книги / Электрооборудование электровакуумного производства
..pdfзультат испытания является следствием отдельных изме рений разных параметров и выдается оператору в виде светового табло с надписью «годная» или «брак», что не позволяет без дополнительной информации анализиро вать ход технологического процесса. Такое оборудование применяется при организации поточно-механизированно го производства приборов в условиях серийного или мас сового выпуска. Единый ритм обеспечивается изменени ем числа одновременно обрабатываемых приборов (емкости оборудования) в зависимости от длительности проведения различных технологических операций.
Второе направление — применение стационарного обо рудования в основном вертикальной компоновки, снаб женного автоматическим программным управлением тех нологического процесса обработки и автоматическими системами контроля хода процесса. Емкость оборудова ния определяется геометрическими размерами обрабаты ваемых приборов и величиной потребляемой мощности. Количество одновременно тренируемых приборов может меняться от единиц в мелкосерийном производстве круп ногабаритных приборов с большой потребляемой мощ ностью (например, газоразрядные приборы типа ДРЛ-2000 или ДРТ-2500, трубки для ионного газового лазера типа ДАРК-9000 или ДАРК-12000) до несколь ких тысяч в крупносерийном или массовом производстве (например, газоразрядные приборы типа СГ в пальчико вом оформлении, сверхминиатюрные радиолампы и т. д.). В качестве мер защиты от перегрева в резуль тате выделения большого количества тепла применяется преимущественно принудительная приточная вентиляция, создающая избыточное давление внутри аппаратуры и как следствие этого не позволяющая наружному запы ленному воздуху загрязнять аппаратуру и установлен ные тренируемые приборы. Воздушный отсос (вытяжная вентиляция) применяется редко, в основном тогда, когда тренируемые приборы имеют ионизирующее излучение или при тренировке выделяется озон. В производстве крупногабаритных мощных приборов для отвода выде ляемого тепла используется водяное охлаждение стенки корпуса, конструктивно выполняемое в виде змеевиков, по которым пропускается вода.
Электрическая защита от перегрева обеспечивается контактным термометром, измеряющим температуру поверхности стенки прибора (экрана). В аварийном слу
19* |
291 |
чае (нагрев поверхности выше заданного значения) кон тактный термометр (термопара) автоматически произ водит отключение установки с помощью вспомогатель ного усилителя с релейным выходом. Аналогичная система была описана ранее (см. рис. 2-3). Стационар ное тренировочное оборудование большой емкости с широкими возможностями регулирования позволяет совмещать различные режимы тренировки и делает не нужными межоперационные перегрузки и транспорти ровки, что существенно увеличивает коэффициент исполь зования оборудования. Преимущества такого оборудова ния наиболее полно выявляются при длительных (более 4—8 ч) режимах обработки. Жесткое соблюдение режима технологической обработки гарантируется применением в качестве программного устройства различных реле времени и командоаппаратов. На рис. 3-30 показана электрическая схема кассеты для тренировки сверхми ниатюрных ламп. Кассета имеет 120 гнезд, предназна ченных для установки сверхминиатюрных пентодов (типа 6Ж1Б), режим тренировки которых приведен в табл. 3-4. Источники питания, управляемые командоаппаратом, обеспечивают автономное питание шести кассет, расположенных на одной стороне установки в два вертикальных ряда по три кассеты. Другая (противопо ложная) сторона установки выполнена аналогично. Таким образом, общая емкость установки для трениров ки сверхминиатюрных пентодов составляет 1440 ламп при возможности проведения одновременной тренировки половины ламп в другом режиме. Для облегчения тепло вого режима применяется принудительная вентиляция.
