Устройство для натяжения струн музыкального инструмента и способ его сборки

Устройство для натяжения струн музыкального инструмента и способ его сборки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройству для натяжения струн музыкального инструмента и способу его сборки и позволяет повысить качество звучания инструмента и долговечность вирбельбанка. Перед размещением втулки 3 в гнезде 1 вирбельбанка 2 закрепляют в ней колок 4 обжатием ее, затем фиксируют отверждаемыМ связующим 8. Обжатие втулки 3 с колком 4 производят путем намотки нити 6 на наружную поверхность 10 втулки 3. Натяжение струны 9 создает на колке 4 крутящий момент. Натяжение нити 6 прижимает поверхность втулки 3 к поверхности колка 4, создавая силу трения, распределенную по поверхности ступени 23 колка 4. Основную часть крутящего момента воспринимает плита 15 через катушку 5, скрепленную с плитой связую(им 8. Настройку fyзыкaльнoгo инструмента произ.водят поворотом колка 4 с нави§ той на него струной 9 относительно (Л неподвижных втулки 3 и вирбельбанка. 2. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„1267473

А1 д111 G 10 С 3/10

@г;;-.о.,к1чр i g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22

14

1г

23

1$

26

26 г

18

Induc. 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3799901/28-12 (22) 10.10.84 .(46) 30.10.86. Бюл. В 40 (72) А.Я.Гохштейн (53) 681.816.2(088.8) (56) Патент ФРГ 2104015, кл. G 10 С 3/10 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ СТРУН

МУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА И СПОСОБ

ЕГО СБОРКИ (57) Изобретение относится к устройству для натяжения струн музыкального инструмента и способу его сборки и позволяет повысить качество звучания инструмента и долговечность вирбельбанка. Перед размещением втулки 3 в гнезде 1 вирбельбанка 2 закрепляют в ней колок 4 обжатием ее, затем фиксируют отверждаемым связующим 8. Обжатие втулки 3 с колком 4 производят путем намотки нити 6 на наружную поверхность 10 втулки 3. Натяжение струны 9 созда" ет на колке 4 крутящий момент. Натяжение нити 6 прижимает поверхность втулки 3 к поверхности колка 4, создавая силу трения, распределенную по поверхности ступени 23 колка 4 °

Основную часть крутящего момента воспринимает плита 15 через катушку 5, скрепленную с плитой связую@им 8.

Настройку музыкального инструмента производят поворотом колка 4 с нани- д той на него струной 9 относительно неподвижных втулки 3 и вирбельбанка.

2. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

С:

1267473

Колок 4 имеет отверстие 20 для закрепления струны 9 и четыре грани 21 под ключ. Установочная часть копка выполнена ступенчатой. Ступень 22 колка расположена в отверстии 16 пан- 5О циря и имеет больший диаметр, чем ступень 23 колка, расположенная в отверстии 17 плиты. Втулка 3 составлена из скрепленных между собой двух трубок 24 и 25, причем трубка 25

S5 частично вставлена в трубку 24. На конец втулки одет подпятник 26 с каналом 27 по оси.

Изобретение относится к производству музыкальных инструментов, н частности фортепиано.

Цель изобретения — повышение качества звучания инструмента и долговечности вирбельбанка.

На фиг.1 изображено устройство; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.2; на фиг ° 4 — операция намотки нити на 10 втулку с колком; на фиг.5 — операция одновременной намотки двух слоев нити, на фиг.6 — взаимное расположение двух слоев нити по оси втулки в процессе намотки. 15

Устройство для натяжения струн музыкального инструмента содержит размещенные в гнезде 1 вирбельбанка 2 втулку 3 с колком 4. Втулка 3 жестко соединена с катушкой 5 из 20 упругорастянутой нити 6, при этом катушка 5 установлена в гнезде вирбельбанка с зазором 7 для заполнения его жидким связующим 8.

На колок 4 навита струна 9, ка,.тушка 5 одета на наружную поверх) ность 10 втулки 3. Втулка 3 и колок 4 соприкасаются по цилиндрической поверхности 11 трения. Давление втулки 3 на колок 4 обеспечивается щ давлением витков 12 нити 6 на втулку.

Нить 6 состоит иэ элементарных водокон 13 (на фиг.3 сечения волокон схе-! матически наложены на сечения нити, причем обмотка. катушки показана двухслойной). Волокна нити 6 и витки катушки 5 пропитаны связующим.

