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

В качестве привода подающего и приемного узлов в трехмоторных конструкциях можно использовать специально разработанные для маг­ нитофонов двигатели ДПА-У1, ДПА-У2, ДПА-010/5-4 с внутренним ротором и двигатели с наружным ротором типов ДПН-1, ДПН-2, ДПН-3. Торцевая часть ротора двигателей последних типов служит посадочным местом и имеет штырь с ребрами для сцепления с катушкой. Кроме этого, двигатели ДПН-1, ДПН-2 и ДПН-3 снабжены ленточны­

ми тормозами, т. е. являются закон­ ченными в конструктивном отноше­ нии узлами. Эти двигатели имеют небольшие габариты, массу и более экономичны. В своих конструкциях радиолюбитель может использовать и другие асинхронные двигатели, предварительно «смягчив» их меха­ ническую характеристику. Для это­ го достаточно сточить один торец «беличьей клетки» ротора или заме­ нить его на ротор, изготовленный из чугуна или стали.

Подающие и приемные узлы с косвенным приводом. Конструкция узлов с постоянным моментом вращения. Узел в этом случае представ­ ляет собой свободно вращающийся на оси подкатушечник, момент вра­ щения которому передается от ведущего (или дополнительного в двух­ моторных конструкциях) двигателя через фрикционную или ременную систему передачи. В систему передачи вводится дисковая фрикцион­ ная муфта, работающая с проскальзыванием, с сухим трением.

Типовая конструкция такой муфты — это два свободно вращающих­ ся на оси диска. Ведущему диску передается усилие от двигателя или от промежуточного элемента системы передачи вращения, а ведомый посредством фрикционного сцепления передает момент вращения по­ дающему или приемному узлу. Между дисками расположена фрикци­ онная прокладка. Упрощенный чертеж такой муфты показан на рис. 37. Механическая связь между ведомым / и ведущим 3 дисками осуществля­ ется за счет сил сухого трения, возникающих между фрикционной прокладкой 2 и дисками. В процессе работы узла происходит проскаль­ зывание ведомого диска 1 по отношению к ведущему 3. Фрикционную прокладку выполняют в виде кольца из фетра, кожи или из другого материала с большим коэффициентом трения и обычно наклеивают на один из шкивов.

Величина момента, передаваемого такой муфтой, при одной трущей­ ся поверхности равна:

где Q — сила осевого Давления, Н, (гс);

гс р — средний радиус фрикционного кольца, равный

_ ~ ri + гг

80

r i и r2 — соответственно его внешний и внутренний радиусы, см; [I — коэффициент трения.

Необходимая сила осевого давления создается за счет пружины 4, прижимающей один диск к другому. Регулируя сжатие пружины, можно изменять силу осевого давления и соответственно величину передаваемого момента.

Соотношение между внутренним и внешним радиусами обычно состав­ ляет 0,6—0,8. Увеличивать ширину фрикционного кольца нежелатель­ но из-за неравномерного распределения осевого давления, приводя­ щего к неравномерному износу кольца. При уменьшении же ширины уве­ личивается удельное давление на кольцо, что также ускоряет его износ.

Подающие и приемные узлы, работающие с постоянным моментом, в настоящее время наиболее широко применяются в кассетных и носи­ мых магнитофонах, работающих в любом положении. Объясняется это тем, что корпус кассеты отделяет рулон ленты от механизма, по­ этому использовать следящие системы затруднительно. Кроме этого, условие работы в любом положении не позволяет применять весочувствительные муфты.

В таких конструкциях, как указывалось, изменение радиуса на­ мотки ленты соответственно приводит к изменению ее натяжения. Следует отметить, что по рассмотренной схеме строится приемный узел таких магнитофонов. Подающий узел в рабочем режиме для натя­ жения ленты подтормаживается тем или иным фрикционным способом. В режиме перемотки ему передается постоянный момент вращения от двигателя через ременную или фрикционную передачу.

