Конструкция диска. Не все так просто...

[Valentinych]

Вышел из длительного анабиоза, и снова решил потрясти ерундой. гы-гы
Опять - вертушка с прямым приводом, но уже в новом варианте, учитывая все грабли, на которые наступил пару лет назад.
Тогда сделал максимально низкий конструктив, что позволило ограничить высоту диска всего 40 миллиметрами (без центральной оси-"пимпочки", на которую насаживаются блины). Правда, диаметр диска пришлось увеличить до 360 мм, что оказалось не очень удобно при использовании стандартных тонармов. Хотя изначально и нацеливался на самодельный тонарм, но руки так до него и не дошли.

Сегодня хочу сделать новый стол, с прямоприводным диском, с жидкостным демпфером, и прочими экзотическими прибамбасами.
В связи с чем, собссстно, вопрос:
Какое направление дизайна в данный момент следует считать более перспективным - низкопрофильный диск увеличенного диаметра (примерно h = 40-50 мм, d = 360-390 мм), или же высокий диск с диаметром, приближенным к стандартному (h = 80-120 мм, d = 300-320 мм)?
Вопрос не праздный, т.к. размеры диска будут существенно влиять на многие конструктивные элементы подшипникового узла и магнитного подвеса.
Для низкого диска было достаточно оси длиной всего 34 мм и диаметром 10 мм. Конструктив был сделан так, что стол, как таковой, не требовался - опорная площадка являлась и основанием подшипника, и статором двигателя прямого привода, размеры этой площадки (~220х100 мм) позволяли поставить диск на любую ровную поверхность. Хотя стол, разумеется, был - из полированной мраморной плиты 500х400х60 мм. Не спрашивайте, где брал, не скажу.

Высокий диск, при некоторых преимуществах по развесовке, потребует увеличения высоты подшипникового узла, или наличия дополнительной "подставки" между статорной плитой и собственно подшипником, а этого не очень хочется по ряду причин: уменьшение общей жесткости конструкции, появление дополнительных резонансов в высоком стакане подшипника, и т.д.

Буду рад выслушать мнения товарищей по палате...
В дебри конструктива прошу не залезать (своих мыслей еще лет на сто), исключительно о дизайне, эргономике, и современных тенденциях построения этого узла.

 

[Комелев Константин]

Я голосую за первый вариант

 

[Василий Унучек]

Большой диск конечно хорошо,но в этом случае Вы сами "ограничиваете" себя с выбором тонарма(хотя и это вполне решаемо) .Ещё надо решить ,как будут между собой связаны опора подш.диска и опора тонарма - на этот счёт существует два противоположных мнения

 

[Valentinych]

Я голосую за первый вариант

Хотелось бы услышать аргументы.

Большой диск конечно хорошо,но в этом случае Вы сами "ограничиваете" себя с выбором тонарма(хотя и это вполне решаемо) .Ещё надо решить ,как будут между собой связаны опора подш.диска и опора тонарма - на этот счёт существует два противоположных мнения

Выбор тонарма и его связь с подшипниковым узлом в данном случае - задачи, параллельные решаемой. Разумеется, их тоже придется решать, но сейчас я хочу найти оптимальный вариант конструкции только прямоприводного диска.

По моим расчетам, для получения требуемых массовых характеристик и инерционности, требуется низкопрофильный диск (не выше 40-50 мм) диаметром около 400 мм. При этом верхняя точка опоры будет расположена ниже верхней поверхности диска на 1-2 мм, и всего на 15-17 мм выше центра масс, что хорошо с точки зрения самоцентровки диска, но не достаточно. В идеале хотелось бы поднять точку опоры еще выше, но это не возможно, т.к. выше находится ось диаметром всего 7,15 мм, и шариковую опору в нее физически не запихать. Плюс этого варианта - относительно тонкая рабочая ось, как я писал выше, всего 10-12 мм, при длине 35-40 мм.
Толстый диск (высотой 100-120 мм), при сохранении точки опоры на 1-2 мм ниже верхней плоскости диска, позволит опустить центр масс гораздо ниже - на 60-90 мм от точки опоры. Это очень сильно повысит самобалансировку диска, и снизит вероятность динамических нагрузок и микроколебаний в радиальной плоскости диска, но спровоцирует деформации довольно длинной оси (порядка 90-110 мм). Значит, придется увеличить диаметр оси до 20-25 мм, а за этим последует радикальная переработка конструкции узла магнитного подвеса.
Сейчас я использую магнитные шайбы диаметром 38х18 мм и толщиной 5 мм, их вполне хватает для левитации массы около 15 кг. При этом магнитные поля практически полностью экранируются магнитозамкнутыми чашкообразными магнитопроводами, и не влияют на работу головы. При увеличении диаметр оси до 20 мм, придется использовать магнитные шайбы диаметром не менее 45х30 мм, соответственно увеличатся и размеры магнитопроводов.

