Miért bonyolultak a lemezjátszó meghajtási módok(?) – ez egyáltalán nem könnyű nyári olvasmány, mégis annak szánjuk. A problémák és a megoldandó feladatok akkor kezdődnek, ha meghatározzuk a kritériumokat amiknek a hajtás-mechanizmusnak meg kell felelni. Ideális esetben sem az átlagsebesség, sem a pillanatnyi sebesség egyáltalán nem ingadozhat. A tányér-csapágynak teljesen csendesnek kell lennie. A lemezjátszó gépezetének teljes egészében a lemez-barázda kiolvasását kell szolgálnia, amolyan „mechanikai talajként” kell szolgálnia a tű által keltett és a tűszár által közvetített hasznos rezgések számára. Egyensúlyra van szükség a sebesség pontossága, az alacsony zajszint, a bőséges forgatónyomaték, a lemeztányér és a készülékméret, a tömeg és a hajtóerő között. Végül, de nem utolsósorban, bár a hangszedő tűje által kifejtett „fékezőerő” meglehetősen kicsi, (ez is nagyon változó) de szempont. Az előző részben tárgyalt közlő- vagy dörzskerekes (idler) hajtás esetében előforduló problémák kiküszöbölésére született a szíjhajtás.
A Philips Company Fizikai Kutató Laboratóriumának (Natuurkundig Laboratorium – NatLab) – valójában a Philips Gloeilampenfabrieken (Eindhovenben, Hollandia) – mérnökei gyakran szabadon kutathattak, kitalálhattak és megtervezhettek bármilyen ötletet. Számos találmány és szabadalom van a nevükön bejegyezve, amelyek közül sokat más vezető gyártók is használnak. Amikor 1950-ben a Philips megalapította lemezcégét Philips’ Phonographische Industrie (PPI) néven, szükség volt egy megfelelő lemezjátszóra az új 33-as fordulatú lemezek lejátszásához. A történetírás szerint, Louis Christiaan Kalff mérnök volt az, aki kitalálta a lemeztányér forgatásának forradalmi átvitelét, amely rendszer teljesen szakított az eddigi megoldásokkal, a csigakerekes motorral és erőátvitellel. A Philips HX301a, kétsebességes gép volt az első szíjhajtású lemezjátszó. A Philips felépítésének egyik sajátossága, hogy az öv nem fut végig a tányér teljes peremén, annak csak körülbelül a negyedét érinti. Ennél már csak a mosógép mechanikája jelent nagyobb kihívást, ehhez képest még a legegyszerűbb elektromos roller is csillaghajó-bonyolultságúnak tűnik.
A ma gyártott lemezjátszó konstrukciók között a legtöbben szíjhajtást alkalmaznak. Okai többfélék, egyrészt mert a motorok gyorsan forognak és forgásuk meglehetősen egyenlőtlen, nyomaték hullámzást mutatnak, másrészt ahhoz, hogy egy tányért simán és lassan hajtsanak, mechanikus meghajtókerék-áttételre van szükség, amely ezen egyszerű módszerrel csökkenti a fordulatszámot, harmadrészt, meg kell szabadulni a sebesség ingadozástól, sőt a sebességet bizonyos határokon belül szabályozni kell tudni.
Az öv- vagy szíjhajtás megvalósításához két szíjtárcsa és egy rugalmas ékszíj szükséges: a szíj egy bizonyos kiegyenlítőként működik, ami kisimítja a gyorsan forgó motor nagyfrekvenciás nyomaték hullámzását. Ez a hajtás „szűrő” funkciója. A motor tengely csapágya és a tányér terhelése, valamint a tányércsapágy ellenállásként jelenik meg. A mechanikai körben a szíj rugalmassága és a csapágy ellenállása meghatározó, ez utóbbit általában nagy viszkozitású kenéssel javítják, ezért számít a csapágyolaj (csapágyzsír) mint kenőanyag minősége. Ha a kenőanyagból nem a megfelelőt alkalmazzuk vagy hígabbra cseréljük, az alaposan tönkreteheti a lemezjátszó wow és flutter (magyarosan: nyávogás) teljesítményét.
A szíjhajtás egyik kedvező mellékterméke a motor és a tányércsapágy közötti fizikai távolság, ami egy bizonyos fokú izolációt tesz lehetővé, mind a vibráció, mind a motor mágneses erőterének terjedése szempontjából. A motor akusztikus zajának hatékony kioltására külön motor és/vagy tányér felfüggesztés tervezhető. A tányér egy bizonyos zavar forrása, mert a terhelés változásait gyorsan és hűen továbbítani kell a motorhoz. A tányér forgási energiavesztesége és a motor nyomatéka által kompenzált energia közötti késés rontja a hajtás teljesítményét. Másképpen fogalmazva, az utolsó dolog, amire szükségünk van, az a hajtás „szűrő” funkciója, ami ellentétes a motor-forgás kiegyenlítésének szükségességével. A szíjhajtás tervezése ennek az ellentmondásnak a feloldásában rejlik. A feladat rendkívül összetett. A motor, az aluláteresztő szűrő időállandója, a szíj rugalmassága, a csapágy-ellenállás és a tányér tömegének oly módon történő megválasztása komplikált, hogy a tányérnál keletkező energiaveszteség gyorsan kompenzálva legyen.
