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

применяют многоскоростные двигатели. В конструкции с косвенным приводом для этой же цели также используют многоскоростные двига­ тели или передачи с переменным коэффициентом редукции. В первом случае конструкция упрощается.

По роду работы различают ведущие узлы, работающие только в горизонтальном или в любом положении. Последние отличаются на­ личием дополнительных подпятников на валу двигателя или на веду­ щем валу, ограничивающих перемещение их в осевом направлении.

По конструктивному исполнению ведущие узлы выполняют в виде независимых или встроенных. Независимый узел — это отдельный, законченный в конструктивном отношении узел, на котором располо­ жены все детали, включая двигатель, прижимной ролик и т. д. Такие узлы обладают рядом эксплуатационных удобств: возможно быстро заменять узлы, ремонтировать и чистить. Поэтому они нашли распростра­ нение в основном в профессиональной аппаратуре. К недостаткам неза­ висимых конструкций относятся большие габариты, масса и стоимость. В качестве примера на рис. 18 приведена конструкция незаьисимого узла с непосредственным приводом магнитофона «Revox-G36».

Если отдельные элементы ведущего узла укреплены на панели механизма, то конструкция называется встроенной или рассредоточен­ ной. Такие конструкции нашли наибольшее применение в бытовых магнитофонах.

Конструкции ведущего вала и ведущего узла. Скорость ленты в основ­

При непосредственном приводе диаметр ведущего вала однозначно определяется скоростью вращения двигателя. Минимальный диаметр ведущего вала, при котором удается осуществить стабильное движение ленты, не менее 2 мм. При малом диаметре ведущий вал не только ока­ зывается механически слабым и подверженным изгибу, но при этом мо­ жет возрасти коэффициент детонации от так называемого «нагара», образующегося на ведущем валу вследствие появления на нем продуктов износа ленты. При уменьшении диаметра ведущего вала и конечной точности его изготовления стабильность скорости ленты уменьшается.

Конструктивно ведущий вал непосредственного привода выполня­ ется в виде различного рода насадок. Известна конструкция двига­ теля, например ДМ-2, в которой ведущий вал—продолжение вала дви­ гателя. Чтобы избежать шлифующего действия рабочего слоя ленты, если вал двигателя является ведущим валом, его выполняют из высоко­ качественных сталей с последующей закалкой.

Ведущий вал, выполненный в виде насадки, позволяет с односкоростным двигателем иметь несколько скоростей ленты (применяя насадки разных диаметров) и использовать двигатели с любым диамет­ ром вала. Последнее позволяет избежать переделки вала двигателя.

50

Насадки из немагнитных материалов исключают случайное намаг­ ничивание ленты за счет импульсов тока, возникающих при включении и отключении двигателя. Часто сменные насадки устанавливают и на ведущем валу косвенного привода. Это позволяет иметь дополните/гьную высокую скорость ленты, а в ряде простейших конструкций обой­ тись без переключателя скоростей.

Насадки изготавливают из высококачественных легированных ста­ лей марок ХВГ, У8А, СТ45 и др. с последующей закалкой. Исполь­ зуют и нержавеющие стали марок 2X13, 4X13, Х18Н9Т, Х18НШ и другие. Для придания насадке большей жесткости ее заготовку необхо­ димо закалить до твердости HRc 35—60 в зависимости от сорта стали и прошлифовать. Выполнять ведущие насадки необходимо с защит-

1111 , Накатка

Рис. 17

ным покрытием, например износостойким хромом. После покрытия ну­ жно произвести чистовую шлифовку до чистоты не нвдке у 9- Поли­ ровать насадку не следует, так как при этом может возникнуть овальность. Точность изготовления рабочего диаметра насадки опре­ деляется допуском на номинальную скорость ленты. Насадка должна фиксироваться без люфта и закрепляться при помощи стопорных вин­ тов на валу двигателя.

