книги из ГПНТБ / Козырев А.В. Конструирование любительских магнитофонов

Вращающий момент, передаваемый фрикционной муфтой, для одной трущейся поверхности, как известно, равен:

где гг и г2 — соответственно внешний и внутренний радиусы фрикцион­ ного кольца.

В свою очередь Fr = D • \i для случая, когда сила, возникающая в результате углового перемещения измерительного рычага, равна

Подставляя значение сил, действующих в системе, в выражения (46)

ви увеличивается за счет трения ее о головку, поэтому приемный узел регулируют таким образом, чтобы сила натяжения в правой ветви была несколько больше, чем в левой. Величина силы натяжения в режи­ мах записи и воспроизведения обычно составляет примерно 0,9 Н ( ~ 90 гс). Регулировка силы натяжения сводится к изменению силы Е, что достигается регулировкой натяжения пружины / / (см. рис. 45).

90

Рассмотренная система автоматического регулирования" натяже­ ния ленты работает и при перемотке. При этом вращающий момент также изменяется в зависимости от количества ленты в рулоне, поддер­ живая почти постоянным ее натяжение. Изменением натяжения пру­ жины 11 (уменьшая ее усилие на подающей стороне и несколько увели­ чивая на приемной) достигается необходимая разница в силах, чем и обеспечивается ускоренная, перемотка. Натяжение ленты в режимах перемотки изменяется в несколько больших пределах, при этом сред­ нее значение силы натяжения выбирают равным 0,4—0,6 Н ( ~ 40—

А/

Рис. 46

60 гс). Точность поддержания постоянства натяжения ленты в рабочих режимах составляет несколько процентов.

Рассмотрим работу более простого в конструктивном отношении подающего узла магнитофона «KL-65X» фирмы «felefunken» (рис. 46). Лента, сматываемая с подающего узла, огибает штырь 5, который укреплен на конце измерительного рычага 2. При уменьшении силы натяжения пружина 1 переводит рычаг 2 в положение А и тормозная колодка 3 сильнее прижимается к боковой поверхности подкатушечкика 4. Натяжение ленты, а следовательно, ее давление на штырь 5 при этом увеличится и заставит конец рычага 2 вернуться в исходное поло­ жение Б. Если же натяжение ленты увеличится, то конец рычага 2 перейдет в положение В. Это приведет к ослаблению торможения ко­ лодкой 3. Натяжение ленты уменьшится, и конец рычага под действием пружины 1 перейдет снова в исходное положение Б.

На рис. 47, а показана еще одна простая конструкция подающего узла магнитофона «ТК248» фирмы «Grimdig», в котором реализовано регулируемое натяжение ленты. Узел представляет собой вариант ленточного тормоза (подробно будет рассмотрен ниже) и состоит из подкатушечника 4 и диска 7 с проточкой, укрепленных на свободно вращающейся в подшипнике 5 оси 6. Измеритель натяжения ленты состоит из штыря /, осуществляющего контакт с лентой, рычага 3,

91

вращающегося на оси 2, и возвратной пружины 8. Элементом, осуще­ ствляющим притормаживание диска 7, является капроновая нить, ох­ ватывающая проточку на его боковой поверхности. Один конец нити закреплен на рычаге 3, а второй через пружину 9 — на плате ЛПМ. Усилие пружины 9 в несколько раз превышает усилие пружины 8. Взаимное расположение измерительных рычагов, осей боковых узлов и направление охвата нитями дисков 7 показано на рис. 47, б.

Рис. 47

Нетрудно видеть, что при изменении натяжения ленты изменяется положение измерительных рычагов, приводящее к затягиванию или отпусканию тормозных петель. Этим достигается необходимая стаби­ лизация натяжения ленты. В таком устройстве петля из капроновой нити также выполняет роль тормозов.

Конструктивные особенности подающих и приемных узлов. Незави­ симо от используемого принципа работы узла, наличие радиального и торцевого биений неизбежно приводит к возникновению возмущающих сил, действующих на ленту, в такт с вращением катушки. Поэтому де­ тали приемного и подающего узлов необходимо изготовить с минималь­ ными биениями, чтобы их величина не превышала 0,01—0,02 мм. Чистота обработки посадочных и сопряженных поверхностей должна быть не ниже у 8. В качестве материалов подкатушечников, дисков и т. д. используют различные пластмассы (АГ-4, аминопласт, капрон, капролон, полистирол). Их можно изготовить также из алюминиевых сплавов В-95, Д-16 и т. д. При проектировании весочувствительных муфт для подкатушечника следует использовать материалы с минималь­ ным удельным весом. В качестве подшипников следует использовать

92

или подшипники скольжения, или шарикоподшипники. Последние целесообразно применять в подающих и приемных узлах, работающих по принципу замкнутых следящих систем. В приемных и подающих узлах современных бытовых магнитофонов наиболее широкое распро­ странение получили самосмазывающиеся подшипники скольжения, вы­ полненные из бронзографита и железографита. Оси узлов изготавли­ вают из стали марок Ст.45, ХВГ и т. д. с последующей закалкой. Особое внимание надо обратить на чистоту обработки поверхности осей, которая должна быть не ниже V Ю—12. Отдельные детали подающе­ го и приемного узлов закрепляют на осях путем запрессовки или при помощи стопорных винтов и пружинящих шайб. В качестве фрик­ ционного материала используют фетр, кожу, фрикционит и т. д.