Вирбельбанк 2 собран из панциря

14 и плиты 15, скрепленных между собой. Гнездо 1 выполнено в виде соос- 4О ных отверстий 16 и 17 соответственно в панцире и плите. Гнездо 1 снабжено каналом 18 для соединения полости 19 гнезда с атмосферой при сборке устройства. 45

Детали устройства могут быть R61,полнены из следующих материалов: колок 4 — из стали; панцирь 14 — из чугуна либо стали; плита 15 — из полимерного композиционного материала; втулка 3 — из материала на основе смолы и волокна, например, крезолоформальдегидная либо фенолоформальдегидная смола, углеродное, либо асбестовое волокно, порошок оксида кальция; нить 6 — иэ арамидных волокон, например, со звеном в полимерной цепи; связующее 8 — на основе эпоксидной смолы; струна 9 стальная проволока, либо жгут из волокон, например, арамидных.

Способ сборки устройства для натяжения струн музыкального инструмента заключается в размещении и фиксации втулки и. колка в гнезде вирбельбанка.

Перед размещением втулки 3 в гнезде

1 вирбельбанка 2 в ней закрепляют колок 4 посредством ее обжатия, а фиксацию осуществляют отверждаемым связующим,8 после размещения в улки с колком в гнезде вирбельбанка. При этом гнездо 1 в вирбельбанке 2 выполняют на стадии формовки панциря

14 и плиты 1 5, например, при литье, либо после формовки путем сверления.

Втулку 3 склеивают из готовых трубок 24 и 25, либо сворачивают иэ листового материала толщиной 0,050,2 мм. Подпятник 26 закрепляют на втулке 3, например, клеем.

Обжатие втулки 3 с вставленным в нее колком 4 производят путем намотки нити 6 на наружную поверхность

10 втулки. Натяжение, с которым наматывают нить, устанавливают ниже предела упругости нити, но выше максимального натяжения струны, деленного на заданное число витков катушки. Коэффициент трения пары втулка — колок и число 21Т.

Т, ) С ) 1/2Inf, где G . — натяжение нити 6 при намотке;

Т, — натяжение нити на пределе упругости:, F — максимальное натяжение струны при настройке;

1?67473

n — заданное число витков катушки 5; — коэффициент трения пары втулка 3 — колок 4.

Указанное натяжение нити обеспечивают, например, подвешивая к свободному концу нити груз 28 весом

G (фиг.4). Другой конец нити фиксиру ют на трубке 25 втулки 3 клеем или путем перекрытия витков нити. После намотки 4-5 витков наступает самостопорение втулки 3 на колке 4, и намотку можно продолжать, вращая колок. Для автоматической намотки нити 6 втулку 3 с вставленным в нее колком 4 вводят трубкой 24 в цанговый патрон намоточного станка и зажимают. Нить 6 подают на втулку 3 через нитеукладчик, соединенный с бобиной, которую притормаживают с силой G, соответствующей натяжению нити. Намотку производят нитья 6, пропитанной жидким связующим, которое отверждают после намотки, например, путем нагрева втулки с колком и катушкой. Изготовленный таким путем узел устройства для натяжения струн, включающий втулку 3, колок 4 и катушку 5, хранят и используют в собранном виде, не вынимая колок 4 из втулки 3.

Для фиксации втулки 3 с колком 4 и катушкой 5 в гнезде 1 вирбельбанка 2 связующее 8 в жидком виде наносят на стенки гнезда 1 и поверхнос. ти катушки 5, втулки 3, подпятника

26. Затем втулку 3 с колком 4 и катушкой 5 вводят в гнездо 1 и отверждают связующее 8 в зазоре 7. При ремонте устройства колок 4 извлекают из втулки 3, сверлом растачивают гнездо 1 до исходного размера, срезая с его,стенок и дна слой, образованный связующим 8, катушкой 5, втулкой 3 и подпятником 26, после чего гнездо .1 готово к новой сборке.

Устройство для натяженИя струн музыкального инструмента работает следующим образом.

Натяжение струны 9 создает на колке 4 крутящий момент. Натяжение нити 6 прижимает поверхность втулки

3 к поверхности колка 4, создавая силу трения, распределенную по поверхности ступени 23 колка. К этой силе добавляется сила трения между ступенью 22 колка 4 и трубкой 24 втулки 3, обусловленная реакцией панциря 14 на натяжение струны 9. зование их прочности на разрыв.

Настройку музыкального инструмента производят поворачивая колок 4 с навитой на него струной 9 относительно неподвижных втулки 3 и вирбельбанка 2.

Необходимое для стопорения колка предварительное натяжение нити, длину катушки вдоль колка и среднюю толщину одного слоя намотки определяют по формулам

G= g (F/2ëïf), $ = (lsd, +28sb, +mNA) (d, +d ) /9 sd, . ?=sn/m, b, =NA/, s, где m -число слоев намотки нити 6 в катушке 5;

35 s --шаг намотки в одном сяое;

N -число элементарных волокон

13 в нити 6;

g-объемная доля волокон в обмотке катушки 5;

А -площадь сечения элементарного волокна, A=md /4;

d, -диаметр элементарного волокна 13;

d -диаметр ступени 23 колка;

d, -диаметр колка 4 в месте его контакта со струной 9;

dz — диаметр струны 9;

Ь, — средняя толщина одного слоя намотки в катушке 5;

50 b — толщина стенки трубки 25 втулки 3; — длина катушки 5 вдоль оси колка 4.

