Металлическая опорная рама клавишного музыкального инструмента

 

Изобретение относится к опорным конструкциям в роялях и пианино и может быть использовано в производстве музыкальных инструментов. Шпрейцы в поперечном сечении выполнены в виде трубчатообразного сектора. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 G 10 С 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757114/12 (22) 09.11.89 (46) 30.04.92. Бюл. ¹ 16 (71) Свердловский институт народного хозяйства (72) В.Ф, Ещенко (53) 681.817 (088.8) (56) Дьяконов Н.А, Рояли и пианино. Конструирование и производство. М.: Лесная промышленность, 1964, с. 74 — 76.

Изобретение относится к опорным конструкциям в роялях и пианино, предназначенным в основном для постоянного поддержания надлежащего натяжения струн, а точнее к металлическим рамам опорных конструкций клавишно-музыкальных инструментов, Известна металлическая опорная рама клавишного музыкального инструмента, содержащая установленные на панцире и связанные между собой дискантовый и басовый мостики и шпрейцы с ребрами жесткости.

Однако данная конструкция имеет низкую прочность.

Цель изобретения — повышение прочности конструкции.

Для этого в металлической опорной раме клавишного музыкального инструмента, содержащей установленные на панцыре и связанные между собой дискантовый и басовый мостики и шпрейцы с ребрами жесткости, шпрейцы в поперечном сечении выполнены в виде трубчатообразного сектрра, а ребра жесткости имеют литейные уклоны с углом наклона не менее 150, (54) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ОПОРНАЯ РАМА

КЛАВИШНОГО МУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к опорным конструкциям в роялях и пианино и может быть использовано в производстве музыкальных инструментов. Шпрейцы в поперечном сечении выполнены в виде трубчатообразного сектора. 2 ил., 1 табл.

Выполнение шпрейцов в поперечном сечении в виде трубчатообразного сектора повышает прочность конструкции. Выполнение ребер жесткости шпрейцев с.литейным уклоном не менее 15 повышает прочность конструкции за счет уменьшения изгибающих нагрузок. При угле наклона, меньшем 15, изгибающие нагрузки при натяжении струн возрастают, поэтому извлечь литье из кокиля невозможно.

На фиг.1 изображена металлическая рама; на фиг. 2 а,б — поперечное сечение шпрейцев.

Анализ работ по напряженно-деформирующему состоянию опорной конструкции пианино свидетельствует о том, что ее жесткость определяется прочностью металлической рамы. В свою очередь прочность рамы и стабильность строя инструментов определяются проч iocTbio шпрейцев 4, соединяющих мостики 1 и 2 с панцирем 3 и воспринимающих всю нагрузку от. натя-. жения струн, Учитывая это за основу конструкции шпрейцев было принято так называемое круговое полукольцо, имеющее вид " (фиг,2), Ребра жесткости шпрейцев

1730662

Ус

Ус выполнены с литейным уклоном не менее

15О, При меньшем уклоне литье невозможно извлечь из кокиля. Рациональность выбранной формы подтверждается расчетом прочности на изгиб выбранного сечения, так как при натяжении струн основную деформацию рамы вызывают изгибающие нагрузки.

В основу расчета положена гипотеза плоских сечений и предполагается, что между продольными "волокнами" бруса давление отсутствует. Поэтому по поперечному сечению возникают лишь нормальные напряжения az, которые определяются по формуле

МхУ

Oz = —, Ix где Мх — изгибающий момент вокруг главной оси Х поперечного сечения, кг/см;

Ь вЂ” осевой момент инерции поперечного сечения относительно главной оси Х, см;

2.

Y — расстояние от нейтральной линии до точки, в которой определяется напряжение, см.

Наибольшее напряжение (по абсолютной величине) развивается в точке наиболее удаленной от нейтральной оси.

Расчет на прочность шпрейца существующей конструкции в виде тавра (двойной уголок в поперечном сечении), Исходные данные В = 43,5 мм, В1 =

14 мм, h = 26,5 мм, h1 = 8 мм, 0z=

35 кг/мм (для чугуна), Мх Pfo )x т"»" = M» = 4 х 4 1 с где P — прилагаемая нагрузка, кг;

4 — расстояние между опорами, равное

300 мм.

Ы+В1п + „1(1)г+

+ В1Ь(+ h1 — Y,) 2

=12,9 мм; . з . з

43,5 8 +8.26,5 + 43,58(12,9-4)2+

+ 14 26,5 (13,25+ 8 — 12,9) = 67694,4 см; з

43,5 8" +8 26,5 [phone] )г+

12

+14 26,5(13,25+8-12,9) =67694,4 см";

67694,4 з, Их — + 8. „2 9 — 3134 см;

0Zmax 4у х 35,4 3134 — 1462,5 кг.

4 300

Нагрузка P = 1462,5 кг представляет максимальную величину, которую может выдержать шпрейц чугунной рамы до излома, Расчет на прочность шпрейца предлагаемой конструкции металлической рамы пианино (фиг.2). Исходные данные; r1 = 12,5; r

22,5; о = 300 мм; Yc = 17 мм (определены экспериментальным путем для данного сечения).

Площадь сечения полукольца выбрана так, чтобы она была равна площади сечения, рассчитанного на прочность тавра. Это необходимо для сравнения их по несущей способности выдерживать нагрузку после

Мх натяжения струн. Ozmax „для круглого

В/х полукольца.

Wx= Ix(z С)

Ix = 0,11 r (1 - f4); !,= г1: r

)х = 0,11 22,5 - (1 - 0,55 ) = 25612 см;

Wx = 25612: (22,5 - 17) = 46567 см;

Р Ozmax 4 35,4 46567 зоо

Таким образом, при изменении сечения шпрейца с формы тавра на полукольцо и одной и той же площади поперечного сечения его прочность на изгиб увеличится почти в 1,5 раза.

Учитывая, что опыта по изготовлению металлических рам пианино как иэ чугуна, так и из алюминиевого сплава методом литья в кокиль нет, прежде чем приступить к изготовлению дорогостоящей кокильной установки, необходимо изготовить по деревянной модели партию металлических рам из алюминиевого сплава литьем в земляные формы. Затем эти рамы использовать в инструментах для оценки акустических свойств и жесткости опорной конструкции пианино. Всего отлито 10 рам, Химический состав сплава соответствует требованиям

ГОСТ 2685 — 63. После отливки и обрезки литниковой системы рамы из алюминиевого сплава направили на термическую обработку. После термической обработки шпрейцев одной рамы от партии вырезали образцы для проверки свойств шпрейцев.

Результаты проверки механических свойств на образцах вырезанных из шпрейцев рамы приведены в таблице.

Результаты испытаний механических свойств на образцах, вырезанных из шпрейцев рамы, свидетельствуют о том, что ее прочность в 1,5 — 1,6 больше, чем прочность рамы прототипа из чугуна.

Изготовлены опытные инструменты с рамой из алюминиевого сплава со шпрейцами в виде трубчатого сектора. Инструменты были направлены в музыкальные учрежде1730662

20 фиг,1 ния для оценки потребительских свойств.

Испытания показывают, что все инструменты имеют достаточную стабильность строя во времени, так как они не требуют более частой настройки, чем серийные инструмен- 5 ты. По мнению преподавателей и студентов опытные пианино по акустическим свойствам не уступают серийным, Изготовление металлических рам опорной конструкции пианино по изобретению 10 литьем в кокиль имеет ряд преимуществ и позволяет получить значительный зкономический эффект в масштабе всей отрасли за счет снижения себестоимости рамы.

Снижение плановой себестоимости ра- 15 мы пианино из алюминиевого сплава по сравнению с чугунной достигается за счет: исключения обдирки рамы; эаплавки штифов при литье; значительного сокращения малярных работ; снижения стоимости литья иэ алюминиевого сплава; увеличения выхода годного при литье; снижения транспортных расходов, Формула изобретения

Металлическая опорная рама клавишного музыкального инструмента, содержащая установленные на панцыре и связанные между собой дискантовый и басовый мостики и шпрейцы с ребрами жесткости, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности конструкции, шпрейцы в поперечном сечении выполнены в виде трубчатообразного сектора, а ребра жесткости шпрейцев имеют литейные уклоны с углом наклона не менее 15О, 1730662

30

40

50

Составитель В.Ещенко

Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор M.Êåëåìåø

Производственно-издательский комбинат:"Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1514 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5