Одним словом, одна проблема порождает много последующих. Плюсы толстого диска очевидны, но и минусов не мало.
У меня есть чертежная прорисовка сверхтонкого варианта диска высотой всего 30 мм. Видимо, это нижний предел подобной конструкции. Но диаметр диска при этом - 395 мм. Значит, тонарм должен быть длиной не менее 15-17 дюймов (380-440 мм), а то и больше.
Теперь хочу сделать подробные чертежи для диска высотой 100-130 мм, который позволит применять практически любые типы тонармов. Но, честно говоря, эстетика такой вращающейся "башни" мне не по душе...

Коллеги, вот еще несколько конкретных вопросов, на которые хотелось бы услышать коллективные ответы:

1) Какой предельный диаметр диска по вашему мнению еще допустим и приемлем в конструкции вертушки?
2) Какая высота диска, на ваш взгляд, будет при этом наиболее гармоничной?
3) Нужен ли стробоскоп (или просто индикатор оборотов) для диска, который приводится в движение синхронным многофазным двигателем питаемым от генератора с кварцевой стабилизацией?
4) Нужна ли ручная подстройка скорости оборотов? Если да, то в каких пределах?

 

[Комелев Константин]

"толстые" диски -сплошь и рядом. Ваш разум и руки достойны более революционных идей.

1) максимальный настолько, чтобы "влез" 12-дюймовый тонарм. Реально смогу померить завтра. На здоровенном диске девять дюймов будут выглядеть спичкой. Впрочем, если любовь к 9", то ...
2) скажу после того, как узнаю диам. диска. Сейчас в моей голове цифра 47мм. (?)
3) в вопросе содержится однозначный ответ "нет"

С уважением, Константин.

 

[Игорь Гапонов]

Привет от старых штиблет. Тряхнём лампадно-виниловым ренесансом?

1. как ни странно, хотя и косвенно, определяется искажениями по VTA из-за короблений пластинки. Но я ЗА ровные пластинки, большие диаметры и большие установочные базы. Вот как-то думали с Женей о 20-ти дюймах
2. честно, не знаю. НужнО тебе большое отношение (момент инерции)/(масса)? Или нет?
3. нет, это просто цветомузыка. самое здесь неожиданное, что джиттер в кварцевых генераторах может быть больше, чем в генераторах с простыми LC контурами. Однако, (зная твои предпочтения ) успокою. "Быстрые" девиации просто должны умирать на каком-никаком моменте инерции.
4. мэй би где-то +/-3% (кста, долговременная стабильность хороших LC-генераторов порядка 0,1%, а то и меньше). Гулящая потрёпанная нота ля таки заразила молоденькую и девственную звукозапись, лечим до сих пор. Тогда строб уже не цветомузыка, а градусник.

 

[Valentinych]

Ваш разум и руки достойны более революционных идей. (?)

Константин, благодарю за оценку потенции моих головных и хватательных органов.
Жду конкретики по величинам высот и диаметров.

Привет от старых штиблет. Тряхнём лампадно-виниловым ренесансом?

