Проблемы возникающие в процессе работы - высыхание прижимного ролика, загрязнением фетровых поверхностей в узлах натяжения ленты и др., связанные с лентопротяжным механизмом магнитофонов, сталкивались многие их пользователи. Основное назначение лентопротяжного механизма (ЛПМ) в магнитофонах заключается в обеспечении постоянства скорости движения магнитной ленты и ее положения относительно головок. Причем должны поддерживаться номинальные значения силы ее натяжения на всех участках прохождения [1], в том числе на приемном и подающем узлах, которые бывают активными и пассивными.

Определяющий признак активного узла — наличие собственного вращающего момента. Обычно он создается двигателем с “мягкой” характеристикой и с изменяемым моментом на валу, конструктивно выполненным соосно с подкатушником узла. Значением момента, в зависимости от натяжения ленты, которое контролируется датчиком, управляет регулирующее устройство. Такое решение используют в основном в ЛПМ профессиональных аппаратов. В бытовых преимущественно применяют пассивные узлы [1,2].

Источником вращающего момента пассивного приемного узла, как правило, служит двигатель ведущего вала (ВВ), который передает ему вращение через пассик, фрикционную муфту (чаще всего) и так называемую паразитную шестерню. Скорость вращения двигателя в режиме записи и воспроизведения постоянна. Колебаниями скорости, вызываемыми работой системы автоматического регулирования (САР) скорости ВВ, можно пренебречь. Требуемая скорость вращения приемного узла зависит от количества ленты на катушке в конкретный момент и должна уменьшаться при увеличении диаметра намотки.

Рис.1.

Для разрешения указанного противоречия в ЛПМ как раз и применяют фрикционную муфту. В простейшем случае она состоит из двух полимерных (пластмассовых) дисков, разделенных приклеенной к одному из них тонкой шайбой из фетра и сжимаемых пружиной.

Сила сжатия определяет силу трения скольжения муфты и, следовательно, силу натяжения ленты. Такая конструкция муфты получила наибольшее распространение в недорогих кассетных аудиомагнитофонах, где она обычно конструктивно выполнена совместно с приемным узлом.

В ЛПМ видеомагнитофонов фрикционные муфты существенно сложнее, но трущиеся полимерная и фетровая поверхности имеются в них обязательно. Рассмотрим, например, устройство фрикционной муфты, используемой в широко распространенных аппаратах FUNAI. Ее чертеж представлен на рис. 1.

Шкив 2 из полимера, вращаемый через резиновый пассик (на чертеже не показан) двигателем ВВ, расположен между двумя сжимаемыми пружиной 7 фетровыми шайбами 3. Одна из фетровых шайб приклеена к прижимной шайбе 4, а другая — к основанию 1, образуя собственно фрикционную муфту. Вращающий момент, создаваемый ею, с шестерни 9, в которую запрессовано основание 1, передается через паразитную шестерню (также не показана) приемному узлу. Пружина 6 служит для отвода диска сцепления 8, который в верхнем положении обеспечивает жесткую передачу вращающего момента в режимах перемотки. Латунное кольцо 5, напрессованное на основание 1, играет роль подшипника скольжения для шкива 2.

Наибольшее распространение в таких муфтах получила фрикционная пара полимер—фетр. Обладая постоянным коэффициентом трения (значение зависит от примененных материалов), она должна сохранять его на протяжении всего срока эксплуатации ЛПМ. Это — главное требование, предъявляемое к фрикционным муфтам. Однако из-за некоторой абразивности фетра полимер в процессе работы понемногу истирается. Образующаяся полимерная пыль заполняет поры фетра, и он постепенно приобретает свойства полимера. В итоге фрикционная пара полимер— фетр превращается в пару полимер-полимер, свойства которой другие. Как показала практика, коэффициент трения чаще всего увеличивается, что приводит к росту силы натяжения ленты между приемным узлом и прижимным роликом.

Довольно часто, наряду с рассмотренным процессом, в муфте начинает проявляться так называемый эффект “падающего” трения, заключающийся в том, что его сила изменяется пилообразно. Работа муфты при этом сопровождается вибрацией с частотой колебаний от долей (видно дрожание приемной катушки) до сотен герц. Такие признаки однозначно свидетельствуют о необходимости профилактики или ремонта фрикционной муфты. Следует отметить, что эффект падающего трения присутствует всегда, когда речь идет о сухом трении, но в нормально работающей муфте амплитуда колебаний исчезающе мала и они не заметны.

Для профилактики муфту необходимо снять и разобрать. При разборке детали снимают по одной и складывают на столе в линию по очереди. Это позволит избежать ошибок при сборке муфты. Фетровую поверхность очищают смахивающими движениями коротко (8...10 мм) обрезанной кисточки № 6 или 8 из щетины. На кисточках российского производства обычно указаны номер и материал. Промывать спиртом, скоблить лезвием бритвы и, тем более, тереть наждачной бумагой ни в коем случае нельзя, так как требуется только удалить полимерную пыль с минимальным нарушением структуры фетра.

