оже бути обчислена за формулою
Враховуючи, що крутний Мк=PD/2 і момент інерції Ip =? d4/32 по довжині прутка не змінюються, а довжина прутка l =? dn, отримуємо
Прирівнюючи A і U, знаходимо
Для пружин стиснення формула справедлива лише до повного обтиску пружини, т. е. до зіткнення її витоків. Після повного обтиску пружина починає працювати на осьовий стиск як прямий пустотіла брус.
Задамося параметрами пружини:
Висота робочої частини пружини H=60 мм;
Діаметр дроту d=5 мм;
Модуль пружності E=20,5 МПа; G=8 МПа;
Середній діаметр D=30 мм;
Число робочих витків i=4;
Коефіцієнт Пуассона?=0,3.
9. Розрахунок передавального механізму
В якості передавального механізму візьмемо важіль з плечима (рис. 5).
Рис. 5. Передавальний механізм
Максимальне переміщення щітки L дорівнює половині довжини потенціометра, тобто 7 мм.
Максимальний прогин мембрани? 0=3.5 мм.
Розрахуємо довжину важеля l1.
З прямокутного трикутника гіпотенузу l1 можна представити у вигляді:
Розкривши дужки і, спростивши вираз, висловимо довжину з важеля:
Якщо прийняти a=2мм, то довжина важеля мм. Приймемо довжину других важеля l2=6.525 мм.
Розрахуємо відстань від осі обертання до штовхача.
З подоби двох прямокутних трикутників слід:
Звідси відстань від осі обертання до штовхача мм.
З конструктивних міркувань візьмемо довжину штока рівний 15 мм, і радіус штока 2 мм.
Довжина важеля l2 (відстань до пружини) розрахуємо виходячи з рівняння. Враховуючи, що сила, яка діє на мембрану Н
Сила поджатия пружини Н.
Тоді довжина важеля мм (при P=0.1 · 105Па)
При P=0.025 · 105 Па мм
При P=0.015 · 105 Па мм
10. Розрахунок динамічних характеристик датчика
Оцінимо динамічної можливості розрахованої конструкції. Так як в датчику відсутні заспокоювачі, то частотний діапазон визначається тільки власною частотою. Власна частота пружного елемента (мембрана) визначається за формулою:
,
де - відношення приєднаної маси до маси пружного елемента;
- коефіцієнт приведення мас мембрани.
Маса пружного елемента (мембрани) визначитися як:
г
де - щільність матеріалу 36НХТЮ.
приєднаних масою вважатимемо масу рухомого штока, масу повідка і жорсткого центру.
Маса штока визначається:
г
Маса жорсткого центру дорівнює:
гОтсюда, маса приєднаних мас дорівнює:
г
Отже, знаючи значення приєднаної маси, можна розрахувати величину власної частоти датчика.
Тепер за формулою визначимо Гц.
Так як в датчику не передбачено додаткове демпфірування, а ступінь заспокоєння залежить тільки від внутрішнього тертя в матеріалі пружного елемента? =0,07), то для розрахунку амплітудно-частотної похибки можна використовувати формулу:
%,
де? =0,07 - ступінь заспокоєння;
fгр=100 Гц - верхній гранична межа вимірюваного процесу.
Для визначення похибок від впливу лінійних прискорень необхідно визначити інерційну масу датчика.
Визначаючи додаткову величину тиску, яку будуть створювати лінійні прискорення, я з'ясував, що без урахування прогину нерухомих електродів при впливі лінійних прискорень, значення зведеної похибки від впливу лінійних прискорень виявилося неприйнятним. Тому для поліпшення значення зведеної похибки від впливу лінійних прискорень необхідно врахувати прогин нерухомих електродів.
Для визначення зведеної похибки від впливу лінійних прискорень необхідно розрахувати значення прогинів мембрани і нерухомих електродів від впливу лінійний прискорень.
Розраховуємо значення прогин мембрани від впливу лінійних прискорень. Знайдемо зусилля, що діє на датчик при впливі лінійних прискорень величиною: а=10g=98 м/с2:
.
Для обчислення прогину центру мембрани під дією лінійних прискорень скористаємося формулою для мембрани, навантаженої силою:
де Sd - узагальнена чутливість УЕ з виходом з переміщення;
ВD - конструктивний коефіцієнт чутливості; об - узагальнена довжина УЕ; об - узагальнене перетин УЕ.
Відомо, що мембрана володіє наступними характеристиками:
Підставивши ці вирази у формулу отримаємо:
Відповідно, прогин центру мембрани під дією сили F може бути визначений за формулою.
11. Розрахунок характеристик...