Контроль теплового режима производится для каждой самостоятельной группы из шести кассет с помощью контактного термометра, обеспечивающего аварийное выключение в случае превышения заданной температу ры. Контроль заранее установленного электрического режима и прохождения технологического процесса тре нировки может осуществляться визуально по вынесен ным на панель управления контрольным приборам и находящимся в кассетах сигнальным лампам и индика торным тиратронам. В качестве сигнальной лампы используется двухнитевая лампа накаливания, что позво ляет уменьшить габариты оборудования. Нить лампы накаливания включена в катодную цепь тренируемого пентода и служит не только для целей сигнализации и
292
Ячейка, индикаторная
|
|
|
|
|
cL |
с£ |
<£Г о? Ct С? с? f |
|
§■ |
е |
|
|
е |
||||
О) » |
V- ^0 |
•“О |
=? |
d |
о |
с\з |
^3 |
|
|||
|
•“О |
|
|
|
|
Sn&StiSi |
Подготовка тиратрона |
|
■HJ*тир |
||
|
||
|
~Иа г |
|
|
и*„ |
|
isnsnsi |
|
Ячейка индикаторная |
|
||
|
|
|
ci |
С? О |
<5=О с? CfcС? Ct |
-te 1 |
s |
trv г^. ОЭ |
С=> I fj |
ш сэ |
s |
«э |
со СТ) |
s.
120-R;
*21
к119~Пл |
<~Х BD-Jh |
120-Rif |
|
ЗЗк |
у 119-120 |
|
Рис. 3-30. Схема кассеты для пентодов.
защиты от коротких замыканий между катодом и дру гими электродами. Одновременно нить лампы накали вания, включенная в приведенной схеме в роли резистора автоматического смещения, автоматически корректи рует электрический режим тренировки под индивидуаль ные особенности тренируемой радиолампы. В свкзи с большим количеством одновременно тренируемых ламп в целях повышения эффективности для наблюде ния за ходом технологического процесса тренировки при менена визуальная система индикации, позволяющая регистрировать по заданному пороговому значению анодный ток каждой тренируемой радиолампы для всех тренируемых радиоламп сразу. Система индикации вы полнена на индикаторных тиратронах с холодным като дом типа ТХ16Б. В анодной цепи каждой тренируемой радиолампы установлен измерительный резистор, сопро тивление которого определяется степенью влияния на изменение режима тренировки. Падение напряжения на измерительном резисторе, вызванное прохождением анодного тока, служит управляющим сигналом для ин
дикаторного |
тиратрона. Индикаторные |
тиратроны |
с большим |
сроком службы обеспечивают |
высокую |
надежность оборудования. В целях повышения эксплуата ционной ремонтоспособности монтаж тиратронов выпол нен на печатных платах. Две печатные платы, содержа щие по пять тиратронов каждая, образуют одну легко съемную индикаторную ячейку. Электрическая схема индикаторной ячейки показана на рис. 3-31. Уменьшение анодного тока тренируемой радиолампы ниже опреде ленного порогового значения приводит к зажиганию ти ратрона. Это позволяет не только следить за прохожде нием процесса тренировки, но и позволяет обнаруживать различные дефекты, возникающие в процессе эксплуата ции оборудования, например нарушение контакта в лам повой панели, обрывы в цепях питания отдельных элек тродов, выход из строя резисторов и т. д., так как появ ление таких дефектов приводит к зажиганию тиратрона из-за отсутствия анодного тока. Эта система индикации позволяет отбраковать дефектные лампы или же полу чить общую картину распределения большой партии ламп по анодно-сеточным характеристикам. Эта картина распределения наглядно рисуется зажиганием тиратро нов, причем момент зажигания (погасания) тиратрона определяется достижением анодным током тренируемой
294
Рис. 3-31. Схема индикаторной ячейки.
лампы заданного порогового значения при регулирова нии напряжения источника смещения, что позволяет су дить о качестве обработки ламп в процессе тренировки.
3-3. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Проверка способности электровакуумных приборов противо стоять различным механическим воздействиям имеет большое значе ние для обеспечения бесперебойной работы сложной аппаратуры. Известно, что электровакуумные приборы нашли широкое примене ние в устройствах, работающих в сложных условиях при различных динамических воздействиях. Устанавливаемые в космических аппара тах, на самолетах, подводных лодках и тому подобных объектах электровакуумные приборы в процессе работы подвергаются уда рам, тряске и другим видам интенсивного воздействия механических нагрузок. Поэтому в процессе изготовления электровакуумные при боры подвергаются различным испытаниям на механические воздей ствия. Испытания проводят на устойчивость и на прочность. Про верку на устойчивость проводят для того, чтобы установить способ ность испытываемых электровакуумных приборов выполнять свои функции по параметрам, указанным в технических условиях, и со хранять их при различных механических воздействиях на прибор.