Сменные насадки (в виде втулки) выполняют легкосъемными и в то же время при установке их не должно быть люфта. Для этого внутреннее отверстие насадки необходимо выполнить с допуском не более + 1,5-=-2 мкм, а сопряженный диаметр с допуском —2 -Ь 4 мкм. Крепится такая насадка при помощи гайки. На основании насадка фиксируется либо за счет трения, либо при помощи шлица или вы­ ступа. К недостаткам сменных насадок относится возможность обра­ зования люфтов при частой их смене.

Эксцентриситет насадок диаметром 3—4 мм не должен превышать 1—2 мкм. Для достижения такой точности насадку необходимо про­ шлифовать непосредственно в подшипниках двигателя. Чтобы тонкие насадки не прогибались, длина их рабочей части должна быть лишь немного больше ширины прижимного ролика.

Конструкция съемной насадки показана на рис. 17, о, несъемной —

51

крытого, полузакрытого и закрытого типов. Примером конструкции от-

52

крытого типа является узел ведущего вала магнитофона «Комета МГ-201» (рис. 19), полузакрытого — узел магнитофона «Днепр-11» (рис. 20). Конструкции закрытого типа характеризуются тем, что маховик охва­ тывается кронштейном с двух сторон. На рис. 21, а показана конструк­ ция закрытого типа, кронштейн которой выполнен в виде отдель­ ной детали. На рис. 21, б приведена конструкция узла ведущего вала закрытого типа, примененная в кассетном магнитофоне «ТС-50» фирмы «Sony». Здесь верхний подшипник закреплен на плате механиз­ ма, а нижний—на пластине, которая крепится к плате при помощи винтов и стоек.

Выбор конструкции узла ведущего вала определяется типом пере­ дачи, массой маховика, а также такими конструктивными соображе­ ниями, как общая компоновка механизма, его ремонтопригодность, технологичность и т. д. Например, при использовании ременной пере­ дачи целесообразно применять открытую конструкцию. Она позволяет заменять пассик, не разбирая узла, более технологична, проста, удобна в сборке и разборке. К недостаткам открытой конструкции относится ее увеличенный размер в осевом направлении. Открытую и полузакрытую конструкции выбирают при сравнительно небольших маховиках массой до 1,5 кг. Если масса маховика больше, желательно использовать закрытые конструкции. Когда одна из частей закрытой конструкции является платой механизма, габариты ее существенно

струкции может служить узел ведущего вала магнитофона «Романтик» (рис. 22). Еще лучшие результаты можно получить, если отверстие в верхнем подшипнике выполнить в виде призмы так, чтобы ведущий вал в рабочем режиме соприкасался с ним частично или по всей длине. Такой подшипник изготавливают обычно из пластических материалов,

«EL3585» фирмы «Philips» (рис. 23). Ведущие валы закрытого типа ши­ роко используются в магнитофонах, предназначенных для работы в

53

любом положении. Для этого с двух концов ведущего вала устанавли­ вают пружинящие пластинки, исключающие перемещение вала в осевом направлении. Примером такой конструкции являются узлы ве­ дущего вала магнитофонов «Яуза-20»; «4000», «4400» фирмы «Uher»; «Х4»,

«Х5» фирмы «Akai» (рис. 24).

Изготавливают ведущие валы из тех же материалов и по той же тех- | нологии, что и ведущие насадки. Ведущие валы, работающие с узкими при­ жимными роликами, очень часто имеют микрошероховатую поверхность. Вы­ сота микронеровностей лежит в преде­ лах 0,5—1 мкм при количестве высту­

пов на квадратный сантиметр от 300000 Рис. 22 до 1 500 000. Увеличение высоты мик­

ронеровностей до 5 мкм недопустимо, так как это приводит к загрязне­ нию поверхности ведущего вала и к увеличению скольжения ленты. Кроме того, такая поверхность становится слишком грубой и может повредить ленту. Микронеров­ ности можно создать пескоструй­ ной обработкой ведущего вала.

Основноетребование,предъяв­ ляемое к маховику,— получение максимального стабилизирующе­ го эффекта при минимальной массе и размерах. Чем больше момент инерции, тем выше ста­ билизирующее свойство махови­ ка, хотя при этом и ухудшаются пусковые характеристики меха­ низма. Чтобы облегчить маховик, металл, находящийся вблизи его оси, удаляют, так как он мало влияет на момент инерции. Мо­ мент инерции маховика опреде­ ляется в основном только тяже­ лым ободом. Связь между момен­ том инерции маховика / м и его

54

где а и b — ширина и высота обода, м;

р — плотность материала маховика, кг/м3 .

