пятница, 12 октября 2012 г.

Требования к тонармам. Часть 3.


Для выставления прижимной силы тонарм вместе с установленной в держатель головкой сначала следует уравновесить. Балансировка возможна при помощи силы, действующей на конец тонарма, противоположный головке. Источником этой силы в простейших устройствах является пружинная оттяжка, а на более качественных тонармах применяется противовес. Небольшим перемещением противовеса тонарм можно сбалансировать, как весы с коромыслом. Статически определенное положение равновесия только тогда будет стабильным, если центр тяжести системы будет находиться под линией опоры подшипника. На время балансировки регулятор прижимной силы следует установить на ноль и снять иглозащитный колпачок звукоснимателя. Обычно тонарм в положении равновесия должен располагаться горизонтально, параллельно диску проигрывателя. После этого следует установить прижимную силу, указанную в паспорте головки звукоснимателя.

Для регулирования прижимной силы применяются различные способы, в одних используется принцип пружины, в других - гравитация (сила тяжести). В пружинных системах прижимную^ силу, как правило, можно установить регулируя натяжение гибкой спиральной пружины, прикрепленной к тонарму и подшипнику. Натягивающий пружину барабан в некоторых случаях можно закреплять только для определенных значений прижимной силы (например, 10, 15 и 20 мН) без промежуточных значений. В пружинных системах под сбалансированным положением тонарма часто принимают не горизонтальное, а такое положение, при котором острие иглы лежит на поверхности пластинки. Устанавливаемая с помощью пружины прижимная сила не изменяется, если проигрыватель или диск проигрывателя расположены не совсем горизонтально, но балансировку тонарма всегда следует производить точно, лучше изменением предварительного натяжения пружины.

При регулировании прижимной силы устройствами, использующими силу тяжести, предварительно следует тщательно выставить диск проигрывателя в горизонтальное положение. Для регулирования прижимной силы применяют либо грузик, передвигаемый между подшипником тонарма и головкой звукоснимателя, либо противовес, сдвигая который в направлении подшипника нарушается установленное предварительно равновесие (баланс).

Грузик, передвигаемый между подшипником и головкой звукоснимателя, увеличивает инерционность тонарма, поэтому в конструкциях повышенного класса грузик располагается вблизи подшипника.

Если для снижения горизонтального угла погрешности головка звукоснимателя располагается не под углом к продольной оси тонарма, а сам тонарм изогнут относительно продольной оси, то возникает крутящий момент. Этот момент создает на две стороны подшипника неравномерную нагрузку, что особенно нежелательно при подшипниках на лезвиях. Кроме этого, если проигрыватель расположен не строго горизонтально, на иглу действует дополнительная сила. Тонарм будет находиться в динамическом равновесии, если после установления прижимной силы равнодействующий центр тяжести всех деталей, присоединенных к тонарму, расположится на пересечении и горизонтальной и вертикальной осей.

Неравномерность нагрузки подшипников может быть устранена изгибом тонарма в противоположном направлении (тонарм, изогнутый в виде буквы S) или правильно выбранным регулируемым противовесом. Балансировка S-образных тонармов достигается только для головок звукоснимателей данной массы. При использовании других типов головок недостающую массу следует возместить, поместив в держатель свинцовые пластинки. Hj при этом увеличивается инерционность тонарма. Установленное значение прижимной силы можно контролировать измерителем.

Скатывающая сила. При описании долгоиграющих пластинок уже упоминалось, что в то время лучшие головки звукоснимателей работали с прижимной силой около 100 мН (1947 г.). Естественно, при этом не было необходимости принимать во внимание действие небольшой силы тяги, возникающей при проигрывании пластинок. Примерно десятью годами позже со специальным тонармом и магнитной головкой звукоснимателя успешно была достигнута прижимная сила в 10 мН. В настоящее время без преувеличения можно утверждать, что прижимная сила 10 мН встречается довольно часто. Но при такой прижимной силе уже нельзя пренебрегать силами, возникающими во время проигрывания и имеющими порядок нескольких миллиньютонов.

