ОПОРНИЙ ВУЗОЛ-ПЕРЕХІДНИК ДЛЯ ПОВОРОТНОГО ПРИСТРОЮ РАДІОАМАТОРСЬКОЇ АНТЕНИ

У радіоаматорській практиці доводиться самому створювати необхідні пристрої, іноді досить складні, пристосовуючи вузли, що відпрацювали свій вік, і деталі промислових машин і механізмів.

 

Дуже часто такі саморобки виходять цікавими і повністю задовольняють радіоаматора своєю надійністю в експлуатації, по великому життєвому циклу і по стійкості самої конструкції, наприклад, вітровим навантаженням для антенних комплексів (конструкція вузлів поворотного редуктора, щогли і спрямованої антени).

У цій статті мова піде про функціонально окрему конструкцію опорного вузла для поворотної частини двоступінчатого промислового редуктора з реверсивним асинхронним електродвигуном (див. рисунок 1).

 

Рисунок 1. Зовнішній вигляд опорного вузла для редуктора повороту антени

          де: поз. 1 – зварний корпус; поз. 2 – зварний вал; поз. 3 – черв'ячний редуктор з асинхронним приводом; поз. 4 – кришка оглядова; поз. 5 – зовнішній електричний роз'єм

Цей опорний вузол потрібний в закінченій конструкції поворотного пристрою для радіоаматорської щогли зі спрямованою антеною для:

- передачі крутного моменту від редуктора на щоглу антени;

- виконання опорного закріплення щогли і сприйняття статичних і динамічних навантажень від щогли і антени при експлуатації;

- забезпечення вільного, реверсивного обертання антени по куту місця;

- виконання вимог з установки датчика кута повороту антени і захисту його та інших деталей від дії кліматичних чинників довкілля.

Конструктивно опорний вузол зображений на рисунку 2.

 

Рисунок 2. Опорна частина вузла. Деякі елементи умовно не показані

Зварний корпус, поз. 1 (див. рисунок 1), включає три циліндричні деталі (див. рисунок 2): поз. 6 – верхня основа підшипника; поз. 7 –  труба корпуса; поз. 8 – нижня основа підшипника. У верхній і нижній основах підшипників є місця для встановлення відповідних підшипників, які виконані з необхідними посадками. Верхній підшипник, поз. 9 – радіально-упорний роликовий 7210,  нижній, поз. 10 – кульковий 50208А.

Під верхнім, поз. 9, і нижнім, поз. 10, підшипниками, в основах підшипників виконані циліндричні проточки з упорами для встановлення тонких оливознімальних кілець, верхнього, поз. 11, і нижнього, поз. 12, що перешкоджають викиду консистентного мастила в порожнини, нижче підшипників.

У нижній частині верхньої основи підшипника, поз. 6, і у верхній частині нижньої основи підшипника, поз. 8, є проточки в корпусах для встановлення в них з'єднувальної труби, поз. 7, для  подальшого зварювання корпуса, поз. 1 (див. рисунок 1).

Фланець нижньої основи підшипника, поз. 8, виконаний квадратного перерізу і має в нижній частині посадочну порожнину циліндричної форми та чотири отвори для закріплення опорного вузла до редуктора, поз. 3 (див. рисунок 1). Стикування опорного вузла і редуктора виконується через паронітову прокладку з використанням герметика.

На циліндричній частині труби корпуса вузла, поз. 7, виконано прямокутний отвір під установку і закріплення зварюванням прямокутного зварного вузла, поз. 13, що складається з обичайки і фланця з отворами, для закріплення кришки оглядової, поз. 4 (див. рисунок 1).

Прямокутний отвір, зварний вузол, поз. 13, з фланцем і оглядова кришка, поз. 4, мають бути спроектовані так, щоб мати мінімальні розміри, що забезпечують розташування усередині створеного об'єму датчика кута повороту вала, двох шестерень зубчастої передачі, механізму забезпечення притискання шестерень зубчастої передачі з пружиною, внутрішнього прямокутного і зовнішнього циліндричного роз'ємів для підключення датчика до схеми керування поворотним пристроєм.