Маховик — это цилиндр, внешнюю поверхность которого можно использовать в качестве шкива ременной или диска фрикционной передачи. Однако чаще на маховике имеется специальный борт мень­ шего диаметра для сцепления с той или иной передачей. В этом случае стабилизирующее свойство маховика используется полнее, так как мгновенное изменение вращающего момента на малом диаметре стаби­ лизируется моментом инерции вынесенной массы на большом диаметре.

Рис. 24

' Как и ведущий вал, маховик следует изготавливать с минималь­ ными радиальными и торцевыми биениями. Его'радиальное биение относительно ведущего вала не должно превышать 2—10 мкм. Длина его посадочного места должна составлять не менее 3—5 диаметров ведущего вала. Маховики изготавливают из стали марок Ст. 20, Ст. 45. Диаметр маховика большинства бытовых магнитофонов не превышает 100—150 мм, а масса — 0,5—1,5 кг. В кассетных магнитофонах диаметр маховика обычно равен 40—50мм, а масса—50—100г. В них маховик желательно изготавливать из материала с большим удельным весом (латунь, бронза и т. д.). Внешнюю поверхность маховика необходимо прошлифовать. Чистота обработки должна быть не ниже V8 . Кроме того, маховик нужно тщательно отбалансировать. Необходимо про­ изводить как статическую, так и динамическую балансировку.

Маховик закрепляют на ведущем валу путем запрессовки (в от­ крытых или разборных закрытых и полузакрытых конструкциях), а также при помощи цанговых зажимов, шлицевых шайб, гаек и контр­ гаек. Крепление маховика при помощи стопорных винтов и шпонок нежелательно.В кассетных магнитофонах маховик крепится на ве­ дущем валу путем запрессовки. Кронштейны ведущего узла изготав­ ливают из силумина, сплавов В-95, В-16 и т. д.

55

В ведущих узлах используются как подшипники скольжения, так и подшипники качения. Предпочтение, как указывалось, следует от­ давать последним. Однако наибольшее распространение в бытовой аппаратуре получили самосмазывающиеся подшипники скольжения в обычном и самоустанавливающемся исполнении. В качестве материала для них используются бронзографит и железографит. Для нормальной работы самосмазывающихся подшипников в течение длительного срока чистота обработки шеек вала должна быть не ниже V 10—12.

Шарикоподшипники повышенных классов точности целесообразно применять в аппаратах высших классов и магнитофонах с автономным питанием.

Следует отметить также особенности конструкции подпятника ве­ дущего вала. Для уменьшения момента трения подпятник должен иметь сферическую форму. В качестве подпятника можно использовать шарик от шарикового подшипника, специальный наконечник, запрессованный в конец вала, либо придать ему сферическую форму (рис. 25). Основное требование, предъявляемое к подпятникам,—высокие твердость и чис­ тота обработки рабочей поверхности. Твердость подпятника и опоры дол­ жна быть не ниже HRc50—60. Их изготавливают из инструментальных сталей марок У8А, ХВГ, Р18 и т. д. Рабочие поверности обрабатывают до чистоты V10—12. В кассетных магнитофонах, где масса маховика невелика, широко применяют опоры из фторопласта. Ведущие узлы, работающие в любом положении, имеют валы, концы которых обра­ ботаны под полусферу. Материалом пружинящих подпятников может служить листовая сталь или бронза.

Для стабильной и надежной работы ведущего узла необходимо исключить попадание в подшипники продуктов износа ленты, пыли и грязи. Для этого на ведущий вал обычно насаживают кольцо из фторопласта, полиуретана (рис. 26) или, в крайнем случае, тексто­ литовую или фетровую шайбу.