Субъективно работу муфты при некотором навыке можно оценить пальцами. Она должна вращаться плавно без рывков и вибрации. Особенно важно обратить внимание на момент начала вращения (трогания). В идеальном случае он не ощущается.

Упрощенный способ ремонта фрикционных муфт [3, 4], при котором откусывают часть витков пружины, применять все же не следует. Дело в том, что уменьшить силу ее сжатия так можно, но восстановить свойства фрикционной пары не удастся. Кроме того, пружина сделана с переменным шагом для симметричного распределения нагрузки. Если у такой пружины удалить начальный виток с нулевым шагом, возникнет перекос, что не обеспечивает нормальную работу муфты.

Обычно к тому времени, когда в муфте происходят описанные явления, свойства прижимного ролика также успевают измениться. Поверхностный слой резины ролика теряет пластичность (сохнет), а сила его трения о поверхности ВВ и ленты уменьшается. Эти причины (увеличение силы натяжения и уменьшение трения) приводят к перемещению (“гулянью”) ленты вверх или вниз по синхрозвуковой головке.

Дефект наиболее выражен в начале кассеты, где натяжение ленты максимально. В результате, проходя стойку между роликом и синхрозвуковой головкой, нижний или верхний край ленты деформируется, приобретая вид мелких зубчиков, а иногда даже загибается на 180°. И в том, и в другом случае лента портится. В результате либо теряется управляющий сигнал, и появляются горизонтальные полосы на изображении (дефект нижнего края), либо ухудшается звуковое сопровождение (дефект верхнего края).

Кроме того, при возникновении во фрикционной муфте эффекта падающего трения такой высохший ролик не противостоит колебаниям натяжения ленты, и они распространяются до блока видеоголовок (БВГ), вызывая детонацию звука и даже нарушение работы САР БВГ.

Рассмотрим подробнее особенности действия прижимного ролика. Он должен обеспечивать минимальное осевое перемещение, максимальный коэффициент трения, постоянство прижимного усилия при длительной эксплуатации и параллельность осей (цилиндрических поверхностей) — своей и ВВ. Невыполнение последнего условия приводит к стремлению ленты перемещаться вверх или вниз. Требуемая параллельность осей получается при использовании самоустанавливающегося прижимного ролика с одним подшипником, размещенным в середине.

Внутренняя сферическая поверхность наружного кольца шарикоподшипника позволяет ролику работать с небольшим (1,5...2,0°) наклоном в любую сторону относительно оси вращения и самоустанавливаться параллельно оси ВВ. Когда под действием внешних сил ролик займет положение, не параллельное ВВ, в его равноудаленных от подшипника точках из-за упругой деформации поверхности ролика возникнут силы с противоположно направленными векторами, которые, стремясь взаимно уничтожиться, повернут его в необходимое положение.

Если после чистки фетра во фрикционной муфте все же не удается добиться стабильного движения ленты изменением наклона синхрозвуковой головки и наблюдается зависимость от типа ленты и ее количества на приемной катушке, то причина нестабильности кроется в высохшей поверхности прижимного ролика. Нелишне при этом убедиться в том, что ось, на которую надет ролик, установлена параллельно ВВ. Дело в том, что в большинстве ЛПМ современных видеомагнитофонов рычаг прижимного ролика вырублен из листовой стали и довольно легко может погнуться. Если угол не параллельности превышает угол самоустановки, самоустанавливающие свойства ролика теряются.

Стабилизатор натяжения ленты подающего узла также имеет фрикционную пару. Его ленточный тормоз, закрепленный на рычаге регулятора натяжения, представляет собой полоску фетра, наклеенную на бронзовую или синтетическую ленту. Он охватывает цилиндрическую поверхность подающего узла, образуя с ним ту же пару полимер—фетр. В тормозе происходят такие же изменения, как и в муфте приемного узла. Но тормоз более открыт для пыли и смазки, которая попадает на фетр из-за неаккуратного ее нанесения на другие узлы ЛПМ. Это увеличивает коэффициент трения и натяжение ленты на всем пути ее транспортирования, что вызывает еще и ускоренный износ головок БВГ.

С целью восстановления свойств следует разобрать стабилизатор, вынуть ленточный тормоз и положить его на ровную поверхность фетром вверх. Далее накрывают его куском тонкой хлопчатобумажной ткани и, сильно надавливая, трут по ней и фетру концом ручки или другим твердым предметом так, чтобы смазка впиталась в ткань. Проделать это нужно несколько раз, меняя куски ткани, до исчезновения следов смазки на ней. Затем другой чистый кусок ткани смачивают каким-нибудь обезжиривающим средством (спиртом, растворителем или т. п.) и повторяют процедуру. Сам фетр смачивать не следует, так как он может отклеиться и порваться или растянуться.

