Реферат
Пояснювальна записка містить листа, рисунків, 6 креслень, 5 таблиць, 3 використаних джерела.
ЛАМПА НАКАЛЮВАННЯ, ПРИСТРІЙ ЛАМПИ, тіло розжарення, ніжки, СЕРЕДНЯ ТЕМПЕРАТУРА КОЛБ, ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ, ДІАМЕТР НИТКИ, ЗАЛЕЖНІСТЬ ПАРАМЕТРІВ.
У даному курсовому проекті проводиться розрахунок і конструювання лампи розжарювання з вакуумним наповненням, розраховується тіло розжарення, діаметр колби по заданій середній температурі колбі, коефіцієнти залежності температури, потужності, світлового потоку і світлової віддачі від зміни діаметра нитки тіла розжарення. Наведено технологія виготовлення спроектованої лампи. У графічній частині наведені складальне креслення розробленої лампи розжарювання, тіла напруження, ніжки і т.д.
Введення
Число типорозмірів теплових джерел оптичного випромінювання, серед яких основне місце займають лампи розжарювання (ЛН), обчислюється кількома тисячами. Така велика різноманітність рішень теплових джерел випромінювання обумовлено повсюдним і ефективним їх застосуванням у різних областях людської діяльності. Широке поширення ЛН, перш за все пояснюється їх порівняльної простотою і надійністю експлуатації, отработанностью технології виробництва і дешевизною. Промисловістю освоєно лампи, напруга яких коливається від часток до багатьох сотень вольт, потужність - від сотих часток вата до десятків кіловат. Застосовуються лампи, розмір яких менше рисового зерна, і в той же час у спеціальних оптичних системах використовуються лампи, діаметр колби яких перевищує 0,6 м.
Практична відсутність обмежень у частині створення ламп на необхідні потужності і напруги, порівняльна простота реалізації ламп з необхідними габаритами і заданої форма тіл розжарення й колби, широкі можливості регулювання яскравості (у тому числі габаритної) тіла розжарення й багато інших переваг ЛН роблять їх цілком перспективними в неозорому майбутньому.
Шляхом зміни температури тіла напруження, матеріалу і товщини скла, з якого виконується колба, а також параметрів покриттів, які наносяться на скло колби, можна у вельми широких межах змінювати спектральні характеристики ЛН. ЛН на відміну від все більш широко використовуються газорозрядних ламп не вимагає спеціальної пускорегулювальної апаратури, що забезпечує запалювання і стабілізацію розряду. На відміну від багатьох типів газорозрядних джерел світла характеристики ламп розжарювання практично не залежать від температури навколишнього середовища. Доречно нагадати, що мініатюрні і мікромініатюрних (надмініатюрні) джерела світла, як правило, вкрай складно виконати за допомогою газорозрядної лампи, оскільки при дуже малих відстанях між електродами (при необхідних малих габаритах області випромінювання) складно забезпечити надійне запалювання і підтримка стабільного газового розряду. Тому в установках, в яких потрібні мініатюрні джерела випромінювання, ще багато років будуть віддаватися перевага лампам розжарювання.
Зазначені гідності ламп розжарювання багато в чому пояснюють безперервні пошуки нових високотемпературних матеріалів, вдосконалення елементів ламп, створення повністю автоматизованих і високошвидкісних потокових ліній, повсюдні теоретичні та експериментальні дослідження (особливо стосовно до спеціальних низьковольтним і галогенним лампам розжарювання).
Лампи розжарювання (ЛН) належать до штучних джерел світла теплового випромінювання. Пристрій ЛН засноване на використанні тепла, що виділяється при проходженні електричного струму по провіднику з високою температурою плавлення. Нагрітий струмом тугоплавкий провідник випромінює енергію, яка у формі електромагнітних хвиль різної довжини хвилі поширюється в навколишньому просторі. Спад енергії у вигляді випромінювання постійно заповнюється проходять струмом.
При низьких температурах провідник випромінює майже тільки невидимі промені, а з підвищенням температури зростає енергія випромінювання і збільшується частка видимих променів. Провідник починає світитися спочатку темно-червоним, потім червоними помаранчевим і, нарешті, білим світлом.
Лампи розжарювання належать до електровакуумним приладів, - дія яких пов'язана з використанням електричних явищ у їхньому робочому просторі. Вони входять до групи так званих Безрозрядний або провідникових приладів, що характеризуються проходженням електричного струму по провідниках і використовуються як джерела випромінювання (звичайно-видимого світла).
Розрахунок та конструювання нових ЛН прийнято проводити в кілька етапів. Основними з яких є наступні:
а) аналіз поповнення вихідних даних;
б) за вихідними даними визначаються діаметр і довжина нитки напруження, діаметр спіралі і довжина спіралі з наступним уточненням кількості гачків.
в) розрахунок робочого режиму лампи (тіла розжарення) за допомогою побудови залежностей Рл, ефективного енергетичного потоку (Ф'е) і потужності відводиться через газ (Рг), від температури тіла розжарення (Т) - при рівності Рл (Т) і Ф ' е. (Т) + Рг (Т) знаходиться робоча температура тіла розжарення (Т) і відповідна їй Рл і Н.
г) уточнення Рл і Н за формулами перерахунку, розробка конструкції і технології виробництва пропонованого варіанту лампи.
1. Опис пристрою проектованої лампи
Розглянемо пристрій проектованої лампи на прикладі лампи розжарювання загального призначення.