Конструкция прижимного ролика. Узел прижимного ролика состо­

оси, укрепленной на плате ЛПМ, или на кронштейне ведущего узла. К прижимному ролику предъявляются следующие требования: мини­ мальное радиальное биение относительно оси вращения, однородность

56

и равномерность эластичного слоя, отсутствие перемещения в верти­ кальном направлении, жесткость конструкции. Конструкция самоуста­ навливающегося ролика должна обеспечивать установку его поверх­ ности строго параллельно ведущему валу. При рабочем ходе ролик прижимается к ведущему валу тягой клавиши управления или электро­ магнитом через развязывающую пружину. При выключении механизма ролик должен быть отведен от ведущего вала. Отвод ролика обеспе­ чивается возвратной пружиной. При неработающем механизме ролик

должен быть также отведен от ведущего вала, так как иначе не только усложняется заправка механизма лентой, но и возникает опасность образования на поверхности ролика углублений, вызванных остаточ­ ными деформациями эластичного слоя, что может вызвать неравно­ мерность движения ленты. Расстояние, на которое ролик должен отводиться от ведущего вала при неработающем механизме, опреде­ ляется удобством заправки и составляет 5—10 мм. Иногда узел прижимного ролика выполняют таким образом, что он не только от­ водится от ведущего вала,' но и перемещается вниз, освобождая доступ к ленте при ее заправке.

Часто прижимной ролик соединяют с рычагом «Временный стоп». Нажав на этот рычаг, отводят ролик от ведущего вала, остановив тем самым движение ленты при работающем механизме. Рычаг

57

«Временный стоп» можно выполнить с самоблокировкой (фикса­ цией), для выключения которой необходимо повторное его нажатие. Ес­ ли ролик подводится к ведущему валу электромагнитом, ленту кратко­ временно останавливают, обесточив электромагнит. Для этого питание

Простейшая конструкция самоустанавливающегося ролика—ро­ лик с однорядным шарикоподшипником, установленный симметрично по ширине ленты. За счет торцевого качания наружной обоймы под­ шипника ролик может самоустанавливаться по отношению к ведущему валу.

На рис. 28 приведена конструкция самоустанавливающегося роли­ ка магнитофона «Комета МГ-201». Здесь прижимной ролик 3 свободно вращается на оси 4. Самоустановка ролика по отношению к ведущему валу 5 происходит за счет того, что рычаг 2 имеет люфт относительно оси /. Развязка прижимного ролика обеспечивается пружиной 6.

Типовая конструкция узла прижимного ролика кассетного магнито­ фона приведена на рис. 29 (магнитофон «ТС-50» фирмы «Sony»). При­ жимной ролик установлен на рычаге управления совместно с магнит­ ной головкой.

63

Если ленту «ведет» резиновая поверхность ролика, высота эластич­ ного слоя должна быть в 1,5—2,5 раза больше ширины ленты, т. е. 10—15 мм. Увеличение высоты ролика, с целью улучшения его сцепле­ ния с ведущим валом, целесообразно до определенных пределов, так как при слишком высоком ролике уменьшается удельное давление, а также сказывается в большей мере искажение его формы, например, конусность. В кассетных магнитофонах высоту ролика выбирают рав­ ной 4,5—5 мм. В кассетных магнитофонах при увеличении высоты ро-

0/3

Рис. 29

лика приходится увеличивать высоту вылета тонкого ведущего вала, что нежелательно.

Если ленту «ведет» поверхность ведущего вала, то высоту эла­ стичного слоя выбирают равной ширине ленты или несколько ниже.

Выбор диаметра ролика более произволен. Обычно он составляет 12—20 мм для бытовых конструкций и 30—40 —для профессиональ­ ных. Эластичное кольцо ролика большего диаметра меньше подверга­ ется износу. Частота вращения прижимного ролика зависит от его диаметра. При малом диаметре она приближается к частоте вращения ведущего вала. Если используются подшипники качения, это Может привести к увеличению шума.

Основание ролика обычно изготавливают из материалов, обладаю­ щих хорошим сцеплением с резиной, полиуретаном, например, латуни ЛС59-1, бронзы разных марок, алюминиевых сплавов В-95, Д-16. В качестве эластичного материала применяют резины марок Н068-1,

59