Проверку на прочность проводят для того, чтобы установить способность испытываемых электровакуумных приборов не разру шаться под действием прилагаемых механических усилий и продол жать нормально выполнять свои функции после снятия нагрузки.
Проводимые испытания электровакуумных приборов на механи ческие нагрузки позволяют не только определять устойчивость элек трических параметров готовых изделий, но и выявлять недостатки технологического процесса их изготовления в целях их ликвидации и обеспечения выпуска высококачественных изделий, отвечающих требованиям технических условий. Вместе с тем такие испытания позволяют определить размер максимальной физической нагрузки, которую выдерживает данный прибор без разрушения.
Различают следующие виды механических испытаний электро вакуумных приборов: 1) на виброустойчивость: 2) на вибропроч ность (при длительном и кратковременном воздействии); 3) на удар ную прочность и устойчивость; 4) на устойчивость к ударам с боль шим ускорением; 5) на устойчивость к центробежному ускорению; 6) на воздействие звукового давления (в отдельных случаях); 7) на воздействие ускорений при транспортировке; 8) на взрывное воз действие.
ОСОБЕННОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
Установки для проведения механических испытаний должны по зволять искусственно создавать воздействующие на приборы усилия, позволять изменять эти усилия в широком диапазоне, измерять воз действующие величины и параметры приборов.
296
Установка приборов на специальных станках должна исключай, появление дополнительных механических воздействий, не входящих в программу испытаний. Для испытаний на воздействие вибрацион ных динамических нагрузок используются специальные вибростенды.. Они обеспечивают испытание приборов под воздействием линейной и угловой вибрации, вибрации прямолинейной (по вертикали или гори зонтали) н круговой, вибрации гармонической синусоидальной н бигармонической и т. д.
Измерение колебаний и запись виброграмм производятся раз личными устройствами с использованием различных типов виброизмерительных приборов. Привод стендов чаще всего электрический (электродинамический, электромагнитный, емкостный или пьезоэлек трический), но широко распространены также вибростенды с меха ническим, пневматическим и гидравлическим приводами.
Для испытаний на воздействие многократных ударных нагрузок используют специальные установки, которые обеспечивают возмож ность создания от 20 до 120 ударов в минуту с ударными ускоре ниями в пределах от 150 до 5000 м/с2 и длительностью ударных импульсов от 0,5 до 100 мс.
Применяемые механические и электродинамические стенды, как правило, не сложны по конструкции, так как ударные нагрузки в большинстве из них создаются в- результате удара падающего массивного стола о специальные упоры. На параметры действующих на испытуемые приборы усилий воздействуют различными тормоз ными устройствами. Для испытаний на одиночные удары используют ся установки вертикального сбрасывания (по направляющим или со свободным падением) и копры маятникового типа. Установки для испытания сбрасыванием по направляющим и свободным падением просты по конструкции и оборудованы лишь измерительными прибо рами. У них, так же как у маятникового копра, где усилие создается падающим .маятником, электрооборудования нет.
Для испытания электровакуумных приборов иа воздействие цен тробежных ускорений используются центрифуги, на которых закреп ленные на специальных платформах приборы находятся под воздей ствием радиальных ускорений в горизонтальной плоскости. Электро оборудование центрифуги смонтировано в пульте управления, вынесенном за ограждение. Кнопки включения и выключения электродвигателя, размещенного в нижней части установки, указате ли числа оборотов и ускорения, регулятор линейного ускорения размещены в пульте управления. При испытании СВЧ приборов к центрифуге подключаются коаксиальный и волноводный тракты.