Головною частиною будь-якої ЛН є тіло напруження (1) (рис.1). Нагрівання тіла розжарення (ТН) виробляють пропускання через нього електричного струму, що призводить до випромінювання світла. ТН може бути виконано з нитки, спіралі, биспирали, тріспіралі і мати різні форми та розміри. Для того, щоб ТН в процесі роботи зберігало вихідну форму його фіксують у просторі за допомогою внутрішніх ланок електродів (2) і власників (3). Необхідно відзначити, що при конструюванні тіла напруження важливими є питання монтажу на ніжці лампи. Вибір конструкції монтажу може вплинути на конструкцію самої спіралі, тобто може зажадати заздалегідь передбачених пропусків спіралі, званих «тире». Нижче на рис.2 наведені найбільш поширені типи монтажу.
У залежності від типу лампи електроди можуть бути одно-дво-та триланкових. Внутрішнє ланка виготовляється з нікелю, феронікелю, міді або платинита. Середня ланка може бути виготовлене з платинита або молібдену. Зовнішнє ланка виготовляється з міді, платинита. Якщо зовнішнє ланка виконує роль плавкою вставки, то воно виготовляється з феронікелю.
Рис.2. Найбільш поширені типи монтажу.
Електроди і власники є частиною ніжки. Ніжка - скляний конструктивний вузол лампи який окрім електродів включає в себе скляний цільної або порожнистий штабик (5) з лінзочкой (4), скляний порожнистий штенгель (8) і скляну трубку тарілку (9) має в нижній частині розгортку. Ці деталі з'єднані між собою шляхом сплаву скляних елементів у зоні лопатки (6). Ніжкою служить опорою для ТН і разом з колбою забезпечує герметичність лампи. Для зручності експлуатації на горловину з допомогою мастики зміцнюється цоколь (11).
Металевий корпус (1), який служить для установки лампи в патроні, забезпечення електричних контактів між мережею (пружним контактом патрона) і електродами лампи (в більшості ламп його приварюються або припаюють до корпусу), нанесення маркування на рант і з'єднання цоколя з горлом лампи за допомогою цоколевочной мастики. Металеві контактні пластини (2) службовці для здійснення електричного контакту між мережею (пружними контактами патрона) та іншими електродами лампи, які приварюються або припаюються до пластини. Скляний або керамічний ізолятор (3), що забезпечує механічне з'єднання корпусу з контактними пластинами і електрично ізолюючий їх один від одного.
2. Розрахунок тіла розжарення
При виборі і визначенні вихідних даних необхідно враховувати наступне.
При Рл <25 Вт (U> 130В) тіло напруження - спіраль, а лампа вакуумна (В); якщо Рл> 200 Вт (U> 130 В), то ЛН, як правило, зі спіральним тілом напруження, а наповнення - технічний аргон (Г); в тих випадках, коли 40 Вт <P <200 Вт, то лампи біспіральні наповнені технічним аргоном (Б) або технічним криптоном (БК).
У нашому випадку (Рл = 80 Вт, U = 220 В), тіло напруження - спіраль, лампа вакуумна.
Досвід серійного виробництва показує, що коефіцієнт кроку (kш) і осердя (kС) зазвичай знаходиться в межах kш = 1,3 - 1,7; kС = 3 - 6 (kш, kС - відповідно, коефіцієнти кроку і сердечника спіралі). Коефіцієнт кроку прагнуть зробити менше, а сердечника - більше, тому що при цьому тіло розжарення компактніше, а втрати через газ - менше.
Вибираємо спіральну вакуумну лампу. При цьому втрати через газ будуть рівні kг = 0.
Струм лампи знайдеться з виразу:
Коефіцієнт кроку kш = 1,4. Коефіцієнт сердечника kС = 4,0.
Коефіцієнт випромінювання є функція коефіцієнта кроку. За табл.1 приймаємо d = 0.74
Таблиця 1.
Kш
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
d
0.50
0.60
0.66
0.70
0.74
0.77
0.79
0.80
0.82
0.84
0.85
Коефіцієнт видимого випромінювання для спіралі визначається за формулою d В. СП = d × h, h = f (kш). Залежність представлена на малюнку 3.
Рис.3. Залежність h від kш.
З рисунка 3 видно, що h = 0.934. Тоді
d В. СП = d × h = 0.74 × 0.934 = 0.69.
Світлова віддача лампи знайдеться з виразу:
Задаємо також коефіцієнт екранування світлового потоку цоколем a Ц = 1,03; коефіцієнт охолоджуючого дії електродів і гачків a Д = 1,03; коефіцієнт охолоджуючого дії підтримок при I = const = 1,015;
Розгляд внутрішнього і зовнішнього балансу енергії ламп розжарювання, у яких охолоджуючу дію підтримок не перекривається, дозволило встановити, що
де ,
- Питомий опір і енергетична світність вольфраму при температурі Т; k - відносні втрати через газ; Нл, НПР - світлові віддачі лампи і прямої нитка (у вакуумі);
,
- Загальні коефіцієнти випромінювання і випромінювання по світловому потоку ТН; I, U - струм лампи і напруга на ній;
- Коефіцієнт, що враховує зменшення потужності за рахунок охолоджуючого дії підтримок при I = const (для ЛОН
= 1,01 - 1,02);
- Коефіцієнт, що характеризує екранує, цоколя (
= 1,03 - 1,08);
- Коефіцієнт, що визначає втрати світлового потоку ТН через охолоджуючого дії підтримок,
= 1 + (0,004 - 0,008) nд, де nд - кількість підтримують ТН електродів і гачків; для ЛОН
= 1,03 - 1,05.
Розраховуємо світлову віддачу прямий нитки у вакуумі:
Температура ТН однозначно пов'язана з НПР, а r Т = f (T) і MeT = f (T) представлені в табл. 2.
Таблиця 2.
T, K
r * 10-6, Ом × см
Мет, Вт/см2
Нпр, Лм / Вт
2200
63.48
38.2
5.6
2300
66.91
47.2
7.3
2400
70.39
57.7
9.5
2500
73.91
69.8
11.8
2600
77.49
83.8
14.4
2700
81.04
99.6
17.8
2800
84.7
117.6
20.7
2900
88.33
137.8
23.9
3000
92.04
160.5
27.5
3100
96.04
187.5
31
3200
99.54
214
34.6
При НПР = 9,949 лм / Вт температура ТН дорівнює 2427,6 К, енергетична світність Мет = 61 Вт/см2, а питомий опір r Т = 71,36 × 10-6 Ом × см.
Розраховуємо діаметр (d) і довжину (l) нитки:
Далі знайдемо геометричні параметри ТН за формулами:
Уточнення параметрів ТН розрахованої лампи виробляється шляхом графічного визначення робочої температури ТН (ТР) з перетинання розраховуються
РЛ = b U2 / rT = f (T) і Фе = f (T)
Для цього побудуємо залежності потужності лампи та енергетичного потоку від температури тіла розжарення. Розрахунок кривих проводимо з допомогою програми призначеної для розрахунку ламп розжарювання. Значення наведені в табл.3.
Таблиця 3.
Т, К
Фе, Вт
РГ, Вт
РЛ, Вт
Фе + РГ, Вт
2200
50,1
0
89,9
50,1
2300
62
0
85,2
62
2400
75,9
0
80,9
75,9
2500
91,9
0
77
91,9
2600
110,4
0
73,4
110,4
2700
131,3
0
70,1
131,3
2800
155,1
0
67,0
155,1
2900
181,9
0
64,2
181,9
3000
212,0
0
61,6
212,0
3100
249,7
0
58,6
249,7
3200
285,4
0
56,3
285,4
За даними табл.3 побудуємо криві залежностей РЛ = f (T) і Фе = f (T) (рис. 4).
Визначимо точно значення температури.
ТР = 2425,4 К.
Опір нагрітого ТН знайдеться з виразу:
b - коефіцієнт, що враховує охолоджуючу дію обраного після попереднього розрахунку тіло напруження кількості власників:
де nд - кількість електродів і гачків, Q1 - табульований функція (Q1 = 0,00295), d - діаметр нитки, d - коефіцієнт випромінювання.
Знаходимо уточнену потужність лампи:
Уточнений світловий потік лампи знайдеться з формули:
де LT - яскравість по нормалі до поверхні вольфраму (LT = 184,3 кд/см2, береться з таблиці).
Далі знаходимо уточнену світлову віддачу:
Далі проводиться уточнення діаметра і довжини нитки тіла напруження за наступними формулами:
n r = 1,19, nM = 4,75, nL = 10,91 - береться з таблиці.
Далі перераховуємо геометричні розміри тіла напруження за формулами:
3. Конструювання ніжки
Ніжкою називається цільний нероз'ємний вузол лампи, що включає в себе скляний штабик 1, штенгель 2, тарілку 3 з розгорненням 4 і триланковий електроди 10 cоедінени в єдину конструкцію за допомогою розплавлення і наступного формування скління елементів у вигляді лопатки 5. У цей час здійснюється продувка штенгеля, в результаті чого утворюється відкачні отвір 6.
За конструктивним виконанням ніжки поділяють на три групи: Гребешкова, бусінковие і плоскі. Переважна більшість ламп розжарювання постачають гребешковом ніжками, які найчастіше мають штенгель, штабик, тарілку і електроди.
Ніжки для ламп на низьку робоча напруга виготовляють без штабика з одного двома молібденовим підтримками або без підтримок. Вибираємо гребінцеву ніжку cо штабиков і десятьма власниками упаяними в лінзочку.
Середні ланки 7 електродів повинні створювати зі склом вакуумно-щільне з'єднання, яке ізолювало б внутрішній обсяг лампи від навколишнього середовища. У більшості ЛН для цих цілей використовують біметал платинит. Діаметр платинита обмежується областю від 0.25 до 0.8 мм. Платинит, діаметром 0.25 мм недостатньо міцний і не дає герметичного спаю зі склом через швидке окислення, а товщі 0.8 мм - викликає небезпеки напруги в склі. Діаметр платинита вибираємо зі стандартного ряду в залежності від гранично допустимих струмових навантаженнях (dПЛАТ = 0,3 мм при IПРЕД = 2 А).
При виготовленні лампи штенгель 2 ніжки служить елементом вакуумної системи, що зв'язують внутрішній простір лампи з вакуумним насосом і зазвичай скляні циліндричні трубки круглого перерізу, довжина яких (Lш) значно більше внутрішнього діаметра (dш). Між довжиною і діаметром штенгеля зазвичай дотримується співвідношення Lш / dш ³ 20.