Тормозные устройства

Для остановки ленты подающий и приемный узлы снабжаются тормозными устройствами.

Под остановкой ленты в общем случае следует понимать:

—натяжение ленты при обесточенном ЛПМ, т. е. в режиме «Стоп» (так называемое торможение «покоя»). Торможение «покоя» исключает провисание ленты, облегчает ее зарядку, предотвращает случайное разматывание ленты, если один из ее концов не заправлен в приемную катушку; .

—немедленную остановку ленты при выключении ЛПМ (торможе­ ние «остановки»).

При простом выключении электродвигателей ЛПМ их роторы и дру­ гие детали по инерции продолжают вращаться. Рулон ленты при этом раскручивается, лента путается и образует петли. Особенно это сказы­ вается при перемотке ленты в прямом и обратном направлениях. В ря­ де конструкций на тормозные устройства возлагаются функции регули­ руемого или постоянного подтормаживания подающего узла для обес­ печения необходимого натяжения ленты.

Тормоз «покоя» и тормоз «остановки» в большинстве конструкций представляет собою одно и то же устройство. Но встречаются меха­ низмы, в которых имеются две тормозные системы, выполняющие раз­ дельно свои более узкие функции.

В трехмоторных ЛПМ ленту останавливают путем торможения ро­ торов электродвигателей подающего и приемного узлов, а в одномо­ торных и двухмоторных конструкциях — за счет торможения самих подающего и приемного узлов.

Рассмотрим требования, которые предъявляются к тормозным устройствам. Тормоз «покоя» должен обеспечить такую величину силы натяжения ленты, при которой предотвращается ее провисание при за­ ряженном ЛПМ. Момент торможения «покоя» выбирается таким, чтобы натяжение ленты при вытягивании ее в начале рулона при за­ рядке не было слишком большим, так как чрезмерное натяжение

93

приводит к неудобству зарядки и может вызвать недопустимое растя­ жение ленты.

не превышало 1,0—1,5 Н (—100—150 гс). Желательно, чтобы тормоза срабатывали автоматически при обесточивании ЛПМ.

Тормоз «остановки» при выключении ЛПМ должен в течение при­ мерно 2—3 с перевести ленту из положения максимальной скорости перемотки в неподвижное состояние независимо от направления движе­ ния. При этом не должны возникать обрывы, петли, а натяжение ленты не должно превышать определенной величины, обусловленной оста­ точными деформациями ленты.

Необходимая величина тормозящих моментов Мт при этом зависит от скорости вращения и момента инерции обоих вращающихся узлов, включая рулон с лентой, подкатушечннк и т. д., и должна быть не мень­ ше вращающего момента М, создаваемого приемным пли подающим узлами, т. е. Мт > М.

Для нормальной работы тормозных устройств нужна определенная последовательность их включения. Нужно, чтобы первой тормозилась катушка того узла, с которого лента сматывается. Наматывающая катушка останавливается натяжением ленты. Такая последовательность работы исключает образование петель. Включение тормозных устройств должно быть согласовано с моментом отвода прижимного ролика от ведущего вала.

Торможение можно осуществить электрическим и механическим способами.

При электрическом торможении выключают питание электродвига­ телей и на их обмотки на короткое время подают постоянное напряже­ ние. Электрическое торможение синхронных электродвигателей также осуществляется путем реверсирования двигателя на короткое время и подключением после обесточивания параллельно его обмотке резисто­ ра небольшой величины. В одномоторных конструкциях электрическое торможение может быть реализовано путем введения в подающий и приемный узлы специальных индукционных тормозов. Однако любые схемы электрического торможения не обеспечивают торможения «по­ коя», поэтому в конструкцию приходится дополнительно вводить меха­ нические тормоза. Этим объясняется тот факт, что электрический спо­ соб торможения нашел ограниченное применение в бытовых магнито­ фонах.

