Методы обеспечения механической устойчивости

Механическую устойчивость конденсаторов переменной ёмкости следует рассматривать с точки зрения виброустойчивости и устойчивости к ударам.

При действии вибрации и ударов в системе возникают инерционные силы, величина которых зависит от ускорения и массы конструктивных элементов.

Для повышения виброустойчивости можно рекомендовать следующее:

1) Применять материалы с большим отношением модуля упругости к удельному весу. С этой точки зрения выгодные такие материалы, как алюминий, дуралюминий и сталь.

2) Форму пластин ротора следует по возможности приближать к полукруглой.

С точки зрения устойчивости ёмкости конденсатора, связанной упругими деформациями пластин под влиянием ускорений, наивыгоднейшая толщина пластин равна удвоенному зазору: .

Общие соображения по механической устойчивости элементов конструкции могут быть сведены к следующим. Механическая устойчивость будет тем выше, чем: а) больше зазоры и толщина пластин; б) короче и толще ось ротора и меньше его масса; в) больше отношение модуля упругости применяемых материалов к удельному весу. Кроме того, консольное закрепление оси роторов и набора пластин статоров понижает механическую устойчивость, по сравнению с креплением на двух опорах, от 4 до 8 раз, в зависимости от характера крепления на опорах (свободное или жёсткое).

6. Конструкция конденсаторов переменной ёмкости

Конструкция КПЕ должна соответствовать назначению конденсатора и требованиям к стабильности, точности, потерям, виброустойчивости, размерам, технологическим и паразитных связей.

Основными элементами конструкции КПЕ, которые в значительной степени определяют свойства конденсатора, являются корпус, ротор и статор, подшипники и токосъёмное устройство.

По конструктивному выполнению корпуса, ротора и статора могут быть разделены на литые, фрезерованные и штампованные.

Литые конденсаторы изготовляют при помощи литья из алюминиевых или цинковых сплавов. Они отличаются высокой стабильностью, но не могут быть изготовлены большой ёмкости без значительного увеличения размеров. Особенно часто они используются в радиоаппаратуре УКВ.

Фрезерованные изготавливают фрезерованием из сплошного куска, чаще всего используют алюминий и его сплавы. Эти конденсаторы также отличаются высокой стабильностью, электрическими и механическими показателями, но более сложны в изготовлении, металлоёмки, а поэтому малопригодны для массового производства.

Штампованные конденсаторы наиболее удобны для массового производства, хотя по электрическим параметрам они уступают предыдущим типам. Они изготавливаются из штампованных деталей, соединённых при помощи пайки, отбортовки, задавливания или расчеканки.

Соединение статорных пластин в пакет осуществляется при помощи специальных полок или гребёнок, шлицы которых вставляются концы пластин; при сборке эти концы раздавливаются специальным инструментом. Закрепление роторных пластин осуществляется аналогичным способом или непосредственно на оси или специальной роторной втулке.

При применении стальных или латунных пластин раздавливание концов заменяется пайкой, что устраняет остаточные деформации и повышается стабильность.

Такой способ закрепления используют на весьма высоких частотах.

Пластины ротора и статора штампуют из листового алюминия, стали или латуни толщиной 0,3-0,8 мм, прокатанной с точностью до мкм. Отштампованные пластины для снятия внутренних напряжений подвергаются специальной рихтовке, и термической обработке. Корпус штампованного конденсатора изготавливают из листовой стали толщиной 1,5-2,0 мм, отдельные части которого соединяются расчеканкой или сваркой. Для повышения стабильности и механической прочности применяют литые корпуса из алюминиевых или цинковых сплавов.

Крепление статора на корпус производят при помощи изоляторов, имеющих вид планок или колонок изготовленных из механически прочной радиотехнической керамики типа В. Изоляторы из пластмассы и т. п. диэлектрики могут применяться только в конденсаторах пониженного качества.

Оси выполняют из стали, латуни и инвара и радиотехнической керамики типа В, ультрафарфора и стеарита. Для устранения прогибов и скручивания диаметр оси выбирают достаточно большим 5-10 мм.