Довжина штенгеля повинна забезпечувати зручне вставляння лампи в гнізда відкачні установок. Вибираємо виступає за край розгортки довжину штенгеля дорівнює 50 мм. Використовуючи співвідношення знаходимо внутрішній діаметр штенгеля 58 / 28 »2 мм
Креслення змонтованої ніжки представлений у додатку.
4. Розрахунок середньої температури колби
Колби більшості ЛН - це скляні балони різної форми, в які впаивают змонтовані ніжки. На рис.6 наведені частини і позначення основних розмірів колби: 1 - основна частина колби; 2 - горло колби, 3 - рант.
Призначення колби - надійно захищати тіло напруження від атмосферного повітря; в максимальному ступені пропускати оптичне випромінювання на протязі всього терміну служби; виконувати роль конструктивного кістяка лампи, пов'язуючи з собою заданим чином ніжку і цоколь; в ряді випадків забезпечувати функції оптичної системи; виконувати деякі естетичні функції .
Визначення температури колби ТК слід проводити у згоді з прийнятими принципами розрахунку ТК колб розрядних ламп.
Так як
a До × РЛ = q × АК,
де a К - частка потужності лампи (РЛ), що йде на нагрів колби; q - питомі теплові втрати колби шляхом лучеиспускания (qІ) і відведення тепла через газ (qТ), а АК - площа зовнішньої колби (АК = z p dк, де dк - діаметр колби; z - коефіцієнт, що враховує реальну форму колби і зону горловини), то
де Фе - потік випромінювання ТН; РГ - потужність теплових втрат ТН через газ; РЦ - потужність, що йде на нагрів цоколя випромінюванням і газом; a ¢ К - ефективний коефіцієнт поглинання і випромінювання склом колби; a ¢ ¢ К - коефіцієнт, що показує, яка частину РГ, падаюча на колбу, поглинається склом; e ¢ К, e ¢ ¢ К - частки Фе і РГ, що падають на колбу лампи; e ¢ ¢ ¢ К - частка РЦ, передана цоколем колбі лампи; А - коефіцієнт, що залежить, в основному, від роду і тиску навколишнього колбу газу; ТК - середня температура колби, К; ТО - температура навколишнього середовища, К; e К - коефіцієнт випромінювання скла колби; s 0 - постійна Стефана-Больцмана, яка дорівнює 5,67 × 10-12 Вт/см2град.
Колби ламп розжарювання виконуються або з скла будь-якої групи, або з кварцу. У залежності від того, з яким металом скло утворює узгоджений спай, скла поділяють на такі основні групи:
1) вольфрамову (СЛ40), 2) молибденовую (СЛ 52), 3) платинітового (СЛ 96), перехідну (СЛ 58, СЛ 86). Кварцове скло (СЛ 5) застосовується при виготовленні галогенних ламп розжарювання, температура стінки яких повинна бути близько 500 - 600 C.
Отже, в якості матеріалу колби виберемо скло, форма колби - циліндрична.
Температура навколишнього середовища ТО = 25 оС;
Ефективний коефіцієнт поглинання випромінювання склом колби a ¢ К = 0,1.
Від положення лампи в просторі залежить хід конвекційних потоків в лампі і, відповідно, розподіл температури по поверхні колби. Тому в розрахунку середньої температури колби задається положення горіння лампи: цоколем вгору або цоколем вниз.
Положення горіння лампи - цоколем вниз.
Задамося для розрахунку деякими коефіцієнтами.
Частка РГ, передана колбі лампи e ¢ ¢ К = 0,7;
Частка Фе падаючого на колбу лампи e ¢ К = 0,9;
Частка РЦ переданої цоколем колбі e ¢ ¢ ¢ К = 0,08;
Потік випромінювання тілом напруження Фе = 79,9 Вт;
Потужність теплових втрат ТН через газ (РГ) = 0 Вт
У загальному випадку потужність йде на нагрів цоколя випромінюванням і газом:
РЦ = 8 Вт.
У табл.4 наведено залежність коефіцієнта А для повітря від температури.
Таблиця 4.
t, оС
-50
0
20
40
60
100
200
А * 10-4
4.6
4.4
4.2
4.2
4.1
4.0
3.7
Таким чином, А = 4.2 × 10-4.
Якщо врахувати, що площа горловини колби АГ зазвичай пов'язана певним ставленням з площею кульової (або вважається кульової) частиною колби А ¢ К (АК = АГ + А ¢ К), то реальний діаметр колби
де АЦ - площа поперечного перерізу горловини колби.
Вище наведені рівняння при прийнятих ТК дозволяють знайти dк. Враховуючи, що q = f (dк, ТК) дані рівняння вирішуються графічно.
У таблиці 5 наведені результати розрахунку програми.
Таблиця 5.
X
Y1
Y2
50
5,600
7,264
75
5,600
5,336
100
5,600
4,229
125
5,600
3,629
150
5,600
3,155
175
5,600
2,794
200
5,600
2,51
225
5,600
2,278
250
5,600
2,084
275
5,600
1,919
300
5,600
1,775
325
5,600
1,651
350
5,600
1,541
За даними таблиці побудуємо графік.
Рис. 7.
За перетинанню кривих знаходимо середню температуру колби ТК = 70,3 0С.
5. Технологія виготовлення розробленої лампи
5.1 Виготовлення вводів
Вводи для впаювання в тугоплавкі скла можуть бути однозвенная або багатоланкове. Найбільшого поширення набули багатоланкові вводи, в яких внутрішньо ланка виготовлено з нікелю, середнє - з вольфраму або молібдену, зовнішнє - з міді. Під вводах цього типу особливу увагу приділено якості обробки середньої ланки, від якого залежить вакуумна щільність спаю зі склом.
Для виготовлення цих ланок використовуються вольфрамові або молібденові дроту діаметром 0,8 - 2,0 мм або прутки діаметром 2,0 - 4,0 мм, причому для скла вольфрамової групи відповідно вибирається вольфрам, а для скла молібденової групи - молібден.
Для виправлення дроту виробляють правку на спеціальних машинах шляхом багаторазового вигину дроту при її протягуванні між обертовими плашками з твердої сталі, закріпленими в підлогою валу машини з певним зміщенням від осі. Молибденовую дріт правлять в холодному стані, а вольфрамову - з нагріванням до 1000 ° С. Прутки зазвичай не плавлять. Після правки дріт розрізають на відрізки довжиною 1 м.
Виправлення і нарізану дріт і прутки для зняття різних поверхневих дефектів шліфують на бесцентрово-шліфувальних верстатах. При шліфуванні пруток поміщається між двома абразивними обертовими колами і повільно зміщується в осьовому напрямку. Шліфуванням знімається верхній шар металу. Після шліфування прутки розрізаються за допомогою дискових абразивних або алмазних кіл на заготовки необхідної довжини. Дроту малих діаметрів розрізаються за допомогою ножів. При цьому, щоб уникнути розшарування дроту за місцем різання її нагрівають газовим пальником до слабо-червоного розжарювання.
Після механічної обробки вводи ретельно очищають: їх кип'ятять в 20%-ном розчині їдкого натру, промивають у дистильованій воді, кип'ятять в 20%-ном розчині железосинеродистого калію і 10%-ном розчині їдкого натру, знову змивають у воді, перевіряють на відсутність тріщин , кілька хвилин труять в холодній суміші азотної та сірчаної кислот, остаточно промивають у дистильованій воді і сушать. Молібденові вводи після сушіння отжигают в водні або вакуумі при 1000 ° С.
Зовнішнє ланка виготовляється з мідних тонких зволікань, скручених в канатик. На один з кінців заготовки зовнішнього введення надівається нікелева втулка і добре обжимається вручну або на ротаційній кувальної машині.
Підготовку нікелевих ланок включає в себе різання дроту на задану довжину, знежирення, травлення, промивання у воді, сушку і відпал в водні.
З'єднання підготовлених ланок встик здійснюється зазвичай електрозварюванням з обдуванням місця зварювання струменем водню або препарованого газу.
Зварні вводи остекловиваются по середній ланці, шляхом обмотки розплавленим склом вручну.
5.2 Виготовлення цоколів
Корпус різьбового корпусу найчастіше виготовляють з м'якої сталевої стрічки з наступним цинкуванням для захисту від корозії. Контактні пластини завжди виготовляються з латуні. В якості ізоляції застосовують спеціальні пластмасу або фарфор, скло, що скріплюють елементи цоколя в єдину конструкцію.
На вітчизняних електролампових заводах виготовлення різьбових цоколів ведеться в такій послідовності: штампування, накатка різьблення на корпусі цоколя, штампування контактної пластини, складання цоколя, травлення, нанесення антикорозійного покриття.
5.3 Вироблення колб
Одним з поширених способів механізованої вироблення колби є їх виготовлення на автоматах карусельного типу, складових спільно з додатковими механізмами автоматичні лінії для отримання з рідкої скломаси повністю готових колб.
Істотну роль в роботі ліній відіграє спосіб харчування склоформувальних машин стекломассой. В даний час використовується два основних способи харчування: вакуумний і краплинний (фідерний).
Вакуумний спосіб полягає в тому, що стекломасса засмоктується з допомогою вакууму в чорнову форму, потім переноситься на автомат видування колб у спеціальні чистові форми.
При крапельному способі рідка стекломасса перетікає по жолобу з виработочной частини ванної скловарної печі в головну частину живильника - чашу. Подальше витікання скломаси через отвір завдяки зворотно-поступального руху спеціального плунжера відбувається не безперервно, а у вигляді окремих крапель, суворо дозованих за масою, формі і часу формування.
5.4 Виготовлення дротов
Скляним дротов називають одержуване безперервним витягуванням трубчасте або стрижневе скло. Труби з скломаси можуть виготовлятися горизонтальним або вертикальним витягуванням.
5.5 Виготовлення виробів з дротов
З дротового скла виготовляються різноманітні вироби зі скла: штенгель, штабики, намистинки, скляні кільця, тарілки для ніжок ламп, колб деяких спеціальних ламп та ін На вироблення цих виробів має подаватися скло без дефектів, попередньо разкаліброванное по діаметру, і трубчасте скло і по товщині стінок .
Шляхом різання скляного дрота на необхідну довжину виготовляють штенгель, штабики, скляні кільця.
Найчастіше використовується механічна різка. При такій різанню на поверхні скла утворюється кільцева подряпина, яка під дією виникли внутрішніх напружень дає відносно рівну тріщину, яка відокремлює виріб від залишилася заготовки.
Виготовлення тарілок. Виготовлення тарілок ведеться на автоматах карусельного типу. Заготівлі у вертикальному положенні завантажуються в патрони автомата, які забезпечують необхідну центрування, фіксацію і обертання трубок.