Если возникает эффект падающего трения, стабилизатор переходит в автоколебательный режим. Интервал частоты колебаний, как и в муфте приемного узла, может находиться в весьма широких пределах. Появление этого признака указывает на необходимость профилактики подающего узла.

Натяжение ленты в стабилизаторе, как правило, можно изменять двумя независимыми способами: установкой натяжения пружины и положения, стойки рычага стабилизатора относительно неподвижных стоек ЛПМ. Усилие натяжения пружины изменяют перестановкой одного из ее концов на разноудаленные точки. А вот установка положения рычага связана с определенным условием, о котором нужно рассказать подробнее. Распространенное мнение, что перестановка пружины изменяет натяжение ленты ступенчато (грубо), а установка положения стойки — плавно, верно лишь частично. И вот почему.

Рис.2.

Диаметр намотки ленты на катушке подающего узла изменяется от 85 до 26 мм, т. е. более чем в три раза. Если бы тормозной момент, создаваемый регулятором, был постоянным, то сила натяжения ленты изменилась бы в это же число раз.

Вспомним, что момент силы равен произведению этой силы на длину плеча: М = FI, где F — сила натяжения ленты, I — длина плеча, которая в нашем случае равна радиусу намотки R. Тогда F = M/R. Следовательно, сила натяжения ленты будет постоянной только в том случае, если тормозной момент будет изменяться прямопропорционально (линейно) изменению радиуса намотки.

Обратимся к рис. 2, на котором показаны узел регулятора натяжения ленты видеомагнитофона FUNAI, а также силы, действующие на стойку рычага в узле.

Пружина о, задающая силу натяжения ленты 3, имеет два положения I и II. При ее установке в положение II натяжение ленты увеличивается на фиксированное значение.

Плавный регулятор 6 положения стойки 1 рычага 2 можно перемещать в направлениях, показанных стрелками, и фиксировать винтом. Ленточный тормоз 4 с фетровой полоской 7 охватывает подающий узел 5, создавая тормозной момент.

Сила Fp, возникающая под действием силы натяжения ленты Fн и отклоняющая вправо (на рисунке) рычаг регулятора 2, противодействует силе Fпp , создаваемой пружиной 8. Она уменьшает тормозной момент и определяется выражением Fp = Fн (sina + sinb ). Чтобы не усложнять задачу, трением на стойках можно пренебречь, а углы принять равными. Тогда Fp = 2Fн sina .

Очевидно, что тормозной момент, взависимости от положения рычага регулятора натяжения, изменяется не линейно, а по синусоидальному закону, и постоянную силу натяжения во всем интервале радиуса намотки получить нельзя.

Однако изменение функции sin x в пределах 30° первой четверти можно считать линейным, поэтому, чтобы уменьшить нелинейность, положение стойки рычага регулятора должно быть таким, чтобы углы a и b не превышали 30°. Следовательно, цель регулировки заключается в минимизации изменения натяжения ленты в зависимости от ее количества на подающем узле, а не просто плавная подгонка силы натяжения к требуемому значению.

В некоторых ЛПМ имеются метки, по которым устанавливают положение рычага. Обычно они соответствуют максимальному тормозному моменту. Для того чтобы выставить рычаг по ним, необходимо любым приемлемым для конкретной модели видеомагнитофона способом включить режим PLAY без кассеты. Затем регулировкой положения неподвижного конца ленточного тормоза (ослабив винт в пазу или вращая эксцентриковый винт) совместить метки.

В современных недорогих аппаратах стойки А и Б часто отсутствуют, но существа дела это не меняет, так как в качестве стоек выступают, с одной стороны, направляющая поверхность кассеты, а с другой — головка полного стирания. Хотя из-за стремления изготовителей максимально снизить себестоимость в современных видеомагнитофонах описанные регулировки могут и отсутствовать, понимание этих процессов полезно при поиске неисправностей в ЛПМ.

Конечно, существуют и другие фрикционные пары. В некоторых аппаратах встречаются муфты без применения фетра. Сцепление в них обеспечивается за счет трения стальной пружины о цилиндрическую поверхность муфты, на которую пружина надета. Практически во всех стабилизаторах натяжения ленты малогабаритных видеокамер вместо фетрового тормоза применяют стальную проволоку. В аудиокассетных деках в качестве фрикционного узла используют отдельный двигатель постоянного тока с пониженным напряжением питания для снижения вращающего момента на валу до требуемого значения натяжения ленты. Этот же двигатель обычно служит и для перемотки ленты в обоих направлениях, для чего подают на него полное (номинальное) напряжение.

