27. Принцип термопары. Способ "естественной" термопары

Принцип действия термопары (рис. 4.4) заключается в сле­дующем: если в месте плотного стыка 2 двух разнородных элек­тропроводящих материалов (термоэлектродов) 1 поместить источ­ник теплоты, концы этих электродов 3 присоединить к регистри­рующему прибору 4, а затем охладить или держать при комнатной температуре, то в замкнутой цепи возникнет термо-ЭДС. При этом величина термо-ЭДС, регистрируемая прибором 4, будет тем больщей, чем больше разница температур горячего и холодного спаев. Если в этой цепи имеются дополнительные спаи, то во из­бежание их влияния на термо-ЭДС, они также должны находиться при одинаковой температуре.

2

Рис. 4.4. Принципиальная схема термопары:

1 – термоэлектроды; 2 – «горячий» спай; 3 – холодные спаи;

4 – регистрирующий прибор

Величина термо-ЭДС мала и ее обычно регистрируют милли­вольтметром или записывают на осциллографе. В качестве элек­тродов термопары можно использовать практически любые мате­риалы, отличающиеся химическим составом или физическими свойствами. Так, например, стандартные термопары изготавлива­ют из специальных высокочувствительных сплавов на основе ме­ди: «хромель-алюмель», «хромель-копель» и др. Хорошей чувст­вительностью к температуре обладает также термопара «железо- константан».

В экспериментах по измерению температуры резания и изуче­нию влияния на нее режимов резания широко применяют естест­венную термопару, в которой в качестве электродов выступает пара «инструмент-заготовка» (см. рис. 4.5, в). При этом по сравне­нию с термопарой «быстрорежущая сталь-обрабатываемая сталь» более чувствительной из-за своего химического состава и других свойств является термопара «твердый сплав-обрабатываемая сталь».

Естественную термопару получают следующим образом (см. рис.4.5, в). Резец и заготовку изолируют от станка, один провод регистрирующего прибора присоединяют к инструменту, а второй – к заготовке. В случаях, когда заготовка вращается, используют токосъемник специальной конструкции (на рисунке не показан), не вносящий искажения в показания термопары. Рабочим спаем есте­ственной термопары являются площадки контакта инструмента с заготовкой по передней и задней поверхностям.

Следует отметить, что способом естественной термопары из­меряют не максимальную, а некоторую усредненную температуру на контактных площадках инструмента, которая, однако, по дан­ным [8, 26] достаточно близка к максимальной температуре.

Перед использованием естественной термопары ее также та­рируют с помощью контрольной термопары 2 (рис.4.6). Для этого электроды 1 рабочей термопары, изготовленные в виде стержней из материалов инструмента и заготовки, помещают в расплавлен­ный легкоплавкий металл (например, свинец) или в расплав солей 3.

27. Измерение температуры искусственной термопарой.

Для измерения температуры в различных точках инструмента используют искусственные термопары в виде тонких проводов, которые устанавливают в отверстие диаметром 0,5...0,7 мм с мак­симально возможным (0,2...0,5 мм) приближением «горячего» спая к точке измерения (рис. 4.56, а). При этом спай прижимают с усилием не менее 50 H, а провода пары надежно изолируют друг от друга и от корпуса инструмента.