При цьому необхідно врахувати додатковий внутрішній об'єм для виконання монтажу–демонтажу датчика, пайку з'єднувальних проводів і роз'ємів, обслуговування датчика і установку географічних координат початкової прив'язки датчика з валом вузла і покажчиком кута місця, що не входить в цю конструкцію, встановленого в пульті керування поворотом антени.

Зварний вал, поз. 2 (див. рисунок 1) складається з трьох частин: верхньої, поз. 14 (див. рисунок 2), центральної – труби, поз. 15, і нижньої частини, поз. 17. Верхня частина, поз 14, конструктивно виконана як перехідник (порожнистий) для встановлення і закріплення труби довжиною 1,5 м від щоглового облаштування релейки Р-401, і який одночасно є кришкою-парасолькою для верхнього підшипника. Цей перехідник передає крутний момент для обертання щогли з антеною. На центральній частині зварного вала, поз. 15 (на трубі), закріплена шестерня, поз. 16, зубчастої передачі до датчика. Нижня частина, поз. 17, конструктивно є перехідником між внутрішнім кільцем нижнього підшипника та вихідним валом черв'ячного редуктора, поз. 3 (див. рисунок 1), крутний момент від якого через шпонкове з'єднання передається на зварний вал вузла.

Верхня частина вала, поз. 14, в нижній частині, а нижня частина вала, поз. 17, у верхній частині мають внутрішні циліндричні проточки в корпусах для  встановлення в них з'єднувальної труби, поз. 16, на якій також виконані зовнішні проточки, що сполучаються, для подальшого складання і зварювання вала, поз. 2 (див. рисунки 1 і 2).

Вам представлений опис основних конструкційних деталей, що входять до складу опорного вузла поворотного пристрою. Але необхідно нагадати читачеві, що корпус і вал нашого вузла виконані як зварні вузли, в які входять підшипники кочення, для яких необхідно забезпечити певну співвісність для їх належної роботи. Тому бажано при виготовленні деталей призначати, де це необхідно, відповідні розміри і посадки, а зварювання деяких деталей між собою виконувати в заневоленому стані, спочатку виконуючи точкові прихватки з протилежних сторін зварного шва і тільки після цього виконувати основні шви.

Після зварювання необхідно обов'язково усі шви проконтролювати, а шви корпуса додатково перевірити на щільність.

На рисунку 3 показана знята кришка поз. 4 (див. рисунок 1), а на рисунку 4 – її вигляд знизу.

 

Рисунок 3. Кришка знята          Рисунок 4. Кришка знята. Вигляд знизу

Для зручності роботи зі знятою оглядовою кришкою, в площині роз'єму кришки, на корпусі і кришці встановлені та закріплені дві частини електричного плаского роз'єму ножового типу ОСГРП3-31ГВ, поз. 18, що  забезпечують електричне з'єднання джгута проводів від датчика до круглого зовнішнього роз'єму  ШР20П5ЭШ10Н, поз. 5 (див. рисунок 1), встановленого в нижній частині кришки, під «парасолькою захисту від водяних струменів» (див. рисунок 4). Для відведення зовнішнього кабелю використана кутова вставка роз'єму. Оглядова кришка кріпиться до корпуса через паронітову прокладку (завтовшки 2 мм, з нанесеним герметиком) стандартним комплектом метизів М6: болт довжиною 25 мм, гайка, пружинна шайба і дві пласкі шайби. На рисунку 3 електричні проводи умовно не показані.

На рисунках 5 і 6 показана внутрішня конструкція пристрою для передачі кута повороту вала опорного вузла та спосіб встановлення електричного датчика, поз. 19.

Рисунок 5. Механізм передачі кута повороту вала з датчиком

 

 

Рисунок 6. Кріплення датчика. Зубчаста передача умовно не показана

Для індикації кута місця зазвичай використовуються різні індикаційні пристрої, що працюють від датчиків. У цій конструкції використовується датчик, поз. 19, що є кільцевим потенціометром, див. статтю: «Датчик угла поворота антенны».

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

Датчик, поз. 19 (див. рисунки 5 і 6), встановлюється на важіль-гойдалку, поз. 20, і кріпиться власним штатним комплектом метизів через отвір у важелі. Інший кінець важеля-гойдалки також виконаний з отвором, через який він закріплюється за допомогою осі, поз. 21, підшипника ковзання, поз. 22 (див. рисунок 7), закріпленого  способом зварювання усередині корпуса вузла,  рисунок 6.