Пример. Устройство для натя55 жения струн фортепиано. Натяжения струн настроенного инструмента лежат в пределах от 70 до 150 кгс. Максимальное натяжение струны при наст40

Основную часть крутящего момента воспринимает плита 15 через катушку

5, которая скреплена с плитой связующим 8. При этом касательные напряжения в плите ниже допустимого значения (они меньше натяжения струны 9, деленного на плошадь цилиндрической поверхности ступени 23, и не превосходят 100 кгс/см ). Что каса-!

О ется нормального напряжения, которое в известных устройствах с запрессовкой колка является основной причиной расшатывания колка,,то в данном устройстве оно компенсировано натяжением витков катушки 5 и sa ee пределы не передается. В катушке 5 тангенциальная ориентация волокон

13 обеспечивает максимальное испольI 26747 1 райке 1 =175 кгс. Нить 6 плотностью I со<.танлена ных волокон и пропитана связующим. Число круток

1 см длины. В катушке 5 с линейной из арамидэпоксидным нити — 1 на нить растянута до среднего напряжения в волокнах 0 = G/NA, созданного натяжением Г на стадии намотки. Связующее, отвержденное после намотки, свободно от растягивающего напряжения.

Нить достигает предела упругости при среднем напряжении в волокнах ,=2,8 1 Па и натяжении Tp = 11Л 4

Для значений f=0,4; -9 =0,7; b< ==0,2 мм; do =12 мкм; d„= с1 = 7 мм, с1 1 мм; 1 = 20 мм, приведены параметры трех вариантов выполнения устройства:

1) f =20 текс; N =124; Т =39,3

Н=4,00 кгс; s = 0,2 мм; ш=l; n=-100;

G=8,364, Н =852,6 гс =0,21 Т, <

=0,596 ГПа = 0,216

2) то же, íî m=2 n=200; G=-4,237, Н=432,0 гс = 0,11 Т,; 6 =0,30? ГПа

=О, 116,;

3) (=5 текс; N=31; Те =-9,82 Н

=1,00 кгс; s=0,1 мм; m=2; n=400;

G =2,091 Н=213,2 гc = 0,21 Тс,, С =

=0,596 ГПа = 0,216, Условие долговечности <1 0,4 4„ обеспечивающее для арамидного волок— на срок службы более 100 лет, выполнено с избытком.

Возможны другие варианты выполне— ния устройства. Катушка 5 выполнена секционированной по длине втулки 3, с числом слоев больше двух, с измене нием натяжения нити 6 при переходе от слоя к слою. Колок 4 выполнен постоянного диаметра по длине гнезда

1. Число ступеней колка 4 в гнезде

1 может быть больше двух. Колок 4 выполнен с конусностью. Волокна !3 нити 6 выполнены из стекла, либо най лона, однако эти материалы уступают ароматическим полимерам типа арамида в долговечности под нагрузкой.

Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает равномерность распределения давления, оказываемого втулкой, по поверхности колка и защиту вирбельбанка от радиальных напряжений в гнезде, что повышает наl0 дежность инструмента и облегчает его настройку. Не требующий соблюдения посадочных размеров контроль над величиной давления и исключение операции запрессовки колка снижают !

5 трудоемкость изготовления музыкального инструмента, упрощают его ремонт .

Формула изобретения

2. Способ сборки устройства для натяжения струн музыкального инструмента, заключающийся в размещении и фиксации втулки и колка в гнезде вирбельбанка, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что перед размещением втулки в гнезде вирбельбанка в ней закрепляют колок посредством ее обжатия, а фиксацию осуществляют отверждаемым связующим после размещения втулки с колком в гнев 1е вирбельбанка, 40

l. Устройство для натяжения струн музыкального инструмента, содержащее размещенные в гнезде вирбельбанка втулку с колком, о т л и ч а ю—

2S щ е е с я тем, что, с целью повышения качества звучания инструмента и долговечности вирбельбанка, оно снабжено жестко соединенной с втулкой катушкой иэ упругорастянутой ни—

3Q ти, при этом катушка установлена в гнезде вирбельбанка с зазором для заполнения его жидким связующим.! ? 6 l > 7 3

4-А

13

13

Е

Диг. 3

12á 7473 авиа. Ф

4 ив. Е

Составитель О. Болдырев

Редактор И. Касарда Texpep ll.Сердюкова Корректор В. Бутяга

° -т

Заказ 5783/50 Тираж 358 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4