Приемный узел с постоянным моментом вращения можно выполнять с управляемой фрикционной муфтой. Посредством рычагов или тяг изменяют степень натяжения пружины, создающей силу осевого дав­ ления, что приводит к изменению величины передаваемого момента. При этом можно применить жесткое сцепление (без проскальзывания) ведомого и ведущих дисков, что бывает необходимо для увеличения момента вращения в режимах перемотки при передаче его по последо­ вательной схеме. Но конструкция таких муфт значительно сложнее. Большее распространение получила параллельная схема передачи вращения в режиме перемотки. В этом случае момент вращения прием­ ному узлу передается по дополнительной параллельной ветви, рабо­ тающей без проскальзывания. В результате управление ЛПМ полу­ чается проще.

В конструктивном отношении рассмотренные подающие и прием­ ные узлы выполняют как в виде встроенных, так и в виде независимых конструкций. В первом случае фрикционные муфты входят в состав системы передачи движения.

Примером узла независимой конструкции, работающего с постоян­ ным моментом вращения, служит приемный узел кассетного магнито­ фона «ТС-50» фирмы «Sony»(pHC. 36, а). Момент вращения от ведущего

81

двигателя посредством фрикционной передачи поступает на обрезиненный диск 8, свободно вращающийся на оси 7 шпинделя кассеты. Усилие от диска 8 диску 10 передается через фетровую прокладку, наклеенную на диск 8. Сцепление диска 10 с осью 7 происходит за счет фигурного выреза в диске 10 и фигурной гайки 12. С ее помощью регулируют силу осевого давления, создаваемого пружиной 9. Диск 10 прижимается к фетровому кольцу гайкой 11. В конструкции

простейшего подающего узла, обеспечи­ вающего только натяжение ленты, используемая в кассетном маг­ нитофоне «Incis». Это ось со шпинделем, вращающаяся в подшип­ нике. Натяжение ленты происходит за счет силы трения, возникающей между платой механизма, плоской пружиной, фетровым кольцом и шайбой, закрепленной на оси. Обратная ускоренная перемотка в этом магнитофоне не предусмотрена. Примером встроенной конструкции может явиться приемный узел магнитофона «ТС-100» фирмы «Sony» (рис. 39). Почти такую же конструкцию имеют соответствующие узлы магнитофонов «Десна», «EL-3302» фирмы «Philips» и т. д. Момент вращения приемному узлу передается через ременную передачу, ко­ торая одновременно передает вращение и ведущему узлу. В рабочем режиме при намотке ленты рычаг 2 вводит в зацепление с пассиком ведущий шкив 8 фрикционной передачи, свободно вращающийся на оси 4. Ведомый ролик 5 входит в данном режиме в контакт с обрезиненной поверхностью диска шпинделя приемного узла 3. Момент вращения ролику 5 передается за счет силы трения между диском 7, укрепленным на оси 4, и фетровой прокладкой, наклеенной на шкив 8. Необходимая сила осевого давления создается пружиной 6.

В режиме ускоренной перемотки вперед рычаг 2 отводит ролик 5 от обрезиненной поверхности диска приемного узла. Момент враще­ ния приемному узлу передается по параллельной ветви через дополни­ тельную фрикционную передачу—диск / (на рис. 39 показан условно), работающий без проскальзывания.

Примером аналогичной конструкции, но работающей в системе фрикционной передачи, может служить приемный узел магнитофона «EL-3585» фирмы «Philips» (рис.40). В нем муфта проскальзывания и про-

82

0W

Рис. 40

кольцу 2, закрепленному на диске 8, свободно вращающемся на втулке 6. На ней неподвижно закреплен (запрессован) ведомый диск 4, кото­ рый передает вращение обрезиненной боковой поверхности подкату­ шечника 7. Механическая связь дисков 4 и 8 обеспечивается фрикцион­ ным кольцом 3. Необходимое начальное усилие осевого давления создается пружиной 9. Узел вращается на оси 5, укрепленной на качаю­ щемся рычаге, который вводит его в зацепление с маховиком / и подка­ тушечником 7 в режимах записи и воспроизведения.

В режиме ускоренной перемотки узел выводится из зацепления и мо­ мент вращения приемному подкатушечнику передается за счет парал­ лельно работающей в этом режиме фрикционной передачи.