Механическое торможение происходит с помощью фрикционных тормозов, которые при помощи пружины или рычагов воздействуют на подкатушечники или тормозные диски подающего и приемного узлов. Механические тормоза выполняют, как правило, одновременно как торможение «покоя», так и «остановки». Управлять тормозами можно чисто механическим способом за счет отвода их от подающего и прием­ ного узлов посредством тяг, тросов и рычагов при рабочих или вспомо-

94

гательных режимах. Возможно и электромеханическое управление, при котором воздействие на тормоз производится электромагнитом. Электромеханическое управление в ряде случаев усложняет и удоро­ жает конструкцию, но позволяет осуществить торможение при случай­ ном обесточивании механизма.

Если для управления прижимным роликом в конструкции исполь­ зуется электромагнит, он одновременно может управлять и тормоза­ ми. В ЛПМ нашли наиболее широкое распространение ме­ ханические ленточные и ры­ чажные тормоза.

Ленточные тормоза. Кон­ струкцию ленточного тормоза разберем на примере тормозов магнитофонов «МАГ-59», «Тембр» (рис.48). Такой тормоз состоит из тормозного бараба­ на / (в данной конструкции это подкатушечник) и металличе­ ской ленты 2 с фрикционной прокладкой 3. Металлическая лента одним концом закрепле­ на на кронштейне 4, а дру­ гим — на тяге 5, которая

вает электромагнит и посредством рычага отводит тягу 5 и тормозную ленту от тормозного барабана. При выключении или изменении режима работы электромагнит обесточивается, пружина 6 перемещает тягу 5 и тормозную ленту к тормозному барабану. В принципе возможно и чисто механическое управление данным тормозом.

Ленточные тормоза регулируются таким образом, чтобы при вра­ щении тормозного барабана по часовой стрелке его торможение было незначительным и вызывалось лишь небольшим трением за счет натя­ жения пружины 6, а при вращении тормозного барабана в противопо­ ложную сторону степень торможения соответственно возрастала. Обычно разница в степени торможения должна быть равна 3. Степень торможения меняется при изменении направления вращения тормоз­ ного барабана вследствие того, что меняется сила натяжения пружины 6. Если сила натяжения пружины равна FT, то при вращении тормозного барабана по часовой стрелке она уменьшается до FT — FT • е^а, а при изменении направления вращения увеличивается до

FT + F7 • е»«

95

где а — угол обхвата тормозной лентой барабана;

j.1 — коэффициент трения между фрикционной прокладкой на тор­

D— диаметр тормозного барабана, см.

ВЛПМ ленточные тормоза устанавливают на подающем и прием­ ном узлах по схеме рис. 49. В этом случае независимо от режима работы

транение и в одномоторных конструкциях, где выполняют дополнитель­ ные функции подтормаживания подающего или приемного узла для создания натяжения ленты. Разновидность ленточного тормоза — рассмотренный выше тормоз в виде петли из капроновой нити (см. рис. 47).

К некоторым недостаткам ленточных тормозов относится их боль­ шая чувствительность к изменению коэффициента трения при попа­ дании на фрикционную поверхность или на поверхность барабана масла, грязи, а также вследствие износа фрикционной поверхности.

Рычажные тормоза. В одномоторных конструкциях наиболее широ­ ко применяются фрикционные тормоза рычажного типа. Это рычаг или система рычагов, на концах которых укреплены фрикционные прижимы. В рабочих режимах фрикционный" прижим рычагами или тягами непосредственно или через промежуточный электромагнит отводится от тормозного барабана. В режиме «Стоп» под действием возвратной пружины он прижимается к боковой поверхности тормоз­ ного барабана, останавливая его. Фрикционный прижим можно непод­ вижно укрепить на конце рычага или установить на подвижной колодке . или пластине. Его выполняют и в виде вращающегося ролика с поверх­ ностью из фрикционного материала. Поэтому рассматриваемые виды тормозов называют еще колодочными или роликовыми.

При конструировании рычажных тормозов следует обратить внима-. ние на их расположение по отношению к тормозному барабану. Следует различать остановку тормоза на «прижим» и на «заклинивание». В пер­ вом случае степень торможения остается неизменной, во втором она меняется в зависимости от направления вращения узла.

96

Рассмотрим конструкцию рычажных тормозов колодочного типа магнитофона «Комета МГ-201» (рис. 50). Фрикционные прижимы в виде резиновых трубок укреплены на подвижных колодках / и 7, которые шарнир но соединены с рычагами 3 и 5. Эти рычаги могут поворачивать­ ся в небольших пределах относительно осей 2 и б. В рабочих режимах толкатель 8 нажимает на рычаги 3 и 5, которые поворачиваются и от-

Рис. 50

водят колодки с прижимами от боковой поверхности подкатушечников. При остановке механизмов толкатель 8 освобождает рычаги, которые под действием пружины 4 поворачиваются и прижимают колодки к подкатушечникам. Так как тормоза смещены относительно центров осей подающего и приемного узлов, то при вращении приемного (пра­ вого по рисунку) узла против часовой стрелки боковая поверхность подкатушечника несколько отжима­ ет колодку и проскальзывает отно­ сительно резинового прижима. При вращении по часовой стрелке боко­ вая поверхность этого же подкату­ шечника подхватывает резиновый прижим и стремится повернуть ко­ лодку, в результате происходит за­ клинивание и- узел останавливается более резко.

