ОПОРНЫЙ УЗЕЛ – ПЕРЕХОДНИК ДЛЯ ПОВОРОТНОГО УСТРОЙСТВА РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКОЙ АНТЕННЫ

 В радиолюбительской практике приходится самому создавать необходимые устройства, иногда довольно сложные, приспосабливая отработавшие свой век узлы и детали промышленных машин и механизмов.

 Очень часто такие самоделки получаются интересными и полностью удовлетворяют радиолюбителя по своей надежности в эксплуатации, по большому жизненному циклу и по стойкости самой конструкции, например – ветровым нагрузкам для антенных комплексов (конструкция узлов поворотного редуктора, мачты и направленной антенны).

В этой статье речь пойдет о функционально отдельной конструкции опорного узла для поворотной части двухступенчатого промышленного редуктора с реверсивным асинхронным электродвигателем (См. Рисунок 1).

 Рисунок 1. Внешний вид опорного узла для редуктора поворота антенны,

 

   где: поз. 1 – сварной корпус; поз. 2 - сварной вал; поз. 3 – червячный редуктор с асинхронным приводом; поз. 4 – крышка смотровая; поз. 5 – внешний электрический разъем.

 

Этот опорный узел необходим в законченной конструкции поворотного устройства для радиолюбительской мачты с направленной антенной для:

- передачи крутящего момента от редуктора на мачту антенны;

- выполнения опорного закрепления мачты и восприятия статических и динамических нагрузок от мачты и антенны при эксплуатации;

- обеспечения свободного, реверсивного вращения антенны по углу места;

- выполнения требований по установке датчика угла поворота антенны и защиты его и других деталей от воздействия климатических факторов окружающей среды.

Конструктивно опорный узел изображен на рисунке 2.

Рисунок 2. Опорная часть узла. Некоторые элементы условно не показаны.

Сварной корпус, поз. 1, рисунок 1, включает три цилиндрических детали, рисунок 2: поз. 6 – верхнее основание подшипника; поз. 7 –  труба корпуса; поз. 8 – нижнее основание подшипника. В верхнем и нижнем основаниях подшипников имеются места под установку соответствующих подшипников, выполненные с необходимыми посадками. Верхний подшипник, поз. 9 – радиально-упорный роликовый 7210,  нижний, поз. 10 – шариковый 50208А.  

Под верхним, поз. 9, и нижним, поз. 10, подшипниками, в основаниях подшипников выполнены цилиндрические проточки с упорами для установки тонких маслосъемных колец, верхнего, поз. 11 и нижнего, поз. 12, препятствующих выбросу консистентной смазки в полости, ниже подшипников.

В нижней части верхнего основания подшипника, поз. 6, и в верхней части нижнего основания подшипника, поз. 8, имеются проточки в корпусах для установки в них соединительной трубы, поз. 7, для  дальнейшей сварки корпуса, поз. 1, (См. Рисунок 1).

Фланец нижнего основания подшипника, поз. 8, выполнен квадратного сечения и имеет в нижней части посадочную полость цилиндрической формы и четыре отверстия для закрепления опорного узла к редуктору, поз. 3 (См. Рисунок 1). Стыковка опорного узла и редуктора производится через паронитовую прокладку с использованием герметика.

На цилиндрической части трубы корпуса узла, поз. 7, выполнено прямоугольной отверстие под установку и закрепление сваркой прямоугольного сварного узла, поз. 13, состоящего из обечайки и фланца с отверстиями, для закрепления крышки смотровой, поз. 4, рисунок 1.

Прямоугольное отверстие, сварной узел, поз. 13, с фланцем и смотровая крышка, поз. 4, должны быть спроектированы таким образом, чтобы иметь минимальные размеры, обеспечивающие расположение внутри образованного объема датчика угла поворота вала, двух шестерен зубчатой передачи, механизма обеспечения прижатия шестерен зубчатой передачи с пружиной, внутреннего прямоугольного и наружного цилиндрического разъемов для подключения датчика к схеме управления поворотным устройством.

