книги / Электрооборудование электровакуумного производства

зультат испытания является следствием отдельных изме­ рений разных параметров и выдается оператору в виде светового табло с надписью «годная» или «брак», что не позволяет без дополнительной информации анализиро­ вать ход технологического процесса. Такое оборудование применяется при организации поточно-механизированно­ го производства приборов в условиях серийного или мас­ сового выпуска. Единый ритм обеспечивается изменени­ ем числа одновременно обрабатываемых приборов (емкости оборудования) в зависимости от длительности проведения различных технологических операций.

Второе направление — применение стационарного обо­ рудования в основном вертикальной компоновки, снаб­ женного автоматическим программным управлением тех­ нологического процесса обработки и автоматическими системами контроля хода процесса. Емкость оборудова­ ния определяется геометрическими размерами обрабаты­ ваемых приборов и величиной потребляемой мощности. Количество одновременно тренируемых приборов может меняться от единиц в мелкосерийном производстве круп­ ногабаритных приборов с большой потребляемой мощ­ ностью (например, газоразрядные приборы типа ДРЛ-2000 или ДРТ-2500, трубки для ионного газового лазера типа ДАРК-9000 или ДАРК-12000) до несколь­ ких тысяч в крупносерийном или массовом производстве (например, газоразрядные приборы типа СГ в пальчико­ вом оформлении, сверхминиатюрные радиолампы и т. д.). В качестве мер защиты от перегрева в резуль­ тате выделения большого количества тепла применяется преимущественно принудительная приточная вентиляция, создающая избыточное давление внутри аппаратуры и как следствие этого не позволяющая наружному запы­ ленному воздуху загрязнять аппаратуру и установлен­ ные тренируемые приборы. Воздушный отсос (вытяжная вентиляция) применяется редко, в основном тогда, когда тренируемые приборы имеют ионизирующее излучение или при тренировке выделяется озон. В производстве крупногабаритных мощных приборов для отвода выде­ ляемого тепла используется водяное охлаждение стенки корпуса, конструктивно выполняемое в виде змеевиков, по которым пропускается вода.

Электрическая защита от перегрева обеспечивается контактным термометром, измеряющим температуру поверхности стенки прибора (экрана). В аварийном слу­

чае (нагрев поверхности выше заданного значения) кон­ тактный термометр (термопара) автоматически произ­ водит отключение установки с помощью вспомогатель­ ного усилителя с релейным выходом. Аналогичная система была описана ранее (см. рис. 2-3). Стационар­ ное тренировочное оборудование большой емкости с широкими возможностями регулирования позволяет совмещать различные режимы тренировки и делает не­ нужными межоперационные перегрузки и транспорти­ ровки, что существенно увеличивает коэффициент исполь­ зования оборудования. Преимущества такого оборудова­ ния наиболее полно выявляются при длительных (более 4—8 ч) режимах обработки. Жесткое соблюдение режима технологической обработки гарантируется применением в качестве программного устройства различных реле времени и командоаппаратов. На рис. 3-30 показана электрическая схема кассеты для тренировки сверхми­ ниатюрных ламп. Кассета имеет 120 гнезд, предназна­ ченных для установки сверхминиатюрных пентодов (типа 6Ж1Б), режим тренировки которых приведен в табл. 3-4. Источники питания, управляемые командоаппаратом, обеспечивают автономное питание шести кассет, расположенных на одной стороне установки в два вертикальных ряда по три кассеты. Другая (противопо­ ложная) сторона установки выполнена аналогично. Таким образом, общая емкость установки для трениров­ ки сверхминиатюрных пентодов составляет 1440 ламп при возможности проведения одновременной тренировки половины ламп в другом режиме. Для облегчения тепло­ вого режима применяется принудительная вентиляция.

Контроль теплового режима производится для каждой самостоятельной группы из шести кассет с помощью контактного термометра, обеспечивающего аварийное выключение в случае превышения заданной температу­ ры. Контроль заранее установленного электрического режима и прохождения технологического процесса тре­ нировки может осуществляться визуально по вынесен­ ным на панель управления контрольным приборам и находящимся в кассетах сигнальным лампам и индика­ торным тиратронам. В качестве сигнальной лампы используется двухнитевая лампа накаливания, что позво­ ляет уменьшить габариты оборудования. Нить лампы накаливания включена в катодную цепь тренируемого пентода и служит не только для целей сигнализации и

292

Рис. 3-30. Схема кассеты для пентодов.

защиты от коротких замыканий между катодом и дру­ гими электродами. Одновременно нить лампы накали­ вания, включенная в приведенной схеме в роли резистора автоматического смещения, автоматически корректи­ рует электрический режим тренировки под индивидуаль­ ные особенности тренируемой радиолампы. В свкзи с большим количеством одновременно тренируемых ламп в целях повышения эффективности для наблюде­ ния за ходом технологического процесса тренировки при­ менена визуальная система индикации, позволяющая регистрировать по заданному пороговому значению анодный ток каждой тренируемой радиолампы для всех тренируемых радиоламп сразу. Система индикации вы­ полнена на индикаторных тиратронах с холодным като­ дом типа ТХ16Б. В анодной цепи каждой тренируемой радиолампы установлен измерительный резистор, сопро­ тивление которого определяется степенью влияния на изменение режима тренировки. Падение напряжения на измерительном резисторе, вызванное прохождением анодного тока, служит управляющим сигналом для ин­

надежность оборудования. В целях повышения эксплуата­ ционной ремонтоспособности монтаж тиратронов выпол­ нен на печатных платах. Две печатные платы, содержа­ щие по пять тиратронов каждая, образуют одну легко­ съемную индикаторную ячейку. Электрическая схема индикаторной ячейки показана на рис. 3-31. Уменьшение анодного тока тренируемой радиолампы ниже опреде­ ленного порогового значения приводит к зажиганию ти­ ратрона. Это позволяет не только следить за прохожде­ нием процесса тренировки, но и позволяет обнаруживать различные дефекты, возникающие в процессе эксплуата­ ции оборудования, например нарушение контакта в лам­ повой панели, обрывы в цепях питания отдельных элек­ тродов, выход из строя резисторов и т. д., так как появ­ ление таких дефектов приводит к зажиганию тиратрона из-за отсутствия анодного тока. Эта система индикации позволяет отбраковать дефектные лампы или же полу­ чить общую картину распределения большой партии ламп по анодно-сеточным характеристикам. Эта картина распределения наглядно рисуется зажиганием тиратро­ нов, причем момент зажигания (погасания) тиратрона определяется достижением анодным током тренируемой

294

лампы заданного порогового значения при регулирова­ нии напряжения источника смещения, что позволяет су­ дить о качестве обработки ламп в процессе тренировки.

3-3. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Проверка способности электровакуумных приборов противо­ стоять различным механическим воздействиям имеет большое значе­ ние для обеспечения бесперебойной работы сложной аппаратуры. Известно, что электровакуумные приборы нашли широкое примене­ ние в устройствах, работающих в сложных условиях при различных динамических воздействиях. Устанавливаемые в космических аппара­ тах, на самолетах, подводных лодках и тому подобных объектах электровакуумные приборы в процессе работы подвергаются уда­ рам, тряске и другим видам интенсивного воздействия механических нагрузок. Поэтому в процессе изготовления электровакуумные при­ боры подвергаются различным испытаниям на механические воздей­ ствия. Испытания проводят на устойчивость и на прочность. Про­ верку на устойчивость проводят для того, чтобы установить способ­ ность испытываемых электровакуумных приборов выполнять свои функции по параметрам, указанным в технических условиях, и со­ хранять их при различных механических воздействиях на прибор.

Проверку на прочность проводят для того, чтобы установить способность испытываемых электровакуумных приборов не разру­ шаться под действием прилагаемых механических усилий и продол­ жать нормально выполнять свои функции после снятия нагрузки.

Проводимые испытания электровакуумных приборов на механи­ ческие нагрузки позволяют не только определять устойчивость элек­ трических параметров готовых изделий, но и выявлять недостатки технологического процесса их изготовления в целях их ликвидации и обеспечения выпуска высококачественных изделий, отвечающих требованиям технических условий. Вместе с тем такие испытания позволяют определить размер максимальной физической нагрузки, которую выдерживает данный прибор без разрушения.

Различают следующие виды механических испытаний электро­ вакуумных приборов: 1) на виброустойчивость: 2) на вибропроч­ ность (при длительном и кратковременном воздействии); 3) на удар­ ную прочность и устойчивость; 4) на устойчивость к ударам с боль­ шим ускорением; 5) на устойчивость к центробежному ускорению; 6) на воздействие звукового давления (в отдельных случаях); 7) на воздействие ускорений при транспортировке; 8) на взрывное воз­ действие.

ОСОБЕННОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Установки для проведения механических испытаний должны по­ зволять искусственно создавать воздействующие на приборы усилия, позволять изменять эти усилия в широком диапазоне, измерять воз­ действующие величины и параметры приборов.

296

Установка приборов на специальных станках должна исключай, появление дополнительных механических воздействий, не входящих в программу испытаний. Для испытаний на воздействие вибрацион­ ных динамических нагрузок используются специальные вибростенды.. Они обеспечивают испытание приборов под воздействием линейной и угловой вибрации, вибрации прямолинейной (по вертикали или гори­ зонтали) н круговой, вибрации гармонической синусоидальной н бигармонической и т. д.

Измерение колебаний и запись виброграмм производятся раз­ личными устройствами с использованием различных типов виброизмерительных приборов. Привод стендов чаще всего электрический (электродинамический, электромагнитный, емкостный или пьезоэлек­ трический), но широко распространены также вибростенды с меха­ ническим, пневматическим и гидравлическим приводами.

Для испытаний на воздействие многократных ударных нагрузок используют специальные установки, которые обеспечивают возмож­ ность создания от 20 до 120 ударов в минуту с ударными ускоре­ ниями в пределах от 150 до 5000 м/с2 и длительностью ударных импульсов от 0,5 до 100 мс.

Применяемые механические и электродинамические стенды, как правило, не сложны по конструкции, так как ударные нагрузки в большинстве из них создаются в- результате удара падающего массивного стола о специальные упоры. На параметры действующих на испытуемые приборы усилий воздействуют различными тормоз­ ными устройствами. Для испытаний на одиночные удары используют­ ся установки вертикального сбрасывания (по направляющим или со свободным падением) и копры маятникового типа. Установки для испытания сбрасыванием по направляющим и свободным падением просты по конструкции и оборудованы лишь измерительными прибо­ рами. У них, так же как у маятникового копра, где усилие создается падающим .маятником, электрооборудования нет.

Для испытания электровакуумных приборов иа воздействие цен­ тробежных ускорений используются центрифуги, на которых закреп­ ленные на специальных платформах приборы находятся под воздей­ ствием радиальных ускорений в горизонтальной плоскости. Электро­ оборудование центрифуги смонтировано в пульте управления, вынесенном за ограждение. Кнопки включения и выключения электродвигателя, размещенного в нижней части установки, указате­ ли числа оборотов и ускорения, регулятор линейного ускорения размещены в пульте управления. При испытании СВЧ приборов к центрифуге подключаются коаксиальный и волноводный тракты.

Механические испытания иа воздействия звукового давления производятся на специальных установках, обеспечивающих регули­ ровку силы звука в пределах от 90 до 170 дБ и частоты звуковых колебаний в диапазоне частот от 60 до 10 000 Гц. В качестве источ­ ников звукового давления применяются электродинамические преоб­ разователи, реактивные и аэродинамические устройства и т. п.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО СТЕНДА

Электродинамический, стенд типа ВЗ-5/10 000 (рис. 3-32) пред­ назначен для испытаний изделий массой до 5 кг на воздействие вибрационных нагрузок с ускорением до 300 м/с2 в диапазоне час­ тот от 5 до 10 000 Гц. Вибростенд рассчитан на испытания в закры-

297

450 м/с2, под нагрузкой с учетом массы крепежных приспособле­ ний— 300 м/с2. Амплитуда синусоидальных колебаний изменяется в следующих пределах в зависимости от частоты: 7,5 мм на часто­ тах от 5 до 10 Гц и 4,5 мм на частотах 40—50 Гц. Для закрепления испытуемых изделий стол вибростенда (диаметром 205 мм) имеет специальные пазы. Для некоторых видов испытаний на столе уста­ навливается дополнительная платформа.

К параметрам, характеризующим испытательную вибрацию, предъявляются достаточно жесткие требования.

Рис. 3-32. Электродинамический вибростенд.

1 — стол; 2 — плита; 3 — сердечник; 4 — корпус; 5 — катуш­

Так, коэффициент нелинейных искажений формы вибрационных колебаний по ускорению, измеренному на столе вибростенда без гру­ за при частотах свыше 300 Гц и до верхнего предела частоты (до 10 000 Гц), не должен превышать 15%. Габаритные размеры вибро­ стенда таковы: длина — 750 мм; ширина— 615 мм; высота — 710 мм; масса — 800 кг.

Электродинамический вибростенд (рис. 3-32) включает в себя электромагнит, подвижную колебательную систему и защитный экран, смонтированные на опорных конструкциях.

298

Электромагнит вибростенда состоит из магиитопровода н обмот­ ки. Магнитопровод включает плиту 2, сердечник 3 и корпус 4. Обмотка электромагнита состоит из четырех одинаковых бескаркас­ ных катушек 5, соединенных последовательно.

В подвижную систему входят стол 1 и подвижная катушка 6. Стол изготовлен из магниевого сплава, выполнен в виде двух шаро­ вых сегментов, соединенных вершинами и усиленных в радиальных направлениях ребрами жесткости. Подвижная катушка 6 каркасного типа, двухслойная. Каркас катушки сделан из стеклотекстолита, обмотка выполнена проводом ПЭТВ 1,68. Витки между собой и с каркасом, а также каркас катушки к столу закреплены заливкой эпоксидной смолой. Стол 1 с подвижной катушкой 6 подвешен на четырех пружинах 7 из бериллиевой бронзы, имеющих форму полу­ цилиндров. Именно эти пружины обеспечивают возможность уста­ новки системы на заданную максимальную амплитуду колебаний. Для нормальной работы системы важное значение имеет правиль­ ность положения подвижной катушки в воздушном зазоре магнитопровода. Центрирование катушки 6 в воздушном зазоре магнитопровода производится ползунами 8, опорными деталями которых явля­ ются однорядные конические роликовые подшипники.

Конструкция вибростенда предусматривает ряд устройств, огра­ ничивающих максимальную амплитуду колебаний подвижной систе­ мы. В этих целях установлены резиновые опорные прокладки, а так­ же система электромеханической блокировки, которая начинает ра­ ботать при превышении определенного максимума амплитуды. При амплитуде колебания более 8,5±0,5 мм микровыключателем отклю­ чается питание подвижной катушки 6.

Уменьшение напряженности магнитного поля рассеяния дости­ гается за счет катушек размагничивания 9 и экрана 10. Катушки размагничивания 9 — их четыре — установлены под столом подвиж­ ной системы.

Все узлы и детали подвижной системы и магиитопровода закры­ ты крышкой 11, изготовленной из алюминиевого сплава. Крышка укреплена иа столе с помощью резинового кольца — мембраны 12. В крышке имеются вентиляционные окна, закрытые сеткой.

Для охлаждения вибростенда во время работы в основании вибростенда 13 имеется воздуховод, который подключается к венти­ ляционной установке 14. Система вентиляции обеспечивает отсос теплого воздуха из корпуса магиитопровода.

В состав оборудования установки входят вибростенд, усилитель­ ное устройство У1 (рис. 3-32), система управления виброустановкой (СУВУ), вентиляционная установка (14), соединенные между собой системой кабелей.

В основу работы установки положен электродинамический прин­ цип возбуждения колебаний. Сила, вызывающая вибрацию подвиж­ ной системы, возникает в результате взаимодействия переменного магнитного поля подвижной катушки с постоянным полем электро­ магнита. Питание подвижной катушки стенда 6 осуществляется от задающего генератора, расположенного в приборе управления, через усилительное устройство (У) и выходной трансформатор, который расположен в усилительном устройстве. Усилительное устройство обеспечивает усиление сигнала задающего генератора по мощности, согласование выходного сопротивления усилителя с входным сопро­ тивлением подвижной катушки при помощи выходного трансформа­ тора, питание постоянным током катушек размагничивания и элек­ тромагнита.

299

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Для управления вибрационными установками разных типов раз­ работана и выпускается промышленностью в соответствии с ГОСТ 5.1603-72 сложная система управления (СУВУ-3). Она предназначена для управления электродинамическими вибрационными установками при испытании изделий на воздействие синусоидальной вибрации. Электропитание системы осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В±10%, частоты 50 Гц.

Основные технические данные системы таковы: наибольшее си­ нусоидальное выходное напряжение в диапазоне частот от 5 до 10 000 Гц — не менее 10 В; изменение частоты выходного напряже­ ния системы в течение 1 ч работы — не более ±1,5 Гц; коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения системы в диапазоне от 20 до 10 000 Гц — не более 1%; время непрерывной работы си­ стемы— не менее 24 ч.

Система обеспечивает автоматический переход от режима авто­ матического поддержания ускорения к режиму поддержания переме­ щения обратно в диапазоне частот от 20 до 50 Гц; обеспечивается также автоматическое развертывание («качание») частоты в диапа­ зонах от 5 до 5000 Гц н от 5000 до 10 000 Гц.

Система состоит из прибора управления, вибропреобразовательного устройства н соединительных кабелей. Прибор управления включает в себя генератор синусоидального напряжения, измеритель ускорения и перемещений вибрации, а также блок автоматического регулирования уровня вибрации (АРУ). Вибропреобразовательное устройство состоит из вибропреобразователя (акселерометра) и со­ гласующего усилителя с большим входным сопротивлением.

Синусоидальное напряжение с генератора прибора управления поступает на вход усилителя мощности, который питает подвижную катушку электродинамического вибростенда.

Сигнал с вибропреобразователя, установленного на столе вибростенда или на испытуемом электровакуумном приборе, через согла­ сующий усилитель поступает на вход измерителя параметров вибра­ ции и далее в канал АРУ, где выпрямляется и регулирует величину отрицательного смещения на сетке лампы регулятора АРУ. Выходное напряжение генератора прибора управления обратно пропорциональ­ но отрицательному смещению. При любом изменении величины уров­ ня вибрации выходное напряжение генератора изменяется так, что восстанавливается первоначальный уровень вибрации.

Генератор колебаний собран по схеме на биениях (рис. 3-33), что позволяет получать большое перекрытие установленного частот­ ного диапазона без дополнительных переключений. Генератор фик­ сированной частоты 1 вырабатывает синусоидальное напряжение ча­ стотой 30 кГц, поступающее на резонансный усилитель 2, а затем на смеситель 3. Вместе с тем на тот же смеситель 3 поступает от генератора переменной частоты 4 синусоидальное напряжение с ча­ стотой 20—30 кГц. В результате наложения поступающих напряже­ ний на выходе смесителя 3 вырабатываются различные комбиниро­ ванные по частоте напряжения с возможным диапазоном частоты от суммы частот двух поступающих синусоидальных напряжений до их разности. Фильтр нижних частот 5 отфильтровывает все частоты, пропуская лишь одну фиксированную частоту, установленную на­ стройкой. В дальнейшем напряжение этой фиксированной частоты

300