Устройство для натяжения струн музыкального инструмента и способ его сборки

(З 1С 10 С 3/10 ас.,е 1 чр, ц ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ%Н 1 Л.8 А 22 й 25 27 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ СТРУНМУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА И СПОСОБЕГО СБОРКИ(57) Изобретение относится к устройству для натяжения струн музыкального инструмента и способу его сборки и позволяет повысить качествозвучания инструмента и долговечностьвирбельбанка. Перед размещениемвтулки 3 в гнезде 1 вирбельбанка 2закрепляют 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 4Основную часть крутящего момента вос. принимает плита 15 через катушку 5, скрепленную с плитой связуюЩим 8. Настройку музыкального инструмента производят поворотом колка 4 с кави- с той на него струной 9 относительно неподвижных втулки 3 и вирбельбанка.2. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.С:25 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 О 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 2555 частично вставлена в трубку 24. На конец втулки одет подпятник 26 с каналом 27 по оси. Изобретение относится к производству музыкальных инструментов, нчастности фортепиано.Цель изобретения - повышение качества звучания инструмента и долговечности вирбельбанка,На Фиг.1 изображено устройство;на фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1; нафиг.З - сечение Б-Б на фиг.2; нафиг.4 - операция намотки нити на 10втулку с колком; на фиг,5 - операция одновременной намотки двух слоев нити; на фиг.6 - взаимное расположение двух слоев нити по осивтулки в процессе намотки. 15Устройство для натяжения струнмузыкального инструмента содержитразмещенные в гнезде 1 вирбельбанка 2 втулку 3 с колком 4. Втулка 3жестко соединена с катушкой 5 из 20упругорастянутой нити 6, при этомкатушка 5 установлена в гнездевирбельбанка с зазором 7 для заполнения его жидким связующим 8.На колок 4 навита струна 9, ка,.тушка 5 одета на наружную поверхность 10 втулки 3. Втулка 3 и колок 4 соприкасаются по цилиндрической поверхности 11 трения, Давлениевтулки 3 на колок 4 обеспечивается ЗОдавлением витков 12 нити 6 на втулку,Нить 6 состоит иэ элементарных волокон 13 (на фиг.З сечения волокон схематически наложены на сечения нити,причем обмотка, катушки показана двухслойной). Волокна нити 6 и витки катушки 5 пропитаны связующим.Вирбельбанк 2 собран из панциря14 и плиты 15, скрепленных между собой, Гнездо 1 выполнено в виде соос Оных отверстий 16 и 17 соответственнов панцире и плите, Гнездо 1 снабженоканалом 18 для соединения полости 19гнезда с атмосферой при сборке устройства,45 Детали устройства могут быть вы,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 звеномв полимерной цепи; связующее 8 - наоснове эпоксидной смолы; струна 9стальная проволока, либо жгут из волокон, например, арамидных.Способ сборки устройства для натяжения струн музыкального инструментазаключается в размещении и фиксациивтулки и. колка в гнезде вирбельбанка.Перед размещением втулки 3 в гнезде1 вирбельбанка 2 в ней закрепляютколок 4 посредством ее обжатия, аФиксацию осуществляют отверждаемымсвязующим,8 после размещения вулкис колком в гнезде вирбельбанка, Приэтом гнездо 1 в вирбельбанке 2 выполняют на стадии Формовки панциря14 и плиты 15, 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 навтулке 3, например, клеем.Обжатие втулки 3 с вставленным внее колком 4 производят путем намотки нити 6 на наружную поверхность10 втулки, Натяжение, с которым наматывают нить, устанавливают нижепредела упругости нити, но выше максимального натяжения струны, деленного на заданное число витков катушки. Коэффициент трения пары втулка - колок и число 2 Р,Т, ) С ) 1/2.ТпЕ,где С . - натяжение нити 6 при намотке;Т, - натяжение нити на пределеупругости:,Р - максимальное натяжение струны при настройке;и - заданное число витков катушки 5; Г - коэффициент трения пары втулка 3 - колок 4. Указанное натяжение нити обеспечивают, например, подвешивая к свободному концу нити груз 28 весом С (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 С, 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 силутрения, распределенную по поверхности ступени 23 колка, К этой силе добавляется сила трения между ступенью 22 колка 4 и трубкой 24 втулки 3, обусловленная реакцией пан. циря 14 на натяжение струны 9.