Работа тормоза подающего узла (левого по рисунку) отличается только тем, что проскальзывание проис­

ходит при вращении узла по часовой стрелке, а торможение — при вращении против часовой стрелки.

В тех случаях, когда из конструктивных соображений установить тормоз на заклинивание затруднительно, для изменения степени тормо­ жения в зависимости от направления вращения используют колодоч­ ные тормоза, показанные на рис. 51 (магнитофон «ТК23» фирмы «Grundig»). В таком тормозе кроме колодки с фетровым вкладышем/ на рычагах прижима укреплены лепестки 2 из эластичной пластмассы

или резины. При вращении узла по часовой стрелке этот лепесток принимает положение, показанное пунктиром, и заклинивает его. При вращении против часовой стрелки лепесток выпрямляется и не ме­ шает вращению бокового узла. Такой тормоз исключает провисание ленты при выключенном механизме и обеспечивает удобную заправку ленты в катушку, так как она легко вращается по ходу движения ленты.

Преимущество колодочных тор­ мозов— малый ход растормаживания, недостаток — повышенное ра­ диальное давление на оси подаю­ щего и приемного узлов.

На рис. 52 приведена конст­ рукция тормоза колодочного типа магнитофона «Яуза-5». Фрикцион­ ный прижим (кожа, резина) прикле­ ен к пластинчатой пружине 1, за­ крепленной на вращающемся во­ круг оси кулачке 2. Для регулиров­ ки тормоза основание, на котором

закреплена ось кулачка, имеет паз и может перемещаться (при регули­ ровке) относительно винтов 3 и 4. При торможении подающий и при­ емный узлы, установленные на качающихся рычагах, подводятся к фрикционному прижиму. В такой конструкции радиальное давление на тормозной барабан или подкатушечник получается меньше, а тор­ можение — более плавным. Основной его недостаток — это неизмен­ ная степень торможения при изменении направления вращения узла.

Рис. 53

Другой недостаток — пружинящее свойство скобы, на которой укреп­ лен прижим, не позволяет использовать его в механизмах, работающих с катушками больших размеров, так как моменты инерции вращающих­ ся масс подающего и приемного узлов при этом увеличиваются. Жест­ кое же закрепление фрикционного прижима может вызвать заклини­ вание и его деформацию.

На рис. 53 приведена конструкция роликового тормоза, исполь­ зуемая в магнитофонах «4000», «4400» фирмы «Uher». Работа его ана-

98

логична колодочному тормозу (см. рис. 50). Торможение осуществляется роликами с обрезиненной поверхностью, вращающейся в специаль­ ных рычагах-держателях 6 и 8. Рычаги, могут поворачиваться относи­ тельно осей 5 и 9. Срабатывают тормоза под действием возвратных пружин 2 и 3. Управление тормозами осуществляется фигурной плас­ тиной 7, перемещаемой рычагами органов управления магнитофона. Торможение происходит за счет деформации резиновой поверхности роликов / и 4 при обкатывании их по тормозным барабанам и сил тре­ ния в подшипниках. Для самоустановки и мягкого торможения под­

тофона. На загнутые концы рычага иногда надевают резиновые труб­ ки или приклеивают фетр.

Так как скорость ленты в кассетных магнитофонах равна 4,76 см/с, в ряде моделей тормоза отсутствуют вообще, а остановка ленты осуще­ ствляется за счет сил трения в подшипниках.

Рассмотрим конструкцию тормоза «Временный стоп». Это рычажный тормоз механически связанный с клавишей, кнопкой или рычагом «Временный стоп». На конце рычага закреплен фрик­

В качестве материалов тормозных барабанов используют в бытовых магнитофонах пресс-порошки различных марок, капролон. В люби­ тельских условиях их можно выполнить из алюминиевых сплавов АМц, Д-16, В-95, стали различных марок и т. д. Рабочая поверхность тормозного барабана должна иметь чистоту обработки не ниже V 7 и радиальное биение не более 0,02—0,05 мм. Тормозные барабаны за­ крепляют на осях узлов при помощи шпонок, стопорных винтов. В слу­ чае ленточных тормозов диаметр барабана обычно выбирают равным 60—100, ширину — 15—20 мм. Тормозную ленту изготавливают из пружинной листовой стали марок 65Г, У8, пластинчатой бронзы