Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 2. УПРУГИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯМанометрические упругие элементы — трубчатые пружины, сильфоны, мембраны — выполняются в виде тонкостенных оболочек, деформирующихся под действием давления. Они несут функции упругих преобразователей давления во многих манометрических приборах. Если манометрический упругий элемент преобразует давление в перемещение, то одним из основных его показателей является упругая характеристика — зависимость между перемещением (ходом) упругого элемента и давлением. В некоторых приборах, например, в тех, где используется принцип силовой компенсации, давление Одним из основных критериев качества измерительного упругого элемента является точность, с которой производится преобразование измеряемого параметра. Погрешности упругого элемента связаны главным образом с несовершенством упругих свойств материала, которое является причиной гистерезиса, упругого последействия, ползучести манометрического элемента. В условиях переменной температуры изменение модуля упругости материала и линейных размеров манометрического элемента приводят к его температурной погрешности. Сведения о материалах для упругих элементов даны работе [16]. Манометрические трубчатые пружины. Манометрическая трубчатая пружина представляет собой тонкостенную кривую трубку вытянутого поперечного сечения (рис. XV.9, а). При подаче давления во внутреннюю полость трубки ее поперечное сечение деформируется, принимая форму, показанную штриховой линией на рис. XV.9, б. При этом продольное волокно а - а трубки переходит на дугу большого радиуса, а волокно b - b на дугу меньшего радиуса. Поскольку волокна стремятся сохранить свою первоначальную длину, поперечные сечения трубки будут поворачиваться против часовой стрелки (рис. XV.9, в), пружина разгибается, а ее конец получит некоторое перемещение X. Чаще всего трубчатые пружины выполняются в виде одновитковых — пружин Бурдона. При требованиях больших перемещений используются многовитковые пружины: винтовые, спиральные и Пружина Бурдона является наиболее распространенным типом манометрических упругих элементов. Ее применяют в показывающих, регистрирующих и регулирующих манометрах, в термометрах, вакуумметрах, уровнемерах, расходомерах и в других манометрических приборах. На рис. XV. 11 изображены формы поперечных сечений трубчатых пружин. Самыми распространенными формами являются плоскоовальная, эллиптическая и
Рис. XV.9. Пружина Бурдона: а — схема; б — деформация сечения трубки; в — деформация элемента трубки
Рис. XV. 10. Разновидности манометрических трубчатых пружин: а — винтовая; б — спиральная; в — S-образная Пружина эллиптического сечения обладает большей чувствительностью. Трубки с формой сечения, показанной на рис. XV. 11, г, имеют минимальный начальный объем и используются в манометрических термометрах. Форма сечения, изображенная на рис. XV. 11, д обеспечивает пружине повышенную прочность. Для измерения высоких давлений (порядка тысяч и десятков тысяч В приборах высокого давления (порядка сотен В основу расчета тонкостенных одновитковых пружин положен приближенный энергетический метод [18]. При этом предполагается, что толщина стенки пружины мала по сравнению с малой полуосью сечения
Рис.
Рис. XV. 12. Витая трубчатая пружина: а — схема конструкции; б — возможные формы поперечного сечения Относительный угол
где R — радиус центральной оси;
Е — модуль упругости;
Для пружин эллиптического и плоскоовального сечений коэффициенты Перемещение конца пружины определяется по формуле
где
Изменение объема внутренней полости пружины в зависимости от давления
Значения коэффициента Если конец пружины Бурдона закрепить неподвижно и подать в нее давление, то момент, с которым она будет воздействовать на заделку, равен величине тягового момента:
Коэффициенты Если конец пружины Бурдона может поворачиваться и перемещаться в радиальном направлении, а перемещение в окружном направлении невозможно, то тяговая сила
Тяговая сила при ограничении перемещения конца пружины в радиальном направлении
Коэффициенты
В трубчатой пружине, нагруженной давлением, возникает двухосное напряженное состояние. Распределение напряжений вдоль контура поперечного сечения довольно сложно, и положение опасной точки может быть в различных местах в зависимости от соотношения размеров пружины. Для пружин плоскоовального сечения с отношением осей
Таблица XV.2 (см. скан) Коэффициенты опасная точка располагается по концам большой оси сечения. Эквивалентное напряжение в этих точках [5]
Значение коэффициента Формулы (XV.3) — (XV.8) обладают тем большей точностью, чем больше параметр кривизны к, поскольку с ростом х уменьшается разница в характерах искривления контуров поперечных сечений прямой и кривой трубок. Уточненные решения задачи о напряжениях и перемещениях пружины Бурдона даны в работах [8], [19]. В первой из них определены пределы применимости формул (XV.3) — (XV.8). Расчет на жесткость по формуле (XV.3) дает удовлетворительные результаты при параметре
где Определение чувствительности, напряжения в опасной точке пружины и тягового усилия легко осуществляется с помощью номограммы (рис. XV. 13), построенной на основании формул (кликните для просмотра скана) для пружин плоскоовальной формы поперечного сечения при В координатах Если размеры пружины известны, то с помощью номограммы можно легко провести поверочный расчет. Номограмма может также служить целям проектирования трубчатой пружины. Пример. Определить перемещение X, тяговую силу Определим сначала относительные размеры пружины
Затем, по номограмме (рис. XV. 19, а) находим
откуда в соответствии с выражениями (XV.4) и (XV.7) получим Запас прочности пружины будет равен
|
1 |
Оглавление
|