При этом необходимо учесть дополнительный внутренний объем для выполнения монтажа – демонтажа датчика, пайку соединительных проводов и разъемов, обслуживание датчика и установку географических координат начальной привязки датчика с валом узла и указателем угла места, не входящего в эту конструкцию, и установленного в пульте управления поворотом антенны.

Сварной вал, поз. 2, (См. Рисунок 1) состоит из трех частей, рисунок 2: верхней части, поз 14, имеющей полый переходник для установки и закрепления трубы длиной 1,5 м от мачтового устройства релейки Р-401, который передает крутящий момент для вращения мачты с антенной, выполненный совместно с крышкой-зонтиком верхнего подшипника и цилиндрической частью для установки верхнего подшипника по внутреннему кольцу с упором; центральной части вала - трубы, поз. 15,  с закрепленной на ней шестерней, поз. 16,  зубчатой передачи к датчику, и нижней части, поз. 17, с цилиндрической частью для установки нижнего подшипника по внутреннему кольцу с упором, с внутренним цилиндрическим отверстием и шпоночным пазом для передачи крутящего момента на вал от червячного редуктора, поз. 3, рисунок 1.

Верхняя часть вала, поз. 14, в нижней части, а нижняя часть вала, поз. 17, в верхней части имеют внутренние цилиндрические проточки в корпусах для установки в них соединительной трубы, поз.16, на которой также выполнены наружные сопрягаемые проточки для дальнейшей сборки и сварки вала, поз. 2, (См. Рисунок 1 и 2).

Вам представлено описание основных конструкционных деталей, составляющих эту конструкцию. Но необходимо напомнить читателю, что корпус и вал нашего узла выполнены как сварные узлы, в которые входят подшипники качения, для которых необходимо обеспечить определенную соосность в работе. Поэтому желательно при изготовлении деталей назначать, где необходимо, сопрягаемые размеры и посадки, а сварку выполнять в заневоленном состоянии составляющих сборку деталей, вначале выполняя прихватки точками по противоположным частям сварного шва и только после этого выполнять основные швы.

После сварки необходимо обязательно все швы контролировать, а швы корпуса дополнительно проверить на плотность.

На рисунке 3 показан вид на снятую крышку, поз. 4, (См. Рисунок 1), а также на рисунке 4 – вид на крышку снизу.

Рис.3 Крышка снята                              Рис. 4 Крышка снята. Вид снизу

 

Для удобства работы со снятой смотровой крышкой, в плоскости разъема крышки, на корпусе и крышке установлены и закреплены две части электрического плоского разъема ножевого типа ОСГРП3-31ГВ, поз. 18,  образующие электрическое соединение жгута проводов от датчика к круглому наружному разъему  ШР20П5ЭШ10Н, поз. 5 (См. Рисунок 1), установленному в нижней части крышки, под «зонтиком защиты от водяных струй» (См. Рисунок 4). Для отвода внешнего кабеля использована угловая вставка разъема. Смотровая крышка крепится к корпусу через паронитовую прокладку, толщиной 2 мм, с нанесенным герметиком,  стандартным комплектом метизов М6: гайка, пружинная шайба, две плоских шайбы и болт, длиной 25 мм. На рисунке 3 электрические провода условно не показаны.

На рисунке 5 и 6 показаны виды, демонстрирующие как выполнено устройство для обеспечения передачи угла поворота вала опорного узла и как установлен электрический датчик, поз. 19.

 

 

 Рисунок 5 Механизм передачи угла поворота вала с датчиком

Рисунок 6 Крепление датчика. зубчатая передача условно не показана

Для индикации угла места обычно используются различные индикационные устройства, работающие от датчиков. В этой конструкции используется датчик, поз. 19, представляющий собой кольцевой потенциометр, см. статью «Датчик угла поворота антенны»

http://www.krs.net.ua/index.php/ru/ideya-proekt-konstruktsiya/item/246-datchik-ugla-povorota-antenny

Датчик, поз. 19 (См. Рисунок 5 и 6), устанавливается на рычаг-качалку, поз. 20, и крепится собственным штатным комплектом метизов через отверстие на рычаге. Другой конец рычага-качалки также исполнен с отверстием, через которое он закрепляется посредством оси, поз. 21, подшипника скольжения, поз. 22, (См. Рисунок 7), закрепленного сваркой внутри корпуса узла,  рисунок 6.