Основную часть крутящего моментавоспринимает плита 15 через катушку5, которая скреплена с плитой связующим 8. При этом касательные напряжения в плите ниже допустимогозначения (они меньше натяжения струны 9, деленного на плошадь цилиндрической поверхности ступени 23, и непревосходят 100 кгс/см ), Что каса- О ется нормального напряжения, котороев известных устройствах с запрессовкой колка является основной причиной расшатывания колкато в данном усфройстве оно компенсированонатяжением витков катушки 5 и за еепределы не передается. В катушке 5тангенциальная ориентация волокон13 обеспечивает максимальное исполь 30С=(Г/2 ЛпГ),, 1=зп/ш, Ь, =БА/сз,где ш -число слоев намотки нити 6 вкатушке 5;35 з -шаг намотки в одном сйое;И -число элементарных волокон13 в нити 6;,9-объемная доля волокон в обмотке катушки 5;А -площадь сечения элементарного волокна, А=Лс 1,/4;с 1, -диаметр элементарного волокна 13;с 1, -диаметр ступени 23 колка;с 1, -диаметр колка 4 в месте егоконтакта со струной 9;с - диаметр струны 9;Ь, - средняя толщина одного слоянамотки в катушке 5;50Ь, - толщина стенки трубки 25втулки 3;- длина катушки 5 вдоль осиколка 4.П р и м е р. Устройство для натя 55 жения струн фортепиано, Натяженияструн настроенного инструмента лежатв пределах от 70 до 150 кгс. Максимальное натяжение струны при наст 40 зование их прочности на разрыв.Настройку музыкального инструмента производят поворачивая колок 4 снавитой на него струной 9 относительно неподвижных втулки 3 и вирбельбанка 2.25 Необходимое для стопорения колкапредварительное натяжение нити, длину катушки вдоль колка и среднюютолщину одного слоя намотки определяют по формуламройке =175 кгс. Нить 6 плотностью 1 составлена ных волокон и ттронитана связующим. Число круток 1 см длины, В катушке 5 с линсдйной из арамииэпоксиднымнити - 1 нднить растянута до среднего напряжения в волокнах 0 = С/МА, созданного натяжением С на стадии намотки. Связующее,отвержденное после намотки, свободно от растягивающего напряжения.Нить достигает предела упругостипри среднем напряжении в волокнахСд,=2,8 1 Па и натяжении Тс = БА "р,Для значений 1=0,4; . =0,7; Ь ==0,2 мм; д, =12 мкм; с 1= с = 7 мм,с 1 1 мм; т = 20 мм, приведены параметры трех вариантов выполненияустройства:1) =20 текс; И =124; Т =39,3Н=4,00 кгс; э = 0,2 мм; ш=1; и=:100;С=8,364, Н =852,6 гс =0,21 Т С ==0,596 ГПа = 0,21 6,Условие долговечности ед0,4 бобеспечивающее для арамидного волокна срок службы более 100 лет, выполнено с избытком.Возможны другие варианты выполнения устройства. Катушка 5 выполненасекционированной по длине втулки 3,с числом слоев больше двух, с изменением натяжения нити 6 при переходеОт слОЯ к Слою, Колок 4 Вьп 1 олнедн постоянного диаметра по длине гяеэда1, Число ступеней колка 4 в гнезде1 может быть больше двух, Колок 4выполнен с конусностью. Волокна 3нити 6 выполнены из стекла, либо най лона, однако эти материалы уступаютароматическим полимерам типа арамидав долговечности под нагрузкой.Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает равномерность рас.предепения давления, оказываемоговтулкой, по поверхности колка и защиту вирбельбанка от радиальных напряжений в гнезде, что повышает на- О дежность инструмента и облегчаетего настройку. Не требующий соблюдения посадочных размеров контрольнад величиной давления и исключениеоперации запрессовки колка снижают 5 трудоемкость изготовления музыкального инструмента, упрощают его ремонт.Формула изобретения201. Устройство для натяжения струнмузыкального инструмента, содержащее размещенные в гнезде вирбельбанка втулку с колком, о т л и ч а ю - 25 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 ти, при этом катушка установлена вгнезде вирбельбанка с зазором для ,заполнения его жидким связующим.2. Способ сборки устройства длянатяжения струн музыкального инструмента, заключающийся в размещениии фиксации втулки и колка в гнездевирбельбанка, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перед размещением втулки в гнезде вирбельбанка в ней закрепляют колок посредством ее обжатия,а фиксацию осуществляют отверждаемымсвязующим послсд размещения втулки сколком в гнезде вирбельбанка,12 б 7473 ие. Состави Теехред Л олдыр ердюкова Корректор В, Бутяга Редактор И. Касар Заказ 578 т 3/50 Тираж 358 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушсПодписноеитета СССР ткрытии ая наб. д. 4/5 Проектна Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород