Изготовление облегченных сложнопрофильных волноводов прямоугольного сечения с трехмерным расположением фланцев Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Механика специальных систем

УДК 621.372.8

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБЛЕГЧЕННЫХ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ С ТРЕХМЕРНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ФЛАНЦЕВ

А. В. Ладыгина

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: [email protected]

Описаны этапы изготовления волноводов. Рассмотрены проблемы, возникающие при изготовлении волноводов с трехмерным расположением фланцев. Представлены пути решения данной проблемы. Рассмотрены недостатки предлагаемого приспособления.

Ключевые слова: изготовление волноводов, волноводная труба, фланцы, муфты.

PRODUSING A LIGHT-WEIGHT PROFILE COMPOSITE RECTANGULAR WAVEGUIDE WITH THREE-DIMENSIONAL ARRAGEMENT FLANGE

A. V. Ladygina

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. E-mail: [email protected]

The stages of waveguide production are described. The problems which may occure in the production of three-dimensional arrangement of waveguides flanges are considered. The ways to solve this problem are outlined. The shortcomings of the proposed device are pointed.

Keywords: production of waveguide, waveguide tube, flanges, clutches.

Волноводы представляют собой простейшие сборочные единицы устройств СВЧ (сверхвысокойчасто-ты), которые служат для передачи электромагнитных волн сантиметрового, миллиметрового и дециметрового диапазонов. Волноводы состоят из труб прямоугольного или круглого сечения, муфт и присоединительных фланцев. Все волноводные звенья должны иметь хорошо проводящие внутренние поверхности.

В зависимости от конструктивных требований и назначения волноводные трубы бывают прямолинейными, гнутыми, скрученными и могут иметь переменное сечение. В качестве материала для производства волноводных труб применяются алюминий, латунь, бронза.

Процесс изготовления волноводов складывается из следующих этапов: нарезка заготовок; отжиг; дорни-рование (калибровка); гибка и скрутка труб; контроль размеров трубы; изготовление муфт и фланцев; пайка муфт (по мере необходимости); разметка трубы под установку фланцев; пайка фланцев к трубам; механическая обработка волновода в соответствии с требованиями КД (конструкторской документации); нанесение гальванического покрытия; консервация, упаковка.

1. Нарезка заготовок. Куски труб нарезают дисковой фрезой с припуском на обработку на горизонтальном фрезерном станке, после чего торцы их зачищают от заусенцев. Затем выполняют промывку труб перед термообработкой.

2. Отжиг волноводных труб осуществляется в специальных печах с целью повышения пластичности материала перед гибкой.

3. Дорнирование (калибровку) труб выполняют на специальной вытяжной установке дорнами соот-

ветствующих сечений. Выполняют эту операцию для придания прямолинейности внутреннего канала, выдерживания размеров и требуемой шероховатости согласно КД.

4. Гибка и скрутка волноводных труб. Гибка труб должна осуществляться способами, при которых не изменяются форма и внутренние размеры сечения труб и не ухудшается чистота обработки внутренних поверхностей. Для этого используют пакет лент, который устанавливают в трубу универсальным способом.

Существует несколько способов гибки волновод-ных труб: в штампах на прессе с применением стальных пластин; в штампах на прессе с применением пластических наполнителей (смесь канифоли с воском; кварцевый песок; легкоплавкие сплавы); в приспособлении с ручным приводом с применением жестких оправок; методом насечки; на специальных станках с применением специальных шарнирных оправок. После гибки пакет лент из трубы удаляют с помощью вытяжной установки. Для скрутки волно-водных труб применяется специальное приспособление. Приспособление состоит из основания, на котором располагаются две опоры, одна из которых является неподвижной. На неподвижной опоре имеется маховичок ручного управления с градуированной шкалой. Во внутреннюю полость волноводной трубы, предназначенной для скрутки, универсальным способом устанавливают специальную оправку. После чего волноводную трубу закрепляют в опорах через обоймы, соответствующие сечению скручиваемой трубы. С помощью поворота ручного маховичка на определенный угол, заданный по КД, происходит скрутка трубы. Удаление специальной оправки из трубы после скрутки выполняют на вытяжной установке.

Решетневскуе чтения. 2013

5. Контроль размеров трубы осуществляется с помощью универсальных мерительных инструментов. Точность размеров поперечного сечения волноводной трубы в области изгиба обеспечивается ленточным наполнителем.