Встречаются случаи, когда натяжение ленты на приемной стороне относительно БВГ оказывается значительно больше, чем на подающей. Особенно это заметно в режиме перемоток, когда лента либо движется рывками, либо даже останавливается, не перемотавшись полностью. Создается впечатление, что возросла сила трения ленты о БВГ, например, из-за его загрязнения.

Однако протирка поверхности БВГ обезжиривающими средствами ничего не меняет. Причина такого явления кроется в выдвижных направляющих стойках. Отношение пользователя к бытовой видеотехнике за последние годы заметно упростилось, и стремление покрутить эти стойки для “улучшения изображения” стало обычным делом.

В результате подобных “регулировок” стойки оказываются завинченными пользователем до упора, а нижняя щечка стойки — сдвинутой вверх так, что она зажимает полимерную втулку, которая в нормальном состоянии должна свободно вращаться и иметь осевой люфт 0,3...0,5 мм. Естественно, что “отрегулированная” так стойка имеет значительно большее сопротивление движению ленты, увеличивая силу ее натяжения и даже деформируя ее края.

Рис.3.

Замена стоек на заведомо исправные — вариант самый лучший, но не всегда возможный. Однако работоспособность дефектных стоек вполне можно восстановить. Из плоскогубцев (не из пассатижей, не из утконосов, а именно из плоскогубцев) нужно сделать приспособление, изображенное на рис. 3,а.

Главное требование, предъявляемое к плоскогубцам, — параллельность боковых поверхностей губ (рис. 3,6). Чтобы отверстия получились высокого качества, сначала их следует просверлить сверлом диаметром 2...2,5 мм, а затем рассверлить до необходимого диаметра. Зенковать и снимать фаски не нужно, достаточно удалить заусенцы наждачной бумагой и притупить острые кромки.

При ремонте нужно захватить приспособлением дефектную стойку так, как показано на рис. 3,6, и ударами небольшого молотка по оси в направлении, указанном стрелкой, получить расстояние между щечками, равное ширине ленты (12,7 мм). Для контроля размера можно воспользоваться кассетой со снятой защитной крышкой. Вытягивая из нее ленту ремонтируемой стойкой, добиваются того, чтобы края ленты перестали деформироваться.

И еще один практический совет. Муфты в ЛПМ различных фирм и моделей собраны в узел чаще всего запрессовкой. В частности, муфта, рассмотренная в начале статьи (см. рис.1), сопряжена наружной поверхностью основания 1 с внутренней поверхностью втулки шестерни 9. Из-за старения полимера втулка 9 иногда лопается и перестает держать муфту. Узел не рассыпается только лишь потому, что он надет на ось и зафиксирован разрезной стопорной шайбой.

Рис.4.

Такая неисправность оказывается весьма коварной, так как визуально она не определяется, а изменения в режим работы ЛПМ вносит. И все же в большинстве случаев выявить ее без разборки можно. Достаточно пальцами проверить наличие осевого люфта муфты. Отсутствие его в сочетании с давлением на стопорную шайбу деталей муфты однозначно свидетельствует о дефекте.

Склеить разрыв втулки даже цианакрилатным клеем практически нельзя. Конечно, обе сопрягающиеся поверхности можно соединить таким клеем “намертво”, но это исключит ее разборку в дальнейшем, что для квалифицированного ремонта неприемлемо.

Для устранения дефекта можно использовать телескопическую антенну от радиоприемника, которая содержит набор тонкостенных латунных трубок с шагом диаметра обычно в 1 мм. Причем, чем больше в ней звеньев, тем лучше. Промежуточные значения диаметров получают благодаря пластичности латуни. Отрезают от трубки подходящего диаметра кольцо требуемой высоты и с усилием прокатывают заготовку, надетую на хвостовик сверла соответствующего диаметра, между двумя стальными брусками.

В крайнем случае, это можно сделать постукиванием молотка по заготовке, также надетой на хвостовик сверла, но при таком способе трудно добиться ровной поверхности. И, наконец, плотно надевают кольцо на лопнувшую втулку так, как показано на увеличенном фрагменте узла муфты, представленном на рис. 4. Перед ее сборкой необходимо не забыть почистить фетровые поверхности описанным выше способом.

В. Посохов

Литература:

1. Травников Е. Н. Механизмы аппаратуры магнитной записи. — Киев: Техника, 1976.

2. Афанасьев А. П., Самохин В. П. Бытовые видеомагнитофоны. — М.: Радио и связь, 1989.

3. Петропавловский Ю. Бытовые видеокамеры. Форматы, варианты конструкций, ремонт. — Радио, 1997, № 3, с. 8,9.

4. Петропавловский Ю. Ремонт видеомагнитофонов PANASONIC, HITACHI, TOSHIBA, SHARP, SONY — Радио, 2001, № 4, с. 6—9.

Материал подготовил Ю. Замятин (UA9XPJ).