2.1.6. Трубчатые пружины

Трубчатые пружины чаще всего выполняются в виде одновитковых, центральная ось которых представляет собой дугу окружности с цент­ральным углом , равным 200...270^о (рис. 12). Из числа этих пружин наиболее широкое применение получили пружины Бурдона эллип­тического и плоскоовального сечения. Большая ось 2а поперечного сечения расположена перпендикулярно радиусу кривизны R_к – цент­ральной оси пружины. Один конец пружины Бурдона закрепляется непод­вижно, а другой – свободный, закрытый пробкой и запаянный – соеди­няют с механизмом прибора, передающим преобразователем или другим устройством.

Рис. 12. Одновитковая трубчатая пружина эллиптического (б)

и плоскоовального (в) сечения

Тонкостенные пружины Бурдона применяют в приборах для изме­рения вакуумметрического давления до 0,1 МПа и избыточного давления до 6 Мпа. Для измерения избыточного давления свыше 20 Мпа применяют толстостенные пружины овального сечения (рис. 12, г).

Под действием давления, подаваемого во внутреннюю полость трубки, пружина Бурдона деформируется в поперечном сечении, принимая форму, изображенную на рис. 12 пунктиром. При этом продольное волокно ХХ элемента пружины, выделенного двумя близкими поперечными сечениями, переходит на дугу большего радиуса в положении , а волокно YY – в положение на дугу меньшего радиуса (рис. 12,д). Так как волокна стремятся сохранить свою первоначальную длину, то поперечные сечения пружины Бурдона будут поварачиваться против часовой стрелки. Пружина будет разгибаться, и ее свободный конец совершит некоторое линейное перемещение . При этом уменьшается кривизна трубки на угол .

Трубчатая пружина тем чувствительнее, чем больше радиус ее кривизны R_к и чем меньше толщина  стенок трубки. На чувствительность пружины Бурдона, а также ее жесткость влияет отношение осей a/b поперечного сечения и форма сечения вблизи концов большой оси. Пружины эллиптического сечения обладают большей чув­ствительностью, чем плоскоовальные,

2.1.7. Винтовые пружины

Винтовая пружина представляет собой закрученную относительно центральной оси трубку овального сечения (рис. 13). Один конец трубки запаян и установлен на подшипниках с возможностью окружных перемещений. Другой конец трубки закреплен неподвижно и в него подается измеряемое давление.

Рис. 13. Винтовая пружина

Под действием давления Р трубка стремится распрямиться, вследствие чего ее свободный запаянный конец перемещается в окруж­ном направлении на угол . Это перемещение пропорционально из­меряемому давлению:

 = K^.P, (13)

где К – коэффициент пропорциональности пружины.

2.2. Резистивные преобразователи механических величин

Резистивные преобразователи предназначены для преобразования механических перемещений упругих элементов измерительных приборов в перемещение отсчетного устройства по шкале прибора или изменения параметров электрических цепей: сопротивления R, емкости С, индуктивности L, напряжения U, тока I и т.д. В зависимо­сти от вида преобразования преобразователи подразделяются на кон­тактные, реостатные, тензорезисторы, пьезоэлектрические, электро­статические, электромагнитные.