Проектирование механизма поворота и отсчета аттенюатора

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Проектирование механизма поворота и отсчета аттенюатора

Проектирование механизма поворота и отсчета аттенюатора

24

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени

Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана

Калужский филиал

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

Проектирование механизма поворота и отсчета аттенюатора

Калуга

Содержание

Задание на проектирование

Цель и назначение изделия

Проектирование кинематической схемы

Описание конструкции

Расчёт спиральной многооборотной шкалы

Описание конструкции шкалы

Расчёт червячной передачи

Выбор диаметра вала-червяка

Выбор подшипников для вала-червяка

Выбор подшипников для подвижного волновода

Литература

Приложения

Задание на проектирование

Тема задания: разработать конструкцию механизма поворота поглощающей пластины П центрального волновода 2 поляризационного аттенюатора в сочетании с отчетным устройством по кинематической схеме, исходным данным и следующим техническим требованиям:

Затухание сигнала в волноводе 3 обеспечить поворотом волновода 2 с пластиной П на угол от = 0 до = max

Пластину П изготовить из двойного слоя слюды, толщиной 0.25 мм с нанесением поглощающего слоя из графита.

Отверстия входного и выходного волноводов выполнить прямоугольными с размерами 1828 мм. На концах предусмотреть контактные фланцы.

Соединение центрального подвижного волновода с неподвижным выполнить дроссельными фланцами.

Для улучшения электрических характеристик контура контактные и токопроводящие поверхности серебрить.

Цель и назначение изделия. Описание принципа действия

Для уменьшения мощности в известное число раз используются приборы, называемые аттенюаторами. Они применяются в различных измерительных приборах, например, в генераторах малых мощностей. Аттенюатор любого типа характеризуется вносимым в тракт затуханием, т.е. отношением мощностей на входе и выходе.

В радиотехническом диапазоне волн применяются аттенюаторы различных типов, в том числе аттенюаторы, обеспечивающие затухание за счёт поглощения мощности материалом, помещённым в электромагнитное поле. Они бывают коаксиальные и волноводные. Схема аттенюатора для круглого волновода, возбуждаемого волной Н1, показана на рисунке 1.

Рис. 1.

Здесь 1 и 3 - неподвижные участки волновода, 2 - его вращающийся участок. Когда все три поглощающие пластины П лежат в одной плоскости, то затухание близко к нулю. По мере поворота поглощающей пластины во вращающейся части волновода затухание на выходном конце волновода увеличивается. Принцип возникновения затухания показан на рисунке 2.

Рис. 2.

Вектор напряжённости поля Е может быть разложен на составляющую Esin в плоскости пластины и составляющую Ecos, перпендикулярную ей. На выходе средней секции волновода составляющая Esin не пропускается. Прошедшая составляющая Ecos в неподвижной третьей секции восстанавливает первоначальную поляризацию, образуя составляющие Еcos2 и Esin Ecos, на выходе соседней секции остаётся только составляющая Еcos2. Затухание такого аттенюатора определяется выражением:

А = М lg cos,

где М - постоянная затухания.

Проектирование кинематической схемы

Кинематическая схема должна обеспечивать поворот подвижной части волновода 2 (см. чертежи) с поглощающей пластиной П относительно неподвижных участков 1 и 3. Её поворот на угол осуществляется с помощью рукоятки 5, которая управляет червячной передачей Z1 - Z2. Червячное колесо закреплено при этом на подвижном участке волновода. Отсчёт затухания будем вести по шкале 4. График функции затухания А = М lg cos показан на рисунке 3.

Рис. 3.

Описание конструкции

Аттенюатор состоит из корпуса, отлитого из магниевого сплава МЛ5, соединённого фланцами с входным и выходным волноводами. Внутри корпуса на шариковых подшипниках вращается подвижный волновод с поглощающей пластиной. Её вращение осуществляется от ручки настройки с помощью червячной передачи, состоящей из червяка и червячного колеса, насаженного на наружную поверхность подвижного волновода. Поглощающие пластины из слюды с графитовым покрытием установлены также в неподвижных волноводах. Шкала отчетного устройства многооборотная и закреплена на оси червяка. Соединение волноводов бесконтактное, дроссельного типа. Для уменьшения излучения в зазоре в волноводном тракте установлены поглощающие шайбы. Шайбы фиксируются на волноводе с помощью стопорных колец. Так как частота внутренней поверхности волновода сильно влияет на величину затухания, чистоту поверхности назначают не хуже Ra = 0.32 с последующим серебрением. Поглощающие пластины изготовлены из двух слоёв слюды, толщиной 0.25 мм с нанесённым на их внешнюю поверхность поглощающего слоя из графита. Передаточное число червячной передачи u = 12, заходность червяка Z1 = 4, число зубьев на колесе Z2= 48, модуль зацепления m = 1 мм.