 

 

Рисунок 7. Рычаг-качалка с подшипником скольжения

 

Ось подшипника скольжения с одной стороны имеет упор, а с другой стороны – резьбовую часть, для закрепления рычага-качалки гайкой корончатой М8, поз. 23, через шайбу плоскую, поз. 24 в подшипнике скольжения, поз. 22, (См. Рисунок 7).

Рычаг-качалка, его ось и подшипник скольжения выполнены из нержавеющей стали.  Рычаг-качалка с установленным датчиком имеет возможность «качания» вокруг оси подшипника качения. Это качание обеспечивается определенным, дозированным прижатием рычага-качалки к торцу подшипника резьбовым соединением, с использованием гайки корончатой, поз. 23, с фиксацией гайки на оси шплинтом, поз. 25 а также выполнением на торцевых поверхностях подшипника скольжения, упора оси с внутренней стороны и шайбы плоской с одной стороны, канавок для закладки консистентной смазки (См. Рисунок 7). Две наружных канавки выполняются также на оси крепления, поз. 21. Критерий работоспособности - качание качалки в подшипнике без люфта!

Описанная конструкция обеспечивает длительный срок подвижности рычага–качалки с датчиком относительно подшипника скольжения.

Для кинематической связи датчика, поз. 19, с валом узла, поз. 2, использована зубчатая передача 1:1 (См. Рисунок 5), выполненная двумя шестернями с одинаковым количеством зубьев одного модуля. Как уже сообщалось, одна шестерня, поз. 16, закреплена на валу, а вторая, поз. 26, - закреплена стопорным винтом М4 на оси датчика, который имеет стандартный шлиц.

Для обеспечения безлюфтового зацепления зубчатой передачи, рычаг-качалка имеет отверстие для закрепления цилиндрической пружины, поз. 27, которая другим концом закреплена в отверстие кронштейна, поз. 28, закрепленного сваркой внутри корпуса (См. Рисунок 6). Пружина необходима для обеспечения постоянного поджатия шестерен (безлюфтовое зацепление), устранения возможных несоосностей между валом и осью датчика.

Сила натяжения  пружины, другие необходимые ее параметры и точка ее закрепления, определяются проработкой,  для обеспечения надежного прижатия двух шестерен, выполнения возможности регулировки положения датчика по отношению к валу.

Подобный механизм связи вращающего вала с датчиком  используется автором в конструкции поворотной совмещенной антенны «волновой канал» на 28 и 21 МГц уже 50 лет!

При вписывании всего механизма с рычагом-качалкой, производилась тщательная проверка на отсутствие возможного касания пружины и датчика с рычагом-качалкой к другим элементам узла при работе.

Конструкция опорного узла разработана таким образом, что обеспечивает окончательную сборку корпуса, поз. 1, и вала, поз. 2, (См. Рисунок 1), полностью смонтированного, далее устанавливают и закрепляют рычаг-качалку, поз. 25, закрепляют пружину, поз. 27, устанавливают датчик, поз. 19,  и шестерню, поз. 26, на его ось и производят стопорение винтом М4.  

Перед этим необходимо:

- все подшипники перед установкой заполнить консистентной смазкой;

- внутренние поверхности корпуса узла и наружные поверхности вала покрыть тонким слоем смазки;

- контактирующие поверхности шестерен покрыть слоем смазки;

- элементы подшипника скольжения, а также ось рычага-качалки, и комплект элементов закрепления оси и цилиндрическую пружину также покрыть слоем смазки, обратив особое внимание на заполнение смазкой кольцевых проточек на оси рычага-качалки.

Для смазки использовать «Литол-24».

В дальнейшем выполняют электромонтаж. Схема электрическая для электромонтажа показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема электрическая принципиальная опорного узла,

 

где: поз. 1 – опорный узел; поз.2 – крышка смотровая.