Конфигурация металлической оси определяется способом крепления роторных пластин. Непосредственно на оси пластины крепятся с прорезанием на ней специальных пазов.

Подшипники должны обеспечивать плавное и лёгкое вращение ротора при отсутствии непроизвольных перемещений. Особенно недопустим продольный люфт, который сопровождается значительным изменением ёмкости при помощи контактных сцепок. Подшипники не должны допускать деформации оси и корпуса из-за теплового расширения.

Назначение токосъёмника – надёжное соединение конденсатора со схемой. Применяются типы токосъёмников: со скользящим контактом, с гибким соединением, бесконтактные (ёмкостные токосъёмы). Наиболее широко применение имеют токосъёмы со скользящим контактом.

Переходное сопротивление должно быть по возможности мало (<0,01 Ом) и не изменяться в процессе эксплуатации. Полное сопротивление токопроводящих деталей мало.

Пластины калибруют по толщине с точностью до 3-5 мкм; с такой же точностью выполняют размеры деталей, фиксирующих расстояние между ними (колонки, гребешки, шайбы).

; ;

Расчет токосъема

В качестве материала для изготовления контактной пружины будем использовать Бронзу Бр. КМц 3-1 (ГОСТ18175-78).

Рисунок 1.2 – Устройство токосъемов (а и б – пружинные токосъемы,

в – пружинный упрощенный, г – цанговый токосъем, д – с гибким выводом).

Выбераем пружинный токосъем под буквой «а».

Определим необходимое контактное усилие, исходя из условия обеспечения требуемой активной составляющей переходного сопротивления R_п по формуле:

, (6.1)

где –коэффициент, учитывающий способ, чистоту обработки и состояние поверхности контактных элементов (для очень грубых поверхностей =3); –поверхностная твердость по Бринеллю (выбираем по более мягкому материалу);

b–коэффициент, зависящий от характера деформации, вида и формы зоны контактирования (b=2).

Толщину контактного элемента рассчитаем по формуле:

(6.2)

где –коэффициент запаса ( =48);

–средний прогиб;

–допустимое напряжение на изгиб;

E–модуль упругости первого рода.

По сортаменту на используемый материал полученное значение толщины округлим до ближайшего табличного значения =0,2 мм.

Конструкция прибора

Основой конструкции является основание корпуса , в котором имеются отверстия для осей статора и ротора, а также отверстие для крепления токосъема. Пластины статора и ротора соединяются с осями статора и ротора соответственно при помощи сварки. На ось ротора надеваются подшипники, затем собранные секции статора и ротора вставляются в соответствующие осям разъемы. Затем на ось надевается токосъем. Ось статора и ротора зажимаются при помощи гаек, токосъем крепится винтом.

Заключение

В ходе данного курсового проекта были проведены расчёт и проектирование прямочастотного КПЕ с заданными параметрами.

Максимальная ёмкость пФ, коэффициент перекрытия по частоте равен . Были рассчитаны значения радиусов очертания кривой ротора.

Ось ротора и статора будем делать из одного материала, ТКЕ которого должно быть как можно ближе по своему значению к ТКЕ керамики, чтобы улучшить общее ТКЕ конденсатора. Для керамики с ТКЕ равным 0 °С-1, был выбран аллюминий с ТКЕ .

Все предпринятые меры оправдали себя, и при проведении расчетов был определен температурный коэффициент емкости, который составил

.

Материалом корпуса выбран пластик, пластин статора и ротора - алюминий, токосъема – Бр. КМц 3-1 (ГОСТ18175-78). а оси крепления – сталь. Диэлектриком выбран воздух.

Конструкция удовлетворяет предъявляемым требованиям, т. е. обеспечивает стабильностью и точностью работы при нормальных условиях.

Список используемой литературы

1. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. М.: Энергия, 2005.

2. Харинский А.Л. Основы конструирования элементов радиоаппаратуры. Л.: Энергия, 1996.

4. Фролов А.Д. Радиодетали и узлы. М.: Высшая школа, 1995.

5. Чекмарёв А.А., Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению. М.: Высшая школа, 1999.

6. Азарх С.Х. Конденсаторы переменной ёмкости. М.: Энергия, 1995.