О!!! Привет тезке! Давненько мы с тобой не ст*бались по поводу этого самого ренессанса.
Длиннорукие тонармы и мне по душе.
Но что ты имел в виду под соотношением масса/инерционность? Этот параметр у большого диска, при прочих равны условиях, может быть больше, но при этом никак не зависит от высоты (толщины) диска - здесь высокий диск будет выигрывать по другой статье - самобалансировка.
Джиттера в аналоговом LC-генераторе не может быть по определению. Это гадость живет исключительно в цифре. Но учитывая, что мне нужно формировать не стандартные 3 фазы, а 8, 9 или даже 12, с этим приходится мириться. Да и потом, у меня же не 50 Гц фазная частота, а почти 5 кГц! Так что джиттер не просто высокочастотный, а очень высокочастотный. Да и подводимая мощность в рабочем режиме всего лишь единицы-десятки милливатт. А на раскрутке и торможении не хай себе джиттерит.
Полностью согласен, что высокочастотные микро-нестабильности умрут в массе маховика (хочу довести ее до 20 кг), и очень рад, что ты тоже (наконец!) пришел к этому выводу!
Цветомузыки и градусники - бррр...
Лучше поставить 5-значный цифровой индикатор, и отображать реальную угловую скорость с точностью до 3-го знака после запятой.

Честно говоря, сам еще не определился, куда идти - ввысь или вширь. :sad: И тот, и другой варианты имеют явные преимущества, наверное, нужно искать компромисс.
Попробую просчитать диск диаметром 400-420 мм и высотой 70-80 мм. Никого не испугает такая монструозность? гы-гы
Только для его изготовления потребуется уже ДИП-600, а не 1К62... :smile:

 

[Василий Унучек]

Ну если есть доступ к таким станкам,то можно и помонструировать ,только это уже явно за пределами "разумной достаточности" .На мой взгляд массы в 12-15кг более чем достаточно ,что бы в ней "умерло всё плохое"

 

[KAA]

массы в 12-15кг более чем достаточно ,что бы в ней "умерло всё плохое"

Я ни разу в жизни не слышал звучащего Трансротора. Звучащие Гаррарды и Торренсы слышал, а Трансроторы - нет. Но я при этом ни разу не видел в Гаррардах и Торренсах дисков такой массы. К слову, способность к сглаживанию изменений скорости определяется не массой диска, а моментом инерции.

низкопрофильный диск (не выше 40-50 мм)

Толстый диск (высотой 100-120 мм),

сверхтонкого варианта диска высотой всего 30 мм.

1) Какой предельный диаметр диска по вашему мнению еще допустим и приемлем в конструкции вертушки?
2) Какая высота диска, на ваш взгляд, будет при этом наиболее гармоничной?
3) Нужен ли стробоскоп (или просто индикатор оборотов) для диска, который приводится в движение синхронным многофазным двигателем питаемым от генератора с кварцевой стабилизацией?
4) Нужна ли ручная подстройка скорости оборотов? Если да, то в каких пределах?

Это не низкопрофильный диск, это нормальный диск, 50 мм - это уже верхний предел, на моё имхо.

Это не толстый диск, это уродливая и бессмысленная хрень (опять же личное имхо, без обид, ежели кому нравится).

Это нормальный диск, ничего сверхтонкого в этом нет. Сверхтонкий - это менее 20 миллиметров, вот тут уже серьёзные ухищрения нужны.

1. Ещё допустим - такой, чтобы можно было поставить 12-дюймовый тонарм. Приемлем - такой, чтобы можно было поставить любой тонарм от 9 дюймов.
2. Сантиметра три-четыре, не более.
3. Не нужен.
4. Желательна, в пределах +/- 2%. Не затем, чтобы пользоваться при прослушивании, а чтобы иметь возможность определить некоторые артефакты звучания, которые иногда хорошо выявляются при изменении скорости вращения.

 

[Valentinych]

Масса моего предыдущего диска была чуть больше 12 кг.
Но ее (массы), как и денег в кармане, много не бывает. гы-гы

В последних сообщениях моей параллельной ветки про конструкцию тонарма, в числе прочего есть ссылка на вертушки Galibier. Так вот, у них как раз такие диски ( http://www.galibierdesign.com/prd_platters.html ), к параметрам которых я интуитивно пришел еще несколько лет назад: масса 44 фунта, это как раз ~20 кг, латунный маховик (у меня был свинцовый, как оказалось, это не есть совсем гут).

