Изготовление элементов конструкций

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО и КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ

Волноводы представляют собой простейшие сборочные единицы устройств СВЧ (рис. 1.1). Полые волноводы состоят из трубы прямоугольного или круглого поперечного сечения, имеющей проводящую внутреннюю поверхность (собственно волновода), и присоединительных фланцев. В зависимости от конструктивных требований и назначения волноводные трубы бывают прямолинейными, изогнутыми, скрученными и могут иметь переменное по длине сечение, гофрированные стенки и т. д. На рис. 1.2 дана классификация волноводных труб и фланцев по технологическим признакам.

Если прямолинейные волноводы выполнены на основе стандартных труб прямоугольного (ЦМТУ 4843-57) поперечного сечения сборкой их отрезков с фланцами, то для производства остальных типов волноводов используются специфические технологические процессы, характерные для изготовления деталей волноводных сборочных единиц.

§ 1.1. ИЗГОТОвЛЕНИЕ ИЗОГНУТЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

Прямоугольные волноводы могут быть изогнуты по узкой и широкой стенкам. В первом случае изменяется направление вектора Н njm неизменном направлении вектора Е, во втором - направление вектора Е. Поэтому различают изгибы в Я- и Я-плоскостях. В местах изгибов волновода возникают неоднородности, вызывающие отражения энергии колебаний СВЧ. Эти неоднород-

Рис. il.l. Различные типы волноводов: а - прямолинейный: б. в - изогнутые: г - скрученный; д - волновод с переменным поперечным сечением; е - гибкий волновод

Дета/iu

Пртолинейная Шноводная mpgSa

Сборочные единицы [ Детали I

Прятлинеиный SomoM

Изогнутый Волновой

Волновое с пенным nor, ным сечением

Гибкий . оолнодод

Плоский фланец

Држсельный фланец

Рис 1 а Классификация деталей волиоводов по конструкторско-тех-иологнческнм признакам

ности не сосредоточены в одной плоскости, а распределены в некотором объеме волновода и им можно .придать форму, обеспечивающую минимальные отражения.

Существуют два вида изгибов волновода: плавные или радиусные (рис. 1.3) и уголковые (рис. 1.4).

: У плавных изгибов пространство распределенной неоднородности начинается с места искривления оси волновода. Так как волновые сопротивления изогнутого и прямолинейного участков волновода различны, то от области изгиба возникнут отражения. Они будут мини- мальными, если длина средней линии изгиба кратна •величине Я,в/2 {Лв - длина волны в волноводе). В этом случае используются согласующие свойства полуволновой линии.

Для уменьшения величины неоднородности, вносимой изгибом, необходимо обеспечить постоянство геометрии полости волновода и высокую чистоту токонесущих поверхностей по всей длине изгиба.

Недостатком плавного изгиба волновода являются его относительно большие размеры, для уменьшения которых вместо волноводов с плавным изгибом используются уголки (см. рис. 1.4).

Уголки компактны и имеют хорошие электрические характеристики. Наименьшее отражение получается для уголка, показанного на рис. 1.4, а. Расширение полосы частот, в которой влияние изгиба незначительно, достигается применением уголка с двумя скосами (рис. 1.4, в).

Широко применяются многоступенчатые уголки, в которых углы подобраны так, что коэффициенты отраже-

. ния от иих распределяются по биномиальному закону. Например, трехступенчатый изгиб на 90° с углами 26,3; 37,4 и 26,3°, для которого КСВН во всей рабочей полосе частот лежит в пределах 1,01.

Получение плавных изгибов осуществляется двумя методами: 1) гибкой с заполнением объема волноводной

.трубы; 2) гибкой без заполнения. Перед гибкой необходим отжиг заготовки (для латуни при температуре 700° С в течение 2 ч) для снятия внутренних напряжений.

При гибке с залолнением происходит процесс растяжения наружной ст£нки. Толщину стенок в области из-

ту.-,

Рис. 1.3. Плавные или радиусные изгибы:

а-в Н-плоскости; б -в Е-плоскости

Рис Ч 4. Одноуголковые и двууголковые изгибы: а б - одноуголковые нзгибы в Н и Е-плоскостях и их заготовки; в. г -и, и идпи, двууголковые изгибы

гиба можно определить из выражений: Г,=-0,263 +10,

,069 2

0,526ATRc

Rr, + S - 0,5T

при 0,0175а(/?и + S- 0,5Г) > S + Л;

Г2=2Г-(2Г-Г,)Х

[S + - о ,0175а (;?р + .S - 0,5Т)]2 [(2Т - Г, )2 - ТЦ (5+)2(27--7-1)2

при 0,0175a(/?D + S - 0,5Г) < S + Л,

где Гь Гг - толщина наружной стенки волноводной трубы, получающаяся при гибке; А - номинальный наружный размер сечения волноводной трубы до гибки, взятый в плоскости, перпендикулярной плоскости гибки (см. рис. 1.3); Т - толщина стенки трубы до гибки;

- радиус гибки внутренней стенки; S - номинальный наружный размер сечения волноводной трубы до гибки, взятый в ее плоскости (В на рис. 1.3); Я - внутренний размер сечения волноводной трубы, взятый в плоскости, перпендикулярной плоскости гибки (а на рис. 1.3); а - угол изгиба, град; Rc - радиус гибки средней линии волноводной трубы.

Так как предельно допустимая величина утонения материала в процессе растяжения зависит от его пластических свойств, то

100-S „

1 пред --- >

где Гщред - предельно допустимая толщина стенки; б - удлинение материала в процентах; Г -исходная толщина стенки волноводной трубы.

Условие сохранения механической целостности волноводной трубы в области изгиба

Ti > Ti пред.

Отсюда можно найти минимально допустимый радиус гибки волноводной трубы.

Выражение Ti пред включает в себя велич-ину удлинения материала волноводной трубы, определяющую положение границы зоны пластической деформации материала стенок при изготовлении изгиба. Для стандарт-