Спочатку проводиться розігрів нижнього кінця трубки до початку розм'якшення скла і відбортовка розм'якшеного скла на конус спеціальним механізмом. Потім трубка з розгорнутим нижнім кінцем подравниваются опусканням на наполегливу асбоцементную майданчик і починається розігрів скла вище розгортки, за місцем відрізу, який визначає висоту тарілки.
Відріз проводиться за допомогою двох встречновращающіхся в горизонтальній площині сталевих дискових ножів.
Відрізана тарілка по напрямних потрапляє в газову тунельну піч відпалу і оплавлення місця зрізу, а потім за допомогою конвеєра подається на стіл контролю.
5.6 Очищення скла
Очищення поверзності скловиробів проводиться з метою видалення з неї раздічних забруднень, залишків покриттів. Повне очищення поверхні скла проводиться в такій послідовності:
попереднє миття в концентрованих розчинах NaOH або КОН, промивка в проточній воді, витримка в концентрованому розчині хромпика K2Cr2O7, промивка в проточній і дистильованої воді, сушіння.
Знежирення скла здійснюється промиванням в ацетоні, мийкою в гарячому розчині соди або хромпика, промиванням у гарячій воді, що дистилює, а потім ополіскуванням у спирті.
5.7 Виготовлення спіралей
У більшості випадків для виготовлення спіралей застосовується вольфрамова дріт марки ВА, ВМ або ВТ діаметром від 0,01 до 1,25 мм.
Рис.7. Схема типового технологічного процесу виготовлення спіралей.
Схема типового технологічного процесу виготовлення спіралей показаний на рис.7. Операції з виготовлення спіралей можна об'єднати в такі основні групи: підготовчі, спирализация, обробка спіралей на керні та заключні операції.
А) Підготовчі операції. До підготовчих операцій можна віднести вхідний контроль спіралізуемой дроту і допоміжної дроту для керна, їх комплектацію по діаметру і попереднє очищення.
Вхідний контроль. Контроль дроту полягає у перевірці її діаметра, випробуваннях на розтяг, перегин і здатність спіраль, оцінці повзучості, виявленні мікроструктури, а також перевірці дроту по зовнішньому вигляду і якості намотування на котушку.
Очищення. Вольфрамова дріт до спіралізаціі очищається тільки в деяких спеціальних випадках. Зазвичай на операцію спіралізаціі надходить неочищена від графітової мастила дріт. Встановлено, що така дріт краще спіралізуются.
Очищення дроту для керна перед спирализация обов'язкове. При цьому молибденовую дріт очищають електролітичним травленням в лугу, а сталеву - промиванням у трихлоретиленом.
Безпосередньо перед спирализация вольфрамовий дріт перемотують з великих котушок на спеціальні шпулі невеликого діаметру.
Б) Спирализация. Процес спіралізаціі здійснюється на спіралізаціонних машинах. В одних випадках керн спіралізаціі залишають в спіралі і ряд наступних технологічних операцій проводять лдя спіраль дроту разом з керном, потім керн видаляють витравлювання. В інших випадках при спіралізаціі використовують постійний керн; після навивки спіралі його знімають і використовують повторно для наступних навівок.
Для отримання рівномірного кроку і щільного прилягання спіралі до керну при навивці вольфрамова дріт повинна натягатися рівномірно і з достатнім зусиллям.
У процесі спіралізаціі вольфрамовий дріт для збільшення її плсатічності в момент навивки на керн піддають прямому чи непрямому нагріву.
В) Обробка спіралей на керні включає в себе наступні операції: знежирення, термічну обробку, різання спіралей з керном і видалення керна травленням.
Знежирення. Для знежирення спіраль дріт на керні, намотану на сталеві перфоровані обідки занурюють на 15-30 хв у ванни з трихлоретиленом або бензином. Знежирені спіралі ретельно просушують, очищають від графітової мастила кип'ятінням у расворе лугу протягом приблизно 30 хв, знову промивають у проточній воді і сушать у центрифузі.
Термічна обробка. Знежирені спіралі піддають термообробці з метою зняття напружень, закріплення форми та видалення залишків графітової мастила. Відпал проводять в водні або препароване газі зазвичай в два етапи: спочатку при відносно невисокій температурі в середовищі зволоженого газу, потім при більш високій температурі в середовищі добре осушеного газу. Обробку ведуть у зворотному спіраль дроту в два або три струмки через муфельну піч.
Первинний відпал спіралей на молібденової керні проводиться за 1150-1200 ° С у середовищі зволоженого газу з точкою роси близько 20 ° С. Вміщені в газі молекули води при робочій температурі відпалу розкладаються з виділенням кисню, який взаємодіє з вуглецем на спіралі, утворюючи вуглецевий газ. Цей газ безперервно витісняється з печі.
Після видалення залишків графічної мастила з спіралі проводять другий етап відпалу. Використання на цьому етапі більш високих температур (близько 1300-1350 ° С) дозволяє усунути натягу і закріпити форму спіралі.
Різка. Опалений спіраль дріт на керні розрізають на окремі відрізки потрібної довжини за допомогою спеціальних машин різання.
Травлення. Операцію травлення виробляють для видалення керна і очищення спіралей від окислів, залишків графітової мастила і органічних забруднень. При травленні повинна досягатися висока швидкість розчинення керна без помітного зменшення діаметра вольфрамової дроту, високу якість очищення і мала витрата травильних складів. Втрати в масі спіралі в результаті травлення повинні бути в межах 3-5%.