Использование в качестве диска фрикционной передачи гофрирован­ ного резинового кольца придает конструкции ряд положительных качеств. Оно обеспечивает мягкое бесшумное зацепление, допускает большую непараллельность рабочих поверхностей, находящихся в за­ цеплении.

В ряде простейших конструкций, работающих с постоянным мо­ ментом, последний передается подкатушечнику приемного узла при по­ мощи ременной передачи, без использования каких-либо дополнитель­ ных муфт. Изменение угловой скорости подкатушечника происходит за счет проскальзывания пассика. При ускоренной перемотке проскаль­ зывание пассика можно исключить за счет изменения его натяжения, осуществляемого введением натяжного ролика.

Подающие и приемные узлы с переменным моментом вращения, управляемые разомкнутой следящей системой стабилизации натяже­

с использованием весочувствительных муфт сухого трения. Как уже говорилось выше, в таких системах слежение за радиусом рулона с лен­ той производится косвенно по весу рулона, который зависит от его радиуса. Узел представляет собой в этом случае управляемую фрикци­ онную муфту, конструктивно объединенную с подкатушечником. Изме­ нение величины момента в зависимости от радиуса намотки осуществляв ется изменением сил осевого давления, вызванным изменением массы катушки с лентой.

В зависимости от режима такие узлы работают с регулируемым моментом в рабочем режиме и с постоянным — в режиме перемоток. Передача момента вращения в режиме перемотки, как и в выше рас­ смотренных конструкциях, может производиться по последовательной цепи (муфта управляемая) и- по параллельной (неуправляемая муфта). В последнем случае момент передаётся непосредственно ведомому дис­ ку, на котором укреплен подкатушёчнйк. Муфтами управляют электри­ ческим способом (при наличии в конструкции муфты специального электромагнита) или чисто механическим с помощью тяг, тросов и рычагбв, воздействующих на пружину, создающую силу осевого давления.

84

Рассматриваемые узлы выполняют, как правило, в виде законченных конструкций.

Конструкция приемного и подающего узлов с использованием управляемых муфт обычно одинакова. Если же муфты неуправляемые, то в конструкции подающего и приемного узлов имеются некоторые различия.

Типовой узел состоит из подкатушечника, укрепленного на ведомом (верхнем) диске фрикционной муфты, который свободно вращается на оси, укрепленной на плате механизма, и может перемещаться по ней в вертикальном направлении. Ведущий (нижний) диск приемного узла также свободно вращается на этой оси, а в подающем узле он заменен диском, жестко закрепленным на оси. В режимах записи и воспроизве­ дения момент вращения передается от ведущего двигателя посредством ременной или фрикционной передачи ведущему диску приемного узла. В режимах ускоренных перемоток момент вращения передается не­ посредственно ведомому диску того узла, который перематывает ленту. Сцепление между ведомым и ведущим дисками осуществляется фрик­ ционным кольцом. Сила осевого давления создается непосредственно за счет веса ленты с катушкой и подкатушечника.

Если вес пустой катушки равен QK, вес подкатушечника — Qn , а вес намотанной на катушку ленты — ф л , то между дисками возникает

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

Таким образом, при постоянном моменте, который прикладывается к ведущему диску, передаваемый момент к катушке зависит от веса ленты Qn и плавно достигает своего максимального значения при

85

полной катушке. Сила натяжения при этом равна:

ленты одновременно растет и ее вес, а сила натяжения при определен­ ном соотношении веса катушки, ленты и подкатушечника остается постоянной. Силу натяжения ленты можно уменьшать или увеличи­

Рис. 41

вать, изменяя диаметр фрикционной прокладки или выбирая материал прокладки с большим или меньшим коэффициентом трения. Можно также изменять силу осевого давления, изменяя начальный вес подка­ тушечника. Нетрудно видеть, что чем больше разница в весе ленты и пустой катушки с подкатушечником, тем большее постоянство натяже­ ния ленты обеспечивается. При проектировании подобных муфт надо пом-