A temérdek feladat megoldásának első lépcsője – amellyel egy mérnöknek kell szembenéznie, ha lemezjátszó szíjhajtást szeretne tervezni – a motor nyomaték hullámzásának megakadályozása. Ez nehéz, és a szíjhajtási megoldások gyakran feláldozzák a tranziens reakciót (az energiaveszteség gyors pótlásának képességét) a jobban mérhető teljesítmény és csendesség érdekében. A legtöbb szíjhajtás jól teljesít a wow-ban, de kiábrándító a dinamikája. A szíj vagy öv alapvetően egy rugalmas „zsinór”, amely a motor tengelyén lévő tárcsa (csiga) és a segéd-tányér vagy maga a lemeztányér közé van kifeszítve. Mit csinál egy megfeszített rugalmas húr? Rezonál, rezeg. Néhány rosszul megtervezett szíjhajtásnál a szíj alacsony frekvenciájú „rezgésének” zümmögő magasabb harmonikusait sztetoszkóppal meg lehet hallani, és persze ez a rezonancia könnyen mérhető egy gyorsulásmérővel. Azon kívül, hogy a szíj önálló zajt kelthet, a rezonancia saját frekvenciájával modulálhatja a tányért. Ez a jelenség azonnal látható minden wow és flutter mérésen, általában a legtöbb mérőeszköz használatának észlelési határain belül.
A szíj-rezonancián kívül van egy másik jelenség, amely vitathatatlanul gyakrabban fordul elő. Ez a szíjban előforduló feszültségrezonancia, ami a nyújtás és összenyomás okán lép fel. Jellemzően alacsonyabb frekvenciájú, mint a húrrezonancia, még jobban észrevehető. Ez a rezonancia felelős a puha szíjjal rendelkező meghajtók mérhetetlen teljesítményéért. Mindkét rezonancia előfordulhat még jól megtervezett lemezjátszóknál is, rossz, kopott vagy túlfeszített szíjjal. Minden rugalmas szíj romlandó, napi használatban ritkán tartanak tovább egy évnél. Az idő repül, és könnyű azt gondolni, hogy a szíjjat „nemrég cserélték”, pedig valójában néhány éves! Mindig megéri eredetit használni, mert az olcsó (megfelelő vagy kiváltó) szíjjal a lemezjátszó specifikációja közel sem lesz megfelelő.
Némelyik szíjnak ragacsos a felülete, egyesek sztatikus elektromosságot hordoznak, amitől a szíjtárcsához tapadnak. Egyes szíjtárcsák rosszul vannak megtervezve és ezért tapadnak a szíjhoz. A motor-tárcsán lévő horony befoghatja a szíjat, de akadályozhatja annak szabályos eltávolodását. A szennyezett felületek sokkal jobban tapadnak, mint a tiszták. A szíjon vagy a szíjtárcsán lévő zsíros ujjlenyomatok tapadási pontokat hoznak létre. A kopott, a levegő oxigénjével reakcióba lépett, szíjak ragasztóként tapadnak a szíjtárcsához. Az összetapadás megelőzése érdekében a mérnökök precíziós köszörülésű szíjakat írnak elő, amelyek nem tapadó vegyületekből készülnek, esetleg kicsit érdesítik a szíjtárcsa felületeit és nagyon odafigyelnek a sztatikus elektromosság útjaira. A szíj ritkán tapad a kisebb (meghajtó) tárcsára, de ehelyett elcsúszhat. Paradox módon ennek a csúszásnak nagyjából ugyanazok az okai, mint a ragadásnak: szennyeződés, ujjlenyomatok, átgondolatlan szíjtárcsa-kialakítás stb. A szíj megcsúszása a tárcsán tönkreteszi a forgatónyomaték hullámzást és gerjesztheti a nyújtási/feszültség rezonanciát is.
A mérnököknek meg kell oldani a motor és a lemeztányér tengelyeinek tökéletes párhuzamát. Ahol ez nem lehetséges vagy abszolút biztosra akarnak menni, ott a motor-tárcsa palástjának hordó alakú kiképzése a módszer. Ez a szíj szögétől függetlenül ugyanazt az effektív átmérőt biztosítja. A tányércsapágyak hidrodinamikus siklócsapágyak, amelyeknek jóval a minimális tervezési sebességük alatt kell működniük. A 33 1/3 fordulat/perc sebességnél nem képződik egyenletes olajréteg a persely és a tengely között, így a csapágy teljesítménye jelentősen romlik. Ha ez önmagában nem lenne elég rossz, a szíjhajtás itt is tovább rontja a problémát. A szíj feszessége oldalsó terhelést hoz létre a tányércsapágyon, a tengelyt a persely egyik oldalára húzza. A nem megfelelő kenés így teljesen lecsökken a motor felőli oldalon. Létezik egy lehetséges megoldás. A terhelés problémáját egy a másik oldalon lévő feszítőgörgő hozzáadása megoldja, de az összes többi szíjjal kapcsolatos probléma ebből eredő megduplázódása megkívánja a tervezés alapos áttekintését.
És, hogy ez a hajtási módszer mégis miért terjedt el összefoglaltuk előnyeit és hátrányait sőt, rámutatunk, ha igényesen kezeljük készülékünket, akkor a három negatívum „teljesen” elhalványul.
+ Akár költséghatékony modell is lehet, mivel nincs további mozgó alkatrész
+ Jó a motor nyomaték hullámzásának kiküszöbölése (rugalmas a szíj)
+ Jó a rezgés-szeparáció (akár fokozni is lehet)
+ Tisztességesen mért, jó szubjektív teljesítmény érhető el
– Rossz reakció a terhelés változására
– Kiváló csapágyat tervezni, gyártani nehéz és költséges
– A szíj nem tart sokáig (viszont cserélhető)
A következő részben a közvetlen (direkt) lemeztányér-hajtásról értekezünk. A mese olyan régi, mint az idő, mint egy dal vagy egy régi mondóka. Biztosak vagyunk benne, hogy az audiofil beállítottságú hallgatók még hosszú évtizedekig beszélni fognak a közvetlen és a szíjhajtás közötti különbségekről. Végül is mindkét megoldás „helyes”, de mindegyiknek van előnye és hátránya.