Г) Прикінцеві операції. Після видалення керна спіралі сортуються і спрямовуються на заключні операції: відпал, формування і контроль.
Відпал. Проведення відпалу на цьому етапі переслідує ту ж мету, що і відпал спіралей до видалення керна, тобто зняття залишилися напруг, доочищення спіралей і закріплення їх форми.
Відпал виконується в муфельних високотемпературних печах в середовищі добре осушеного водню або препаріровочного газу. Відпал рекомендується проводити в два прийоми: спочатку при температурі 1100-1150 ° С, а потім при температурах, заданих в залежності від марки вольфраму і діаметра дроту.
Формування. Операція формування проводиться з метою надання прямолінійною спіралі більш складної форми. Формування здійснюється вручну шляхом перегинання спіралі по ділянці тире про нагріте пропусканням електричного струму до температури 300-500 ° С вольфрамовий або молібденовий праску.
Відформовані спіралі вставляють у молібденові рамки, попередньо нанизуючи їх на вольфрамові голки, або укладають у молібденові форми. Потім спіралі отжигают в електричній печі в середовищі водню або препаріровочного газу при 1400-1500 ° С протягом 25-30 хв.
Контроль. Якість спіралей контролюється як в процесі їх виготовлення, так і після закінчення його.
Шлюби виявляються шляхом зовнішнього огляду спіралей на молочному склі з нижнім підсвічуванням.
Зважуванням на торзионная вагах можна по невідповідності маси спіралі нормі виявити відхилення діаметра вольфрамової дроту, загального числа витків в спіралі і втрати в масі спіралі після травлення від заданих значень.
Міцність спіралей перевіряють їх розтягуванням до заданої довжини або згинанням на певний кут, при цьому спіралі не повинні порушуватися.
6. Початкові складальні операції
Виготовлення гребішковою ніжок. Гребешкова ніжки збираються з тарілки, штенгеля, вводів і штабика. Для складання гребішковою ніжок застосовують ножечний атвомат карусельного типу з 24, 28 або 32 робочими позиціями.
Виготовлення ніжок на автоматі здійснюється шляхом послідовного виконання наступних операцій: вирівнювання завантажених напівфабрикатів і фіксування в потрібному положенні, поступовий розігрів скла вогнями газових пальників, штампування лопатки з допомогою расколоток, продування откачного отвори штенгеля, остигання ніжок на автоматі при обігріві їх м'якими вогнями і вивантаження ніжок в піч відпалу.
Відпал ніжок. Відпал проводиться відразу після виготовлення ніжок. При поточному виробництві ламп використовуються стрічкові або тунельні печі безперервної дії, які розташовуються відразу після ножечного автомата.
Монтаж ніжок. Операція монтажу складається в з'єднанні внутрілампових конструктивних елементів між собою і закріплення їх на ніжці лампи відповідно до креслення. Монтаж ніжок ЛН в масовому виробництві ведеться на автоматах карусельного типу з великою кількістю робочих позицій.
Монтаж проводиться в такій послідовності. У гніздо автомата автоматично завантажується штампована ніжка, що пройшла операцію відпалу після виготовлення на ножечном автоматі. Ніжка подається в кліщі автомата монтажу завантажувальним механізмом у такому положенні, що площина лопатки ніжки розташовується перпендикулярно радіусу каруселі, а штенгель спрямований вгору.
Після розведення вводів в сторони і підрізування їх за розміром кінці вводів для подальшого закріплення в них спіралей розплющуються в плоскі лопатки, а потім загинаються в гачки.
Спіралі переносяться вакуумними присосами з повертається зубчастого барабана до ніжки так, щоб ділянки тире точно розміщувалися в гачках. Затиск гачків повинен проводиться з однаковою силою. Після затиснення спіралі присоси разобщаются з вакуумною системою і повідомляються з підведенням добре очищеного стисненого повітря, піддув якого полегшує відділення спіралі від присосів.
Заварка ламп. Для заварки ламп розжарювання застосовується спеціалізоване високопродуктивне обладнання. Зазвичай для цих цілей використовують суміщені заварювальному-відкачні автомати карусельного типу з різною кількістю робочих позицій.
На завантажувальної позиції в запарювання карусель автомата завантажуються змонтована ніжка та колби з нанесеною, але не закріпленою маркою.
Ніжку встановлюють в свічку, а колбу поверх ніжки - у спеціальний шаблон-тримач.
При русі каруселі робочі гнізда наводяться у обертання, що забезпечує більшу рівномірність розігріву стекол. Вогні нерухомо укріплених на станині газових пальників налаштовані так, щоб із заданою швидкістю нагріти скло до розм'якшення. Розм'якшене скло колби поступово стягується і приходить в зіткнення зі склом ніжки. У цей час нижня кінцева частина колби під власною вагою відривається і падає вниз. Місце з'єднання ніжки і колби проваривается жорсткими вогнями. Для додання місцем заварки потрібної форми горло колби спеціально формується.
Одночасно з заваркою, як правило, проводиться випалення марки.
Вакуумна обробка прожекторних ламп. Вакуумна обробка прожекторних ламп ведеться на відкачні постах. Обробка ламп включає: відкачування ламп механічним насосом до тиску в декілька одиниць паскалів; обезгажіваніе колби протягом 10 хв при 475 ° С; 10 - 12-кратну промивку ламп азотом при тиску 80 кПа; відкачування ламп до граничного вакууму насоса; наповнення ламп чистим азотом ; ручну отпайка ламп за допомогою газового пальника.