 

Рисунок 7. Важіль-гойдалка з підшипником ковзання

Вісь підшипника ковзання з одного боку має упор, а з іншого – різьбову частину, для закріплення важеля-гойдалки корончастою гайкою М8, поз. 23, через шайбу пласку, поз. 24 в підшипнику ковзання, поз. 22 (див. рисунок 7).

Важіль-гойдалка, його вісь і підшипник ковзання виконані з нержавіючої сталі. Важіль-гойдалка з встановленим датчиком має можливість «гойдатися» на осі підшипника кочення. Це гойдання забезпечується певним дозованим притисканням важеля-гойдалки до торця підшипника різьбовим з'єднанням, з використанням гайки корончастої, поз. 23 (яка зафіксована на осі шплінтом, поз. 25), а також виконанням на торцевих поверхнях підшипника ковзання, упору осі з внутрішньої сторони і шайби пласкої (з одного боку) канавок для закладання консистентного мастила (див. рисунок 7). Дві зовнішні канавки виконані також на циліндричній частині осі, поз. 21. Критерій працездатності – гойдання важеля в підшипнику без люфта!

Описана конструкція забезпечує тривалий термін рухливості важеля-гойдалки з датчиком відносно підшипника ковзання.

Для кінематичного зв'язку датчика, поз. 19, з валом вузла, поз. 2, використана зубчаста передача 1:1 (див. рисунок 5), виконана двома шестернями однакового модуля та з однаковою кількістю зубців. Як вже повідомлялося, одна шестерня, поз. 16, закріплена на валу, а інша, поз. 26, – стопорним гвинтом М4 на осі датчика, який має стандартний шліц.

Для забезпечення безлюфтового зачеплення зубчастої передачі важіль-гойдалка має вушко з отвором для закріплення циліндричної пружини, поз. 27, яка іншим кінцем закріплена в отвір кронштейна, поз. 28, привареного всередині корпуса (див. рисунок 6). Пружина потрібна для забезпечення постійного притискання шестерень (безлюфтового зачеплення), усунення можливих неспіввісностей між валом і віссю датчика.

Сила натягнення пружини, інші необхідні її параметри і точка її закріплення визначаються опрацюванням, для забезпечення надійного притиснення двох шестерень, виконання можливості регулювання положення датчика відносно вала.

Подібний механізм зв'язку приводного вала з датчиком використовується автором в конструкції поворотної поєднаної антени «хвилевий канал» на 28 і 21 МГц вже 50 років!

Під час проектування усього механізму з важелем-гойдалкою робилася ретельна перевірка на відсутність можливого торкання пружини і датчика з важелем-гойдалкою до інших елементів вузла під час їх роботи.

Конструкція опорного вузла розроблена таким чином, що забезпечує остаточне складання корпуса, поз. 1, і повністю змонтованого вала, поз. 2 (див. рисунок 1, далі встановлюють і закріплюють важіль-гойдалку, поз. 20, закріплюють пружину, поз. 27, встановлюють датчик, поз. 19,  і шестерню, поз. 26, на його вісь і виконують стопоріння гвинтом М4.

Перед цим необхідно:

- усі підшипники перед встановленням заповнити консистентним мастилом;

- внутрішні поверхні корпуса вузла і зовнішні поверхні вала покрити тонким шаром мастила;

- контактуючі поверхні шестерень покрити шаром мастила;

- елементи підшипника ковзання, а також вісь важеля-гойдалки, комплект елементів кріплення осі і циліндричну пружину також покрити шаром мастила, звернувши особливу увагу на заповнення мастилом кільцевих проточок на осі важеля-гойдалки.

Для змащування використати мастило «Літол-24».

Надалі виконують електромонтаж. Схема електрична для електромонтажу показана на рисунку 8.

 

Рисунок 8. Схема електрична принципова опорного вузла

де: поз. 1 – опорний вузол; поз. 2 – кришка оглядова

Електромонтаж складається з двох частин: електромонтаж в опорному вузлі й електромонтаж в кришці оглядовій, поз. 4 (див. рисунок 1).  Встановлення комплектуючих виробів показана на рисунках 3, 4, 5 і 6. Електромонтаж кришки оглядової можна виконувати окремо від монтажу опорного вузла.

Для електромонтажу використовують провід МГШВ або МГТФ перерізом 0,5 мм2. Після монтажу проводи необхідно зібрати в джгут.

Для виконання ремонтів, оглядів, регулювань механізму важеля-гойдалки і прив'язки положення датчика відносно вихідного вала і шкали покажчика кута місця необхідно виготовити і надалі використати ремонтний кабель з аналогічними напівроз'ємами ОСГРП3-31ГВ. Довжина ремонтного кабелю – до одного метра.

При зніманні та встановленні кришки оглядової, поз. 4, необхідним є дотримання потрібної послідовності виконання операцій для збереження цілісності напівроз'ємів.

При зніманні кришки спочатку необхідно розкрутити і демонтувати усі кріпильні болти, окрім болтів на кутах. На кутових болтах необхідно ослабити гайки на 2–3 витки до вільного стану. Загостреним тонким інструментом, за декілька циклів, необхідно акуратно підчепити кришку в середній частині, з двох сторін на 2–3 мм, без відчутних перекосів кришки, поки не розтиснуться напівроз'єми. Після цього необхідно відгвинтити гайки, що залишилися, і демонтувати болти, а потім – кришку.

Для встановлення кришки спочатку необхідно акуратно, без перекосів зістикувати напівроз'єми, візуально оглянути співвісність усіх отворів у фланцях і встановити чотири болти по кутах з попереднім затягуванням гайок. Потім встановити решту болтів. Остаточно затягнути всі болти. Перед початком операції встановлення кришки необхідно оглянути цілісність паронітової прокладки і покрити її герметиком.

Надійне з'єднання електричних кіл відбувається при штатному кріпленні кришки.

Описана конструкція механізму встановлення датчика, поз. 19, забезпечує простоту регулювання (юстування по куту місця) датчика відносно вала опорного вузла, тобто відносно щогли зі спрямованою антеною, і положення стрілки на шкалі індикатора кута місця, дистанційно встановленого від антени.

Регулювання виконують шляхом виведення важеля-гойдалки з датчиком із зачеплення зубчастої передачі, необхідного холостого повороту шестерні датчика вручну, з контролем кута місця по індикатору і, після досягнення контрольної точки на шкалі індикатора (наприклад, «Північ»), встановлення шестерень в зачеплення.

На корпусі вузла і кришці-парасольці верхнього підшипника вала необхідно нанести фарбою мітки, що означають контрольну точку на шкалі індикатора.

Остаточне юстування синхронності обертання вала вузла і показань кута на шкалі індикатора бажано виконати на зібраній щоглі з редуктором та встановленій антені.

Завданням цієї публікації, як Ви, шановані радіоаматори, вже здогадалися, було ознайомлення з конструкцією опорного вузла поворотного пристрою радіоаматорської антени, виконаного на базі промислового редуктора з електроприводом, що відпрацював свій ресурс.

На базі цього матеріалу радіоаматор, застосовуючи свої можливості, може розробити власну конструкцію подібного обов'язкового вузла поворотної антени.

Ознайомившись із необхідними вимогами до такої конструкції, а вони викладені в цих матеріалах, ми сподіваємося, що Ви поміркуєте і візьметеся  за подібну справу, враховуючи, що Ваша конструкція виготовлятиметься з урахуванням Ваших можливостей і матеріалів!

Що буде у Ваших планах – відомо лише Вам! Звідси і конкретні розміри! Які будуть труби і де буде встановлений редуктор, яку він матиме вагу, плюс вага антени? Після цього стане зрозуміло, який варіант буде Вам прийнятний для виготовлення.

Бажаємо Вам успіхів у Ваших стараннях! Сподіваємося, що стаття була для Вас корисною!

 

Г. С. Ігнатов, UT1HT,
комп'ютерний дизайн – П. Д. Даниш.

Переклад українською мовою – А. А. Зюков.

 

Останнє редагування П'ятниця, 29 травня 2020 05:26
krs

Детальніше в цій категорії: « Датчик кута повороту антени