Со станками проблем нет. Есть проблемы с большими станками. Мой "домашний" ИЖ не позволяет закрепить деталь диаметром больше 200 мм, у соседа в гараже - до 330 мм, а вот 400 мм - это уже только за режимным забором. :sad:

К слову, способность к сглаживанию изменений скорости определяется не массой диска, а моментом инерции.

Мудрый КАА как всегда прав. Но забывчив: момент инерции это производная массы. Ну и конечно, ее удаленности от оси вращения. Отсюда и страстное желание увеличить диаметр диска.

 

[RX_man]

Но забывчив: момент инерции это производная массы. Ну и конечно, ее удаленности от оси вращения. Отсюда и страстное желание увеличить диаметр диска.

Удаления - в Квадрате.

 

[Михаил К.]

Я может скажу ерунду, но вот глядя на промышленные абразивные диски, думаю а можно ли попробовать применить их в качестве основы для диска виниликрута.
Диаметры у них любые, вроде есть и 36 см и 40 см.
Если его пропитать насквозь каким нибудь компаундом, можно получить довольно нерезонансную конструкцию, да они и без пропитки уже не звенят как бронза или аллюминий ...

 

[KAA]

Но забывчив: момент инерции это производная массы. Ну и конечно, ее удаленности от оси вращения.

У меня достаточно хорошая долговременная память. Не "ну и конечно", а квадратично, тогда как от массы - только лишь линейно. В моём представлении куда более красивое решение дают диски с соответствующим распределением массы по сечению, а не уродливые дуры высотой с пень и массой как у колёсной пары тепловоза. Термин "диск" к изделию, у которого диаметр и высота сопоставимы, вообще в принципе не очень применим.

 

[Valentinych]

Удаления - в Квадрате.

Не "ну и конечно", а квадратично, тогда как от массы - только лишь линейно. В моём представлении куда более красивое решение дают диски с соответствующим распределением массы по сечению..ю

Коллеги, надеюсь вы не пытаетесь меня уличить в незнании элементарных физических формул?
КАА, попробуйте оптимально разместить массу маховика (12-15 кг) в диске диаметром 300 мм и высотой 30 мм. Да еще при непременном условии самобалансировки на точке опоры.
Условия "оптимальности" можете выбрть сами, исходя из максимальго момента инерции. А потом сравним Ваш и мой варианты.
Я же не агитирую за толстые диски, более того, говорю прямо противоположное. Но есть множество сопутствующих, часто - не очевидных, условий, которые приходится учитывать при поиске компромисса.

Я может скажу ерунду...

Это не ерунда, но путь тупиковый. Абразивный круг действительно очень "глухой" материал, как и большинство натуральных минералов. Но распределение массы у сплошного круга очень далеко от оптимального (то, за что радеет уважаемый КАА). Да и обработка такой заготовки дело сильно не тривиальное.
Я пытался заказать точёный гранитный диск необходимого профиля. В моих пенатах никто не взялся за такую работу.
Но решение, близкое к этому есть: любая фирмочка, занимающаяся изготовлением столешниц и раковин/моек из искусственного камня (обычный полимер с наполнителями) за небольшие деньги плеснет в вашу матрицу 4-5 кг этой полиэфирной гадости.
Кстати, наполнитель можете выбрать сами (от натуральной гранитной/мраморной крошки, до алюминиевой или бронзовой пудры), так же, как и цветовую гамму будущего изделия.
Уверяю: результат порадует!

 

[Михаил К.]

Абразивный круг действительно очень "глухой" материал, как и большинство натуральных минералов. Но распределение массы у сплошного круга очень далеко от оптимального (то, за что радеет уважаемый КАА). Да и обработка такой заготовки дело сильно не тривиальное.

Там обработка сводится к заливанию отверстия компаундом и затем фрезеровании в нем установочного отверстия .
Или изготовлению узла на который будет надеваться и закрепляться этот абразивный диск.
С распределением массы так : наклеиваем на этот диск-основу второй с таким же наружным диаметром и внутренним допустим на 5-10 см меньше наружного .
Гранит звенит как чугун.
Мрамор не звенит, но опять пылит ...