Механические испытания иа воздействия звукового давления производятся на специальных установках, обеспечивающих регули ровку силы звука в пределах от 90 до 170 дБ и частоты звуковых колебаний в диапазоне частот от 60 до 10 000 Гц. В качестве источ ников звукового давления применяются электродинамические преоб разователи, реактивные и аэродинамические устройства и т. п.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО СТЕНДА
Электродинамический, стенд типа ВЗ-5/10 000 (рис. 3-32) пред назначен для испытаний изделий массой до 5 кг на воздействие вибрационных нагрузок с ускорением до 300 м/с2 в диапазоне час тот от 5 до 10 000 Гц. Вибростенд рассчитан на испытания в закры-
297
Тых помещениях С |
температурой 25±10°С. Выталкивающая СйМ |
у вибростенда — 330 |
кг, максимальное ускорение без нагрузки — |
450 м/с2, под нагрузкой с учетом массы крепежных приспособле ний— 300 м/с2. Амплитуда синусоидальных колебаний изменяется в следующих пределах в зависимости от частоты: 7,5 мм на часто тах от 5 до 10 Гц и 4,5 мм на частотах 40—50 Гц. Для закрепления испытуемых изделий стол вибростенда (диаметром 205 мм) имеет специальные пазы. Для некоторых видов испытаний на столе уста навливается дополнительная платформа.
К параметрам, характеризующим испытательную вибрацию, предъявляются достаточно жесткие требования.
Рис. 3-32. Электродинамический вибростенд.
1 — стол; 2 — плита; 3 — сердечник; 4 — корпус; 5 — катуш
ка; 6 —- катушка подвижная; 7 — пружина; 3 — ползун; |
9 — |
катушка размагничивания; 10 — экран; 11 — крышка; |
12 — |
мембрана; /3 — основание; 14 — вентилятор. |
|
Так, коэффициент нелинейных искажений формы вибрационных колебаний по ускорению, измеренному на столе вибростенда без гру за при частотах свыше 300 Гц и до верхнего предела частоты (до 10 000 Гц), не должен превышать 15%. Габаритные размеры вибро стенда таковы: длина — 750 мм; ширина— 615 мм; высота — 710 мм; масса — 800 кг.
Электродинамический вибростенд (рис. 3-32) включает в себя электромагнит, подвижную колебательную систему и защитный экран, смонтированные на опорных конструкциях.
298
Электромагнит вибростенда состоит из магиитопровода н обмот ки. Магнитопровод включает плиту 2, сердечник 3 и корпус 4. Обмотка электромагнита состоит из четырех одинаковых бескаркас ных катушек 5, соединенных последовательно.
В подвижную систему входят стол 1 и подвижная катушка 6. Стол изготовлен из магниевого сплава, выполнен в виде двух шаро вых сегментов, соединенных вершинами и усиленных в радиальных направлениях ребрами жесткости. Подвижная катушка 6 каркасного типа, двухслойная. Каркас катушки сделан из стеклотекстолита, обмотка выполнена проводом ПЭТВ 1,68. Витки между собой и с каркасом, а также каркас катушки к столу закреплены заливкой эпоксидной смолой. Стол 1 с подвижной катушкой 6 подвешен на четырех пружинах 7 из бериллиевой бронзы, имеющих форму полу цилиндров. Именно эти пружины обеспечивают возможность уста новки системы на заданную максимальную амплитуду колебаний. Для нормальной работы системы важное значение имеет правиль ность положения подвижной катушки в воздушном зазоре магнитопровода. Центрирование катушки 6 в воздушном зазоре магнитопровода производится ползунами 8, опорными деталями которых явля ются однорядные конические роликовые подшипники.
Конструкция вибростенда предусматривает ряд устройств, огра ничивающих максимальную амплитуду колебаний подвижной систе мы. В этих целях установлены резиновые опорные прокладки, а так же система электромеханической блокировки, которая начинает ра ботать при превышении определенного максимума амплитуды. При амплитуде колебания более 8,5±0,5 мм микровыключателем отклю чается питание подвижной катушки 6.
Уменьшение напряженности магнитного поля рассеяния дости гается за счет катушек размагничивания 9 и экрана 10. Катушки размагничивания 9 — их четыре — установлены под столом подвиж ной системы.
Все узлы и детали подвижной системы и магиитопровода закры ты крышкой 11, изготовленной из алюминиевого сплава. Крышка укреплена иа столе с помощью резинового кольца — мембраны 12. В крышке имеются вентиляционные окна, закрытые сеткой.
