Проектирование механизма поворота и отсчета аттенюатора (стр. 1 из 2)
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
1. Задание на проектирование
2. Цель и назначение изделия
3. Проектирование кинематической схемы
4. Описание конструкции
5. Расчёт спиральной многооборотной шкалы
6. Описание конструкции шкалы
7. Расчёт червячной передачи
8. Выбор диаметра вала-червяка
9. Выбор подшипников для вала-червяка
10. Выбор подшипников для подвижного волновода
Литература
Приложения
1. 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:
1. Затухание сигнала в волноводе 3 обеспечить поворотом волновода 2 с пластиной П на угол от Q = 0 до Q = Qmax
2. Пластину П изготовить из двойного слоя слюды, толщиной 0.25 мм с нанесением поглощающего слоя из графита.
3. Отверстия входного и выходного волноводов выполнить прямоугольными с размерами 18´28 мм. На концах предусмотреть контактные фланцы.
4. Соединение центрального подвижного волновода с неподвижным выполнить дроссельными фланцами.
5. Для улучшения электрических характеристик контура контактные и токопроводящие поверхности серебрить.
2. 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 EsinQ в плоскости пластины и составляющую EcosQ, перпендикулярную ей. На выходе средней секции волновода составляющая EsinQ не пропускается. Прошедшая составляющая EcosQ в неподвижной третьей секции восстанавливает первоначальную поляризацию, образуя составляющие Еcos2Q и EsinQ EcosQ, на выходе соседней секции остаётся только составляющая Еcos2Q. Затухание такого аттенюатора определяется выражением:
А = М lg cosQ,
где М – постоянная затухания.
3. 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 Q 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 cosQ показан на рисунке 3.
 |
Рис. 3.
4. 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.
5. Расчёт спиральной многооборотной шкалы
Исходные данные для расчёта: Тема №8 Вариант№5
1. Постоянная затухания М = -45
2. Наибольшая относительная погрешность настройки
e = 0,5 для 0 <Q< 45о
e = 2,0 для 45о <Q<Qmax
3. Диапазон затухания
Аmin = 0 Дб Аmax = 70 Дб
4. Внутренний диаметр центрального волновода
dв = 32 мм
5. Диаметр шкалы (начало оцифровки) отсчётного устройства
Dш = 150 мм
Порядок расчёта:
1. Определяем угол поворота элемента настройки, соответствующий наибольшему затуханию
Qmax = arccos 10Amax / M
Qmax= arccos 1070/ -45 = 88,384°
2. Расчёт для относительной погрешности
e = 0.5 при 0 <Q< 45о
2.1 Находим угол поворота элемента настройки, соответствующий заданной величине абсолютной погрешности DА, исходя из
A1 = Amax– 2*DA = Amax –2*e *Amax /100% =70 - 2 * 0,5 * 70 / 100 = 69,3Дб
Q1 = arccos 10A1 / M = arccos 1069,3/-45 = 88,347°
2.2 Выбираем допустимую погрешность перемещения на ручке настройки из условия
[djn] = 1...1.5o. Полагаем [djn] = 1о.
2.3 Расчитаем величину коэффициента замедления
i = [djn] / djn = [djn] / (Qmax- Q1) = 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*DA=2*Amax*e/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
Qmax = 88,384°
K = Qmax i/2p = 88,384*37/360=9,08
Число делений на каждом обороте
N’ = N / K = 100/ 9,08= 11,01
3.4 Наименьшая длина деления шкалы при наибольшем радиусе шкалы
Ro = Dш/ 2 =150/2=75 мм
и далее очерченной дугами окружностей будет на каждом полувитке
bk ’=2pRm / N’= 2p(Ro – (t/4)*m) / N’
где t – шаг спирали шкалы
t = 4 мм
b1 = 2p(75 – 1*1)/11,01= 42,02
b2 = 2p(75 – 1*3)/11,01 = 41,07
b3 = 2p(75 – 1*5)/11,01 = 39,93
b4 = 2p(75 – 1*7)/11,01 = 38,9
b5 = 2p(75 – 1*9)/11,01 = 37,65
b6 = 2p(75 – 1*11)/11,01 = 36,5
3.5 Расчёт произведён правильно, т.к. bk>[b]
4. Расчёт для относительной погрешности
e = 2 при 45о <Q<Qmax
4.1 Находим угол поворота элемента настройки, соответствующий заданной величине абсолютной погрешности DА, исходя
A1 = Amax – 2*DA = Amax –2*e* Amax /100% = 70 - 2 * 2 * 70 / 100 = 67,2 Дб
Q1 = arccos 10A1 / M= arccos 1067,2 / -45 = 88,161°
4.2 Выбираем допустимую погрешность перемещения на ручке настройки из условия [djn] = 1...1.5o. Полагаем [djn] = 1о.
4.3 Расчитаем величину коэффициента замедления
i = [djn] / djn = [djn] / (Qmax- Q1) = 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*DA=2*Amax*e/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
Qmax = 88,384°
K = Qmax i/2p = 88,384*2,23/360=0,55
4.8 Число делений на каждом обороте
N’ = N / K = 25 / 0,55 = 45,4
4.9 Наименьшая длина деления шкалы при наибольшем радиусе шкалы
Ro = Dш/ 2 =150/2=75 мм
и далее очерченной дугами окружностей будет на каждом полувитке
bk ’=2pRm / N’= 2p(Ro – (t/4)*m) / N’
где t – шаг спирали шкалы
b1 = 2p(75 – 2*1)/45,4 = 10,1
b2 = 2p(75 – 2*3)/45,4 = 9,5
b3 = 2p(75 – 2*5)/45,4 = 8,9
b4 = 2p(75 – 2*7)/45,4 = 8,4
b5 = 2p(75 – 2*9)/45,4 =7,9
b6 = 2p(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
1. Число делений шкалы – 125. Шкала содержит 37 главных отметок, которые делятся средней отметкой пополам.