеспечи­

135

Для устранения обратного вращения бобины предусмотрен легкий храповой механизм на валу электродвигателя РД-09. Необходимое усилие торможения провода устанавливается с помощью потенцио­ метра, изменяющего напряжение на обмотках, а следовательно, и тормозной момент электродвигателя РД-09. Для изменения диапа­ зона регулирования усилия натяжения провода в сторону увеличе­ ния или уменьшения используется шестеренчатая передача от вала электродвигателя к бобине.

Натяжные устройства, в которых сматывание провода произво­ дится с неподвижной бобины или с принудительно вращаемой бобины, дают скручивание стеклянной изоляции провода, что исклю­ чает их применение в станках для намотки провода со стеклянной изоляцией.

Поскольку при горячей намотке провода в стеклянной изоляции температура в зоне намотки должна быть повышенной, направля­ ющие части раскладывающего устройства должны отвечать следу­ ющим требованиям: а) не повреждать стеклянную изоляцию про­ вода; б) обладать высокой жаростойкостью и стойкостью против абразивного износа; в) сохранять постоянство створа для прохода провода на рабочем участке.

Для изготовления направляющих частей раскладывающих устройств к намоточным станкам используется нержавеющая жаропрочная <*таль марки IX 18Н9Т.

9-4. Характеристика применяемого намоточного оборудования

Для намотки катушек трансформаторов и реле медными прово­ дами в сплошной стеклянной изоляции предназначены станки НС-11, НС-12 и НС-14 (табл. 8-2). Для холодной намотки резисторов используются обычные станки для намотки микропроводамн. Станок НС-14 может быть приспособлен для намотки медных про­ водов в эмалевой изоляции с диаметром от 0,015 до 0,5 мм.

Электрические схемы станков HC-j 1, НС-12 и НС-14 обеспечивают плавное регулирование скорости намотки изделия и регулирование температуры в рабочих золах нагревателей, а также автоматическое плавное увеличение и уменьшение чисел оборотов шпинделя при пуске и остановке станков. Скорость вращения шпинделя контро­ лируется тахогенератором ТПГ-1. Станки НС-11, НС-12 и НС-14 оборудованы паяльниками для пайки концов провода к выводам каркаса, контактными щупами для проверки контакта и системой водяного охлаждения, предохраняющей узлы станка от нагрева. Шаг подачи устанавливается в зависимости от длины каркаса и диаметра наматываемого провода с помощью бесступенчатого вари­ атора. Изменение хода длины раскладника провода осуществляется путем изменения соотношения плеч раскладника. На станках, в отличие от обычных намоточных станков, имеются безынерционные нагреватели для размягчения стеклянной изоляции в процессе

137

намотки; паяльники для припайки серебряным припоем концов провода к выводам каркаса; контактные щупы для проверки качества пайки; системы охлаждения, предохраняющие узлы станка от наг­ рева и малоннерционные электромашинные натяжные устройства.

9-5. Кинематическая схема станка НС-14

Наиболее совершенным является станок НС-14, работа которого видна из описания его кинематической схемы (рис. 9-4). Привод станка осуществляется от электродвигателя 44. Через зубчатые

колеса 2 и 1, редуктор, состоящий из двух пар зубчатых колее 40, 39 и 3, 38, приводит во вращение шпиндель 30 станка. Шпиндель связан со счетчиком оборотов 43 парой зубчатых колес 42 и 41 с передаточным отношением 1:2. От шпинделя через ступенчатый вариатор 36 зубчатые колеса 4 и 7, червячную пару 5 и 6 и кониче­ скую шестерню 10 приводятся во вращение в разные стороны две конические шестерни 9, свободно посаженные на левой части ходо­

138

вого винта 12. Включением электромагнитных муфт 8 или 11 ходо­ вому винту сообщается соответственное правое или левое вращение. Ходовой винт 12, вращаясь, перемещает полугайку 13 и связанную с нею штангу 22 с раскладником 23 влево или вправо. Перемещение штанги с раскладником ограничивается двумя упорами 25, представ­ ляющими собою рейки. В требуемое положение упоры-рейки уста­ навливаются с помощью маховиков 28 через червячные передачи 26 и 27 и зубчатые колеса 24. При перемещении штанги 22 колодка с контактами 29 соприкасается с одним из упоров 25 и производит переключение электромагнитных муфт 8 и И , изменяя тем самым перемещение штанги с раскладником. Регулировка шага и длины раскладки осуществляется раздельно и независимо друг от друга.

Установка шага подачи в зависимости от диаметра наматыва­ емого провода осуществляется с помощью винтовой пары 31, изменя­ ющей передаточное отношение вариатора подач 36. Требуемый шаг подачи устанавливается по лимбу 37 через зубчатые колеса 32, 33, 34, 35. Кроме автоматического, на станке имеется еще и ручное реверсирование хода раскладника. Натяжение провода уста­ навливается тормозным устройством с помощью зубчатых колес 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21.

Конструктивно станки НС-14, НС-11 и НС-12 представляют собой однотумбовые столы, на которых укреплены головки станков, нагреватели (основные и дополнительные), блоки управления, натяжные устройства и подставки с паяльником. На станине под столом укреплены блок питания и распределитель. В головке станка смонтированы все основные кинематические узлы станка: передняя бабка, привод станка и механизм подачи.

9-6. Наладка станка НС-14

Перед наладкой необходимо обратить внимание на тщательное заземление станка, проверить подвод к водораспределителю шланга от водопроводной сети и шланга к канализации для стока охлажда­ ющей воды. При открытии крана водораспределителя вода проте­ кает через системы охлаждения основного и дополнительного нагревателей, шпинделя и пенала задней бабки. Эти узлы станка при включенном нагревателе должны иметь температуру не более

40—50" С.

Последовательность наладки станка следующая. На шкале «разгон» блока управления устанавливается время разгона в секун­ дах. Рукоятка перебора скоростей устанавливается в положение, соответствующее настраиваемому диапазону скоростей 0 100— 1200 об!мин или 500—66000 об!мин. Затем станок включается и при вращающемся шпинделе по шкале миллиамперметра с помощью ручки «скорость вращения» устанавливается заданная скорость вращения шпинделя. Станок выключается, с помощью вариатора устанавливается шаг подачи соответственно величине наружного диаметра наматываемого провода. В шпинделе закрепляется каркас

139