Для охлаждения вибростенда во время работы в основании вибростенда 13 имеется воздуховод, который подключается к венти ляционной установке 14. Система вентиляции обеспечивает отсос теплого воздуха из корпуса магиитопровода.
В состав оборудования установки входят вибростенд, усилитель ное устройство У1 (рис. 3-32), система управления виброустановкой (СУВУ), вентиляционная установка (14), соединенные между собой системой кабелей.
В основу работы установки положен электродинамический прин цип возбуждения колебаний. Сила, вызывающая вибрацию подвиж ной системы, возникает в результате взаимодействия переменного магнитного поля подвижной катушки с постоянным полем электро магнита. Питание подвижной катушки стенда 6 осуществляется от задающего генератора, расположенного в приборе управления, через усилительное устройство (У) и выходной трансформатор, который расположен в усилительном устройстве. Усилительное устройство обеспечивает усиление сигнала задающего генератора по мощности, согласование выходного сопротивления усилителя с входным сопро тивлением подвижной катушки при помощи выходного трансформа тора, питание постоянным током катушек размагничивания и элек тромагнита.
299
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ
Для управления вибрационными установками разных типов раз работана и выпускается промышленностью в соответствии с ГОСТ 5.1603-72 сложная система управления (СУВУ-3). Она предназначена для управления электродинамическими вибрационными установками при испытании изделий на воздействие синусоидальной вибрации. Электропитание системы осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В±10%, частоты 50 Гц.
Основные технические данные системы таковы: наибольшее си нусоидальное выходное напряжение в диапазоне частот от 5 до 10 000 Гц — не менее 10 В; изменение частоты выходного напряже ния системы в течение 1 ч работы — не более ±1,5 Гц; коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения системы в диапазоне от 20 до 10 000 Гц — не более 1%; время непрерывной работы си стемы— не менее 24 ч.
Система обеспечивает автоматический переход от режима авто матического поддержания ускорения к режиму поддержания переме щения обратно в диапазоне частот от 20 до 50 Гц; обеспечивается также автоматическое развертывание («качание») частоты в диапа зонах от 5 до 5000 Гц н от 5000 до 10 000 Гц.
Система состоит из прибора управления, вибропреобразовательного устройства н соединительных кабелей. Прибор управления включает в себя генератор синусоидального напряжения, измеритель ускорения и перемещений вибрации, а также блок автоматического регулирования уровня вибрации (АРУ). Вибропреобразовательное устройство состоит из вибропреобразователя (акселерометра) и со гласующего усилителя с большим входным сопротивлением.
Синусоидальное напряжение с генератора прибора управления поступает на вход усилителя мощности, который питает подвижную катушку электродинамического вибростенда.
Сигнал с вибропреобразователя, установленного на столе вибростенда или на испытуемом электровакуумном приборе, через согла сующий усилитель поступает на вход измерителя параметров вибра ции и далее в канал АРУ, где выпрямляется и регулирует величину отрицательного смещения на сетке лампы регулятора АРУ. Выходное напряжение генератора прибора управления обратно пропорциональ но отрицательному смещению. При любом изменении величины уров ня вибрации выходное напряжение генератора изменяется так, что восстанавливается первоначальный уровень вибрации.
Генератор колебаний собран по схеме на биениях (рис. 3-33), что позволяет получать большое перекрытие установленного частот ного диапазона без дополнительных переключений. Генератор фик сированной частоты 1 вырабатывает синусоидальное напряжение ча стотой 30 кГц, поступающее на резонансный усилитель 2, а затем на смеситель 3. Вместе с тем на тот же смеситель 3 поступает от генератора переменной частоты 4 синусоидальное напряжение с ча стотой 20—30 кГц. В результате наложения поступающих напряже ний на выходе смесителя 3 вырабатываются различные комбиниро ванные по частоте напряжения с возможным диапазоном частоты от суммы частот двух поступающих синусоидальных напряжений до их разности. Фильтр нижних частот 5 отфильтровывает все частоты, пропуская лишь одну фиксированную частоту, установленную на стройкой. В дальнейшем напряжение этой фиксированной частоты
300