Расчёт спиральной многооборотной шкалы

Исходные данные для расчёта: Тема №8 Вариант№5

Постоянная затухания М = -45

Наибольшая относительная погрешность настройки

= 0,5 для 0 45о

= 2,0 для 45о max

Диапазон затухания

Аmin = 0 Дб Аmax = 70 Дб

Внутренний диаметр центрального волновода

dв = 32 мм

Диаметр шкалы (начало оцифровки) отсчётного устройства

Dш = 150 мм

Порядок расчёта:

1. Определяем угол поворота элемента настройки, соответствующий наибольшему затуханию

max = arccos 10Amax / M

max = arccos 1070/ -45 = 88,384

2. Расчёт для относительной погрешности

= 0.5 при 0 45о

2.1 Находим угол поворота элемента настройки, соответствующий заданной величине абсолютной погрешности А, исходя из

A1 = Amax - 2*A = Amax -2* *Amax /100% =70 - 2 * 0,5 * 70 / 100 = 69,3Дб

1 = arccos 10A1 / M = arccos 1069,3/-45 = 88,347

2.2 Выбираем допустимую погрешность перемещения на ручке настройки из условия

[n] = 1...1.5o. Полагаем [n] = 1о.

2.3 Расчитаем величину коэффициента замедления

i = [n] / n = [n] / (max - 1) = 1 / (88,384-88,347) = 37

3 Проводим расчёт шкалы, исходя из длины деления

[b] = 1...1.5мм. Положим [b] = 1.5мм

3.1 Цена деления

H = 2*A=2*Amax*/100 = 2*70*0.5/100 = 0,7Дб

3.2 Число делений шкалы

N = A/H = 70 / 0.7 = 100

3.3 Число оборотов шкалы при угле поворота элемента настройки

max = 88,384

K = max i/2 = 88,384*37/360=9,08

и далее очерченной дугами окружностей будет на каждом полувитке

bk '=2Rm / N'= 2(Ro - (t/4)*m) / N'

где t - шаг спирали шкалы

t = 4 мм

b1 = 2(75 - 1*1)/11,01= 42,02

b2 = 2(75 - 1*3)/11,01 = 41,07

b3 = 2(75 - 1*5)/11,01 = 39,93

b4 = 2(75 - 1*7)/11,01 = 38,9

b5 = 2(75 - 1*9)/11,01 = 37,65

b6 = 2(75 - 1*11)/11,01 = 36,5

3.5 Расчёт произведён правильно, т.к. bk[b]

Расчёт для относительной погрешности

= 2 при 45о max

4.1 Находим угол поворота элемента настройки, соответствующий заданной величине абсолютной погрешности А, исходя

A1 = Amax - 2*A = Amax -2** Amax /100% = 70 - 2 * 2 * 70 / 100 = 67,2 Дб

1 = arccos 10A1 / M = arccos 1067,2 / -45 = 88,161

4.2 Выбираем допустимую погрешность перемещения на ручке настройки из условия [n] = 1...1.5o. Полагаем [n] = 1о.

4.3 Расчитаем величину коэффициента замедления

i = [n] / n = [n] / (max - 1) = 1 / (88,384-88,161) = 2,23

4.4 Проводим расчёт шкалы, исходя из длины деления

[b] = 1...1.5мм. Положим [b] = 1.5мм

4.5 Цена деления

H = 2*A=2*Amax*/100 = 2*70*2/100 = 2.8Дб

4.6 Число делений шкалы

N = A/H = 70 / 2,8 = 25

4.7 Число оборотов шкалы при угле поворота элемента настройки

max = 88,384

K = max i/2 = 88,384*2,23/360=0,55

4.8 Число делений на каждом обороте

и далее очерченной дугами окружностей будет на каждом полувитке

bk '=2Rm / N'= 2(Ro - (t/4)*m) / N'