Цоколеванием. При виробництві масових типів ламп розжарювання операцію цоколеванием і кріплення висновків суміщають і проводять на автоматі карусельного типу.
У робочий гніздо автомата вставляється колба з надітим на неї цоколем. Колба лампи утримується спеціальним шаблоном у цоколі патрона. Під дією пружини шток підтискає з колбою до цоколя, а цоколь - до патрона. Робочі елементи гнізда забезпечують необхідну центровку колби і цоколя відносно один одного.
Нагрівання цоколів ведеться через масивні патрони. Після завершення процесу сушіння мастики виступають за межі цоколя частини висновків автоматично підрізають і відбувається кріплення висновків до контактів цоколя.
Випал ламп. Випал ламп проводиться в один прийом на спеціальних карусельних рамах або на цоколевочних автоматах сумісно з операцією цоколеванием. Початкові щаблі випалу проіводятся при напрузі, рівній 85-90% номінального, а наступного - при напрузі, рівній 115-120% номінального. Час випалу 20-30 сек.
Технологічна витримка та упаковка ламп. Щоб запобігти споживачеві потрапляння повільно натікало ламп, на електролампових заводах організовується їх витримка на проміжному складі перед відвантаженням покупцю. Термін витримки встановлюється в залежності від призначення ламп, зазвичай від 3 до 5 діб. Для спеціальних ламп - 2 тижні і більше.
Всі лампи по завершенні терміну витримки перевіряють на запалювання або натікання і після відбраковування передають їх на упаковку.
Основною метою упаковки ламп є захист ламп при зберіганні і транспортуванні від механічних пошкоджень, забруднень, впливу атмосферних опадів та інших несприятливих умов навколишнього середовища. Для пакування ламп в основному використовують гофрований картон.
7. Спеціальне завдання
Спеціальне завдання по ЛН виконання якого передбачено у курсовому проекті зумовлюється наступними факторами:
Технологічними завданнями розв'язуваними на виробництві.
Науковими та прикладними знаннями в області ЛН загального призначення.
Оцінками граничних та експлуатаційних можливостей ЛН при різних обмеженнях.
Вжитими процедурами використання аналітичних зв'язків встановлених для ЛН.
Необхідністю поглиблення теоретичних та інженерних знань отриманих студентами на лекціях, в лабораторії і при роботі над технічною літературою по теплових джерел оптичного випромінювання.
Необхідно вибрати діаметр нитки з існуючої номенклатури та оцінити вплив зміни діаметра нитки на її температуру, світловий потік, потужність і світлову віддачу ЛН при незмінних інших параметрах.
Вплив зміни діаметра нитки на її температуру, світловий потік, потужність і світлову віддачу твором за наступними рівняннями:
де ,
і
- Коефіцієнти нестабільності; Т, Ф, Рл, dн - розраховані значення температури тіла напруження, світлового потоку лампи, потужності лампи і діаметра нитки; Δ dн - відхилення діаметра нитки, що визначається за формулою:
Δ dн = dнор - dн;
Δ Т, Δ Ф, Δ Рл - обумовлений відхилення значень температури тіла напруження, світлового потоку лампи, потужності лампи в слідстві відхилення діаметра нитки Δ dн.
З існуючої номенклатури вольфрамової дроту вибираємо діаметр Δ dн = 46.10 -6 м. Розрахунковий діаметр Δ dн = 44,8 · 10-6 м.
Δ dн = 1,2 · 10-6;
Δ dн / d = 1, 023;
У ЛН зі слабким охолоджувальну дію підтримок при незмінних значеннях коефіцієнта кроку, коефіцієнта осердя при відхиленні діаметра нитки коефіцієнти нестабільності ,
і
визначаються за такими виразами:
де
α = k / (1-k) = 0; f1 = n ρ + nМ + 2,7 α,
f1 = 1,19 + 4,75 = 5,94.
Отже,
Δ Н = нному - Нл = 6,7 - 9,56 = 0,14 лм / Вт.
При прийнятті діаметра нитки з номенклатурного списку температура тіла напруження збільшиться на 10,63 К, світловий потік зріс на 35,87 лм і потужність збільшилася на 2,50 Вт При цьому світлова віддача підвищилася на 0,14 лм / Вт.
Висновок
У даному курсовому проекті була розрахована лампа розжарювання типу С 220-80. Описано пристрій лампи розжарювання, її основні вузли, конструкції. Далі було розраховано тіло напруження, його геометричні розміри. Проведено конструювання ніжки, обрані її основні геометричні розміри, діаметр плавкої вставки, внутрішній діаметр штенгеля. Розрахована середня температура колби по її заданому діаметру. Далі була наведена технологія виготовлення спроектованої лампи. Наведено залежності основних параметрів від діаметра нитки напруження. А також розраховані зміни температури тіла напруження, світлового потоку і потужності лампи при заміні розрахованого діаметра нитки розжарювання на номенклатурну.
Список літератури
1. П. В. Пляскін, В. В. Федоров, Ю. А. Буханов. Основи конструювання електричних джерел світла - М.: Вища школа, 1983. - 360С., Іл.
2. Л. Г. Ульмішек. Виробництво електричних ламп розжарювання .- М.: «Енергія», 1966. - 640с., Іл.
3. В.С. Литвинов, Г.Н. Рохлін. Теплові джерела оптичного випромінювання. М., Енергія, 1975, 248 с.