 

[Valentinych]

Там обработка сводится к ... фрезеровании в нем установочного отверстия.

Да, если вы располагаете алмазными или хотя бы эльборовыми резцами.
Но я бы не стал выполнять подобных операций на своих станках, не предназначенных для обработки абразива, во избежание ускоренного износа.

 

[Михаил К.]

Вы не поняли.
Допустим наш диск-заготовка имеет цилиндрическое отверстие в центре диаметром 20 мм . Я заливаю это отверстие смолой горячего отверждения ЭД-16 .После полимеризации, благодаря хорошей адгезии и когезии получаем практически монолит.
Затем в этом получившемся диске по центру (в компаунде) делаем уже отверстие нужного диаметра, например 6 мм .

 

[RX_man]

Коллеги, надеюсь вы не пытаетесь меня уличить в незнании элементарных физических формул?
КАА, попробуйте оптимально разместить массу маховика (12-15 кг) в диске диаметром 300 мм и высотой 30 мм. !

Ни в коем случае не хочу Вас обидеть.

Но - все уже придумано до нас. Посмотрите на диск EMT 930.
И на привод тоже. Это вершина инженерной мысли. А качество изготовления узлов просто поражает.

Повторить этот стол даже при современных технологиях совсем не просто.
И более чем достаточно для счастья

Потому что потом с каждым шагом было все хуже и хуже... Пока не пришло в упадок с агонией в виде Про Джектов и прочих Линнов.

 

[KAA]

Коллеги, надеюсь вы не пытаетесь меня уличить в незнании элементарных физических формул?

попробуйте разместить массу маховика 12-15 кг

Да еще при непременном условии самобалансировки на точке опоры.

Нет .

А зачем столько, если не секрет?..

Аналогичный вопрос: почему это условие является непременным?

 

[Valentinych]

Отвечу сразу КАА и RX_man.

Во первых, я не большой знаток фирменных изделий, тем более, таких древних, как ЕМТ-930, и не могу сказать, что из них лучше, а что хуже...
Во вторых, для меня процесс разработки и изготовления гораздо важнее, чем конечный результат в виде готовой конструкции. У меня множество разработок, которые я сам не реализовывал в окончательном варианте, но которые при многократных повторениях (другими умельцами) подтверждали правильность моего подхода.
В третьих, для меня ориентиры не готовые устройства, а их характеристики. Не интересно повторять "один к одному" то, что уже кем-то сделано. А вот создать что-то свое, что превосходит хотя бы в чем-то прообраз, "за это можно все отдать"...
В четвертых (это больше для КАА), посмотрите мои посты двухлетней давности в теме про прямой привод с описанием моей концепции построения узла диск/привод, и Вы поймете, что привело меня к решению увеличивать массу маховика диска до 15-20 и более кг. Там же я описывал подшипниковый узел на магнитном подвесе, и даже, вроде, выкладывал кое-какие чертежи.
Что касается собственно двигателя, то построенная в то время модель-прообраз подтвердила верность подхода:
а) увеличение количества фаз и увеличение числа пар полюсов существенно снижает микрорывки и детонации мотора. Даже при прямоугольной форме фазного напряжения очень просто реализуется вращающееся эллипсное магнитное поле в статоре;
б) применение магнитной редукции в разы (в первой модели - в 8 раз) увеличивает крутящий момент двигателя и способствует "переносу" частотного диапазона девиаций скорости привода в высокочастотную область. Это объясняется просто: ротор вращается в 8 раз медленнее поля статора, но синхронно с ним;
в) двухрежимность привода (даже трехрежимность, если принимать во внимание еще и режим электронного торможения) так же снижает детонации и уменьшает угловые нестабильности, так как в режиме разгона мотор развивает мощность до 8 ватт, а в режиме рабочего хода подводимая мощность снижается до единиц милливатт;
г) в одной из параллельных тем я приводил свои расчеты и обоснования этих сентенций. Время и проведенные эксперименты подтвердили их правильность.

Ну, как-то так...