ристика мембрани може бути лінійною, затухаючої або зростаючої по тиску. У цьому відношенні гофровані мембрани мають перевагу перед іншими типами манометричних пружних елементів (сильфонів, трубчастих пружин), характеристики яких близькі до лінійним. За допомогою гофрованих мембран можна легко вирішувати завдання вимірювання величин, нелінійно пов'язаних з тиском або силою. Підбираючи належним чином геометричні параметри мембрани, можна отримати характеристику, лінійну по вимірюваній величині, і тоді лінійність шкали приладу досягається при найпростішій кінематиці механізму.
Мембрани синусоїдального профілю воліють іншим при виготовленні мембран з товстого матеріалу.
Пружна характеристика мембрани істотно залежить від глибини хвиль і товщини матеріалу. При одній і тій же товщині матеріалу жорсткість мембрани більшою мірою залежить від глибини гофрів: з її збільшенням жорсткість мембрани швидко зростає. Початкова жорсткість мембрани із зростанням глибини гофрів збільшується, а пружна характеристика має меншу нелінійність. Сильно впливає на пружну характеристику гофрованої мембрани і товщина, особливо в області малих товщин. Зміна ж числа хвиль, форми профілю за умови збереження глибини гофрів мало змінює пружну характеристику гофрованої мембрани.
Одиночна мембрана закріплюється по буртику в корпусі. Для надійного закріплення одиночній мембрани її доводиться затягувати, при цьому в корпусі можуть виникнути значні зусилля. У деяких випадках мембрану кріплять до жорсткого основи пайкою або зварюванням. У нашому випадку використовується саме цей спосіб. Такий спосіб кріплення звільняє корпус від зусиль при затягуванні, але при пайку або зварюванні матеріали мембрани і підстави прогріваються нерівномірно, і виникаючі при цьому температурні напруги можуть спотворити геометрію чутливої ??мембрани, а, отже, і її пружну характеристику. Температурні напруги будуть менше, якщо у матеріалів підстави і мембрани однакові коефіцієнти теплового розширення.
. 2 Вибір матеріалу пружного елемента (мембрани)
Матеріал визначає багато характеристики пружного елемента: точностні, міцнісні, масові, характеристики чутливості і швидкодії. Тому в якості матеріалів, використовуваних для виготовлення пружних елементів, застосовують прецизійні і високоякісні матеріали: високоякісні сталі і бронзи, що мають високі межі міцності, плинності, пружності і малі величини пружних недосконалостей.
Розроблюваний датчик призначений для вимірювання тиску (розрідження) в потужних енергетичних установка і агрегатах в умовах впливу вібрацій. Тому в якості матеріалу пружного елемента візьмемо сталь 36НХТЮ, що забезпечує поєднання високих метрологічних характеристик і підвищеною чутливістю.
Цей сплав має хороші характеристики відносно корозійної та термічної стійкості і може застосовуватися в досить агресивних середовищах і при підвищених температурах. Сплав 36НХТЮ володіє також хорошими пластичними властивостями в холодному і гарячому стані, піддається штампуванню, зварюється аргонно-дугового зварюванням.
Характеристики сплаву 36НХТЮ:
Межа міцності - s в=1 150 МПа;
Межа текучості - s 0,2=750 МПа;
Межа пружності - s 0,005=65 МПа;
Відносне подовження -?=14%;
Модуль пружності - E=180 ГПа;
Температурний коефіцієнт модуля пружності - 1/° C;
Коефіцієнт лінійного розширення - 1/° C;
Щільність - r=7,8 г/см3
Для виготовлення мембран використовують тонколистової матеріал, з якого вирубують гуртки - заготовки для мембран. Рифлення мембран (нанесення гофрування) виробляють механічним способом між жорсткими пуансоном і матрицею. Для забезпечення кращих умов витяжки матеріалу пуансон і матрицю конструюють так, щоб зіткнення їх з мембраною здійснювалося не по всій поверхні, а тільки по контактних площадок.
При виготовленні мембран необхідно особливо ретельно витримувати необхідну глибину гофрування і форму початкової поверхні, т. е. поверхні, равноотстоящей від вершин і западин мембрани. Для пружних елементів з характеристикою, близькою до лінійної, відхилення в розмірах викликає лише зміну жорсткості, яке можна компенсувати при настройці приладу. Для чутливої ??мембрани із заданою нелінійною характеристикою відхилення від необхідної геометрії можуть істотно змінити форму пружною характеристики, т. Е. Величину нелінійності, що компенсувати налаштуванням приладу значно важче. Тому в якості основних матеріалів для виготовлення мембран точних приладів використовують такі, які мають найменшу пружну віддачу при рифлении, наприклад, дисперсійно-твердіючі сплави. Для запобігання викривленню і спотворення профілю термообробку мембран проводять у спеціальни...