080 | нить, что так как вес пустой катушки

При обратной перемотке вращающий момент от фрикционной переда­ чи передается на подкатушечник через дополнительную фрикционную муфту. Эта муфта состоит из колец, изготовленных из материала с вы­ соким коэффициентом трения. Одна группа колец / имеет пазы, в которые входят штыри, закрепленные на диске 6, а вторая группа колец 2 имеет жесткое сцепление за счет штырей, укрепленных на подкатушечнике 3. Наличие такой дополнительной муфты предохраняет ленту от вытя-

86

и 4, на последнем укреплено фрикционное кольцо 5.

Конструкцию узла с механическим управлением рассмотрим на при­ мере приемного узла магнитофона «Гинтарас» (рис. 43). Момент враще­

прижимает диск 3 к шайбе 2, при этом сцепление между шкивом / и диском 3 увеличивается. Почти также устроен и подающий узел этого магнитофона. Отличие состоит лишь в том, что ведущий шкив свобод-

магнита 5. В подкатушечник впрессован стальной цилиндр 7 и наклеены два кольца: фетровое 3 и резиновое 4. На ведомом свободно вращающемся диске 9 расположено стальное кольцо 2. Жесткая механическая связь

87

между ними осуществляется за счет штырей 1, расположенных на диске 9. Стальное кольцо 2 может перемещаться вверх или вниз по штырям /. Момент вращения передается ременной передачей диску 9. В режимах записи и воспроизведения связь между подкатушечником 8 и диском 9 происходит как и в любой весочувствительной системе за счет фетро­ вого кольца 3.

В режимах перемотки включается электромагнит 5, питающийся постоянным током. При этом стальное кольцо 2 притягивается к ци­ линдру 7 и резиновому кольцу 4. Момент вращения от диска 9 через штыри 1, кольца 2 и 4 передается подкатушечнику 8. В этом случае связь между подкатушечником и диском 9 жесткая. £|

Сравнивая механическую систему управления с подающим и прием­ ным узлами с управлением при помощи электромагнитных муфт, мож­ но отметить, что последняя более надежна и удобна в работе. Но электромагнитные муфты—сложные и дорогие в производстве—облада­ ют полями рассеяния, вес подкатушечника получается большим. Поэтому в современных магнитофонах они нашли ограниченное при­ менение.

Подающие и приемные узлы с переменным моментом вращения, управляемым замкнутой следящей системой стабилизации натяжения ленты. В этом разделе рассматриваются только конструкции боковых узлов с механической следящей системой, которая находит все большее применение в бытовых одномоторных магнитофонах. В качестве при­ мера рассмотрим работу подающего и приемного узлов (конструкция их одинаковая) магнитофонов «Royalde Luxe», «Variocord-63» фирмы «Uher» (рис. 45). На оси 4, несущей подкатушечник 3, установлена фрикционная муфта. Она состоит из диска 5, неподвижно закрепленно­ го на оси 4 и вращающегося ведущего диска 7, момент вращения кото­ рому передается от ведущего ролика 6. Для фрикционного сцепления дисков 7 и 5 служит фетровое кольцо 8. В качестве датчика, следящего за величиной натяжения ленты, используется штырь 2, укрепленный на измерительном рычаге 10, вращающийся относительно опоры 9. Изменение углового положения измерительного рычага 10, вызывае­

На рис. 45 приведены обозначения сил, точки их приложения в данном устройстве и действующие длины плеч, к которым они приложены. В исходном состоянии моменты сил, приложенные к измерительному

F>F'.

88

Отношение сил натяжения между концами ленты относительно измерительного штыря равно:

где цг — коэффициент трения между лентой и измерительным штырем; а — угол обхвата лентой измерительного штыря.

Рис. 45

Угловое перемещение измерительного штыря вызывает составляю­ щая сил F и F', т. е. сила Р, равная

где у — угол между направлением силы Р и лентой на участке изме­ рительный штырь — катушка (рис. 45, б).

Для численного определения величины силы Р необходимо найти зависимость величины сил F и F1 от величины вращающего момента

89