Схема включает две части: электромонтаж в опорном узле и электромонтаж в крышке смотровой, поз. 4, (См. Рисунок 1). Установка комплектующих изделий показана на рисунках 3, 4, 5 и 6.  Электромонтаж крышки смотровой можно выполнять отдельно от монтажа опорного узла.

Для электромонтажа используется провод МГШВ или МГТФ сечением 0,5 мм2. После монтажа провода собрать в жгут.

Для выполнения ремонтов, осмотров, регулировок механизма рычага-качалки и привязки положения датчика по отношению к выходному валу и шкале указателя угла места, необходимо изготовить, и в дальнейшем использовать ремонтный кабель с аналогичными полуразъемами ОСГРП3-31ГВ. Длина ремонтного кабеля – до одного метра.

При снятии и установке крышки смотровой, поз. 4, необходимым является выполнение последовательности операций для сохранения целостности полуразъемов.

При снятии крышки вначале необходимо раскрутить и демонтировать все крепительные болты, кроме болтов на углах. На угловых болтах необходимо ослабить гайки на 2-3 витка до свободного состояния. Заостренным тонким инструментом, за несколько циклов, необходимо аккуратно поддеть крышку в средней части, с двух сторон на 2-3 мм, без ощутимых перекосов крышки, пока не расстыкуются полуразъемы. После этого необходимо отвинтить оставшиеся гайки и демонтировать болты, а далее крышку.

Для установки крышки вначале необходимо аккуратно, без перекосов состыковать разъем, визуально осмотреть соосность всех отверстий во фланцах и установить четыре болта по углам с предварительной затяжкой гаек. Долее установить все оставшиеся болты. Произвести окончательную затяжку всех болтов. Перед началом операции установки крышки необходимо осмотреть целостность паронитовой подкладки и произвести покрытие ее герметиком.

Надежное соединение электрических цепей происходит при штатном креплении крышки.

Описанная конструкция механизма установки датчика, поз. 19, обеспечивает простоту регулировки (юстировки по углу места) датчика по отношению к валу опорного узла, т.е. к вращающейся мачте с направленной антенной, и положению стрелки на шкале индикатора угла места, дистанционно установленного от антенны.

Регулировка производится путем вывода рычага-качалки с датчиком из зацепления зубчатой передачи, необходимого холостого поворота шестерни датчика вручную, с контролем угла места по индикатору и, при достижении контрольной точки на шкале индикатора, например – «Север»,  ввода зубьев шестерен в зацепление.

На корпусе узла и  крышке-зонтике верхнего подшипника вала необходимо нанести краской метки, обозначающие контрольную точку на шкале индикатора.

Окончательную юстировку синхронности вращения вала узла и показаний угла на шкале индикатора желательно выполнить на собранной мачте с редуктором и установленной антенне.

Задачей этой публикации, как Вы, уважаемые радиолюбители, уже догадались, было ознакомление с конструкцией опорного узла поворотного устройства радиолюбительской антенны, выполненного на базе отработавшего свой ресурс промышленного редуктора с электроприводом.

На базе этого материала радиолюбитель, располагая своими возможностями, может разработать свою конструкцию подобного обязательного узла поворотной антенны.

Ознакомившись с необходимыми требованиями к подобной конструкции, а они изложены в этих материалах, Вы, а мы надеемся, поразмышляете и возьметесь за подобную работу, учитывая, что Ваша конструкция будет изготавливаться из Ваших возможностей и материалов!

Что будет в Ваших планах – известно только Вам! Отсюда и конкретные размеры! Какие будут трубы, и где будет установлен редуктор, и какой он будет иметь вес, плюс вес антенны? После этого будет ясно, какой вариант будет Вам приемлем для изготовления.

Желаем Вам успехов в Ваших стараниях! Думаем, статья была для Вас полезной!

 

Г.С.Игнатов, UT1HT, П.Д. Даныш, компьютерный дизайн.


        

 

 

Последние изменения Воскресенье, 10 Май 2020 13:25