Наиболее важным фактором является скатывающая сила - поперечно направленная сила, которая возникает при изогнутых тонармах, вращающихся вокруг вертикальной оси. Направлена она к центру пластинки.

Прижимная сила распределяется поровну на внешнюю и внутреннюю стенки канавки, если пластинка находится в неподвижном состоянии. Во время вращения диска из-за трения между иглой и пластинкой возникает сила тяги направленная по касательной к канавке в направлении вращения пластинки. Если продольная ось головки звукоснимателя не пересекает вертикальной оси поворота тонарма, то подшипник воспринимает не силу тяги, возникающую от трения, а только ее проекцию (силу реакции) на линию, соединяющую иглу с осью поворота тонарма.

Перечислим факторы, определяющие скатывающую силу. Сделать это не так просто, поскольку главный фактор - трение между иглой и материалом пластинки - зависит от многих причин, как, например, гладкости поверхностей пластинки и иглы, чистоты этих поверхностей, геометрической формы иглы и канавки и так далее. Кроме этого, имеется связь между прижимной и скатывающей силами и можно показать, что на скатывающую силу влияет геометрическая форма тонарма. Действие перечисленных факторов можно однозначно определить серией лабораторных измерений.

Измерения проводились на специально разработанном в лабораториях фирмы «Шур» детекторе скатывающей силы. Он представляет собой нулевой индикатор, который устанавливается над головкой звукоснимателя. Под действием на иглу силы в поперечном направлении головка поворачивается вокруг двух миниатюрных шарикоподшипников. Размер поворота фиксируется смещением стрелки, прикрепленной к насадке. Компенсацию скатывающей силы следует проводить до тех пор, пока стрелка вновь не установится в нулевое положение. Приложенная к игле скатывающая сила просто рассчитывается по сумме вращающих моментов, действующих относительно центра вращения тонарма. Точность этого измерительного метода в тонарме SME3009 по отношению к игле выше ±0,07 мН.
Наибольшие трудности при изучении скатывающей силы вызывает ее зависимость от многих факторов.

Подтвердилось также предположение, что скатывающая сила в немодулированной канавке не зависит от частоты вращения диска проигрывателя. Изменения скатывающей силы, с учетом неточностей измерительного оборудования, внутри указанных выше граничных значений частоты вращения диска при прижимной силе от 10 до 40 мН отмечены не были. Такое постоянство скатывающей силы обусловлено физическими закономерностями, по которым сила трения зависит от коэффициента трения и давления, но не зависит от скорости движения.
Можно отметить, что часть экспериментов была проведена при влажной очистке пластинки во время проигрывания. Их результаты подтвердили значительное снижение коэффициента трения. Одновременно существенно уменьшился разброс результатов измерений. Серия экспериментов показала также, что незначительное загрязнение поверхности пластинки изменяет коэффициент трения, а вместе с ним и значение скатывающей силы.

Как уже упоминалось при рассмотрении явления скатывания, значение составляющей силы, направленной к центру, зависит и от геометрической формы тонарма. Для данного проигрывателя расстояние между осью вращения тонарма и центром пластинки постоянно, но эффективную длину тонарма (расстояние от иглы до центра вращения) в большинстве случаев можно регулировать.

Естественно, вследствие действующей на иглу скатывающей силы на наружную стенку канавки действует меньшая нагрузка, чем на внутреннюю, и это сильно снижает способность к огибанию иглой сигнала правого канала.

В отношении срока службы также были проведены исследования на нескольких звукоснимателях с компенсацией и без компенсации скатывающей силы. После проигрывания в течение нескольких сот часов было обнаружено, что две трети игл имели больший износ на внутренней стороне, у одной трети игл износ был равномерный. Последний факт можно объяснить различием материала игл и его кристаллической структурой.

Обобщая сказанное, можно сделать вывод, что скатывающая сила имеет постоянное значение, соответствующее выбранной прижимной силе, и может быть полностью скомпенсирована силой, имеющей противоположное направление.

Комментариев нет:

Отправить комментарий