где t - шаг спирали шкалы

b1 = 2(75 - 2*1)/45,4 = 10,1

b2 = 2(75 - 2*3)/45,4 = 9,5

b3 = 2(75 - 2*5)/45,4 = 8,9

b4 = 2(75 - 2*7)/45,4 = 8,4

b5 = 2(75 - 2*9)/45,4 =7,9

b6 = 2(75 - 2*11)/45,4 = 7,3

и далее очерченной дугами окружностей будет на каждом полувитке

где t - шаг спирали шкалы

t = 8 мм

4.10 Расчёт произведён правильно, т.к. bk[b], где [b] = 1.5мм

6. Описание конструкции шкалы

Конструкция отчетного устройства с многооборотной шкалой в основном аналогична отчетному устройству с однооборотной шкалой. Отличие состоит в кинематической связи между вращением шкалы 1 и перемещением указателя 2 в радиальном направлении за один оборот шкалы, которое равно одному шагу спирали. Это обеспечивается вхождением выступов с одной стороны указателя в прорезь спирали шкалы, а выступа с другой стороны указателя в направляющие 3 держателя шкалы (рис. 4).

Шкалу со спиралью изготавливают из металла, шкалу изготавливают из оргстекла. На оргстекло наносим оцифровку. Надписи на шкале

Рис.4

выполняем шрифтом по ГОСТ 2930-62. Технические требования к конструкции шкалы

Число делений шкалы - 125. Шкала содержит 37 главных отметок, которые делятся средней отметкой пополам.

Допустимое смещение отметок от номинала 3

Риски и цифры гравируют. Ширина рисок - 0,2мм, глубина - 0,85мм. Шрифт надписей ПО-5 по ГОСТ 2930-62. Гравировку заливают эмалью.

Рис.5

Разметка на многооборотной шкале наносится с учётом проведённых расчётов. Шкала закрепляется на валу с помощью штифта. Шкалу и спиральную шкалу соединяем склеиванием.

7. Расчёт червячной передачи

Исходные данные:

9. Выбор типа подшипников для вала червяка

Принимаем предварительно подшипник шариковый радиально-упорный легкой серии 36100 с углом =12.

10. Выбор типа подшипника для подвижного волновода

Выбираем предварительно шариковый радиальный подшипник особо легкой серии 107.

Для этих подшипников из таблицы в учебнике [2] находим, что

Co = 15900H - динамическая грузоподьемность.

Так как подшипник радиальный, то осевая составляющая равна 0. Из условия равновесия находим

Fa = 40.17H; Fr = 17.1 H

Находим отношения по таблице в учебнике [3] находим, что

X = 0.56; Y = 2.3; l = 0.19

Находим отношение

Fa /VFr = 40.17/17.2 = 2.54,

что больше l = 0.19.

Окончательно принимаем X = 0.56; Y = 2.3.

Находим эквивалентную динамическую нагрузку

Pe = (Fr *XV + XFa )* Kб *Kr

Принимаем Kr = 1 (температура подшипника меньше 100C;

Kб = 1, см. таблицу в учебнике 2 ).

Pe = (1*0.56*17.1 + 2.3*40.17) = 40.263H

Определяем требуемую динамическую грузоподьемность

Cmp = Pe = 49.574H

Так как Cmp< C, то предварительно выбранный подшипник подходит. Этот подшипник имеет следуюшие характеристики:

d = 31,5мм; B = 14мм; r = 1.5мм; D = 62мм;

C = 15900H; Co = 8500H.

Литература

1.Элементы приборных устройств (курсовое проектирование) в 2-х частях под ред. О.Ф. Тащенко. М. «Высшая школа» 1978.

2.Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: «Высшая школа» 1978.

3.«Справочник конструктора точных приборов» под. Ред. Н.Я. Левина. М.: «Машиностроение» 1964.

4.Курсовое проектирование механизмов РЭС: Учебное пособие для вузов по спец. «Конструирование и технолог. радиоэлектр. средств»/ В.В. Джамай, И.П. Плево, Г.И. Рощин и др.; Под ред. Г.И. Рощина. - М.: «Высшая школа», 1991.