6. Изготовление муфт и фланцев. Фланцы и муфты изготавливают на металлорежущих станках. Фланцы, закрепляемые на концах труб, по форме торцовой поверхности могут быть прямоугольными или круглыми. Муфта является соединительным элементом волноводной трубы, которая имеет больше двух гибов и скруток и внутреннее сечение, соответствующее сечению волноводной трубы.

7. Пайка муфт. В качестве оборудования для пайки используется генератор средней частоты (до 66 кГц), набор индукторов, выполненных в виде плоских рам с рабочими отверстиями прямоугольного сечения, а также блок автоматической системы управления АСУ (автоматизированной системы управления), состоящий из ПК (персонального компьютера) с соответствующим программным обеспечением, стенда управления постом пайки волноводов и согласующего устройства.

8. Разметка трубы под установку фланцев.

Данная операция заключается в разметке концов трубы рисками для установки фланцев с помощью универсальных мерительных инструментов. Выполняют эту операцию с целью подготовки трубы и фланцев к пайке.

9. Пайка фланцев к трубам. Соединение труб с фланцами производят посредством пайки. В качестве оборудования для пайки используются генератор средней частоты (до 66 кГц), набор индукторов, выполненных в виде плоских рам с рабочими отверстиями прямоугольного сечения, а также блок автоматической системы управления АСУ, состоящий из ПК с соответствующим программным обеспечением, стенда управления постом пайки волноводов и согласующего устройства.

10. Механическая обработка волновода в соответствии с требованиями КД. Перед механической обработкой волновода осуществляется калибровка канала на специальном приспособлении для восстановления конфигурации канала после пайки фланцев. Затем выполняют фрезерование волновода по торцу фланца с целью зачистки паяного шва и удаления выступающей части волновода. В зависимости от конфигурации волновода выполняют сверление, зенкова-ние отверстий, а также фрезерование обнижений и фасок на фланцах. В слесарной операции выполняют притирку торца фланцев «как чисто» с обеспечением шероховатости рабочей поверхности фланцев и допуска плоскостности согласно КД.

11. Нанесение гальванического покрытия. Для увеличения проводимости материала волновода и, как следствие, снижения искажений картины электрических полей, а также улучшения радиотехнических характеристик применяется серебрение внутреннего канала волновода.

В последнее время все чаще стали применять волноводы с трехмерным расположением фланцев. Связано это с тем, что оси антенн развернуты по трем

дробным углам по отношению к базовой системе координат космического аппарата.

С технологической точки зрения проконтролировать конфигурацию волновода и выставить фланцы до пайки с помощью универсальных измерительных инструментов невозможно, так как фланцы относительно друг друга расположены по осям х, у, г.

Для решения данной технологической задачи предлагается изготовить приспособление для выставки фланцев волновода до пайки, которое может быть также применимо для контроля и рихтовки волновода (см. рисунок).

Приспособление для контроля геометрии волновода и выставки фланцев до пайки

Приспособление состоит из основания 1, на котором устанавливается два кронштейна 2, 3, две планки 4, 5 и опоры 6, 7. Количество опор определяется количеством гибов волновода. В каждом кронштейне выполнен паз, сечение которого соответствует сечению волноводных труб. В этот паз устанавливается волно-водная труба вместе с фланцами, концы трубы фиксируются с помощью планок 6, 7 и болтов 10. Фланцы к кронштейнам фиксируются с помощью штырей 9. Тем самым выполняют разметку трубы под установку фланцев и производят контроль геометрии волновода, а при необходимости выполняют рихтовку. Затем трубу с каждой стороны подрезают в размер, соответствующий разметке, и отправляют на пайку. После пайки по длине волновода остается припуск, который затем фрезеруют и вновь устанавливают в приспособление для контроля геометрии и рихтовки, которую выполняют по мере необходимости.

Описанная технология позволяет повысить качество изготовления волноводов.

Библиографическая ссылка

1. Бушминский И. П. Изготовление элементов конструкции СВЧ. Волноводы и волноводные устройства. М. : Высшая школа, 1974. 304 с.

Reference

1. Bushminskii I. P. Izgotovlenie elementov konstruktsii SVCh. Volnovody i volnovodnye ustroistva. M. : Vysshaya shkola, 1974. 304 p.

© Ладыгина А. В., 2013