1. Техническая характеристика объекта производства

Технической характеристикой объекта производства, на который разрабатывается технологический процесс, являются упругие элементы (пружины). Основные технические требования к обеспечению высокой точности физических параметров являются:

• точность упругих характеристик

• гистерезис или упругое последействие

• остаточные (необратимые) деформации

• температурные погрешности

• циклическая прочность

• герметичность (для манометрических упругих элементов)

• коррозионная стойкость

Трубчатая манометрическая пружина представляет собой тонкостенную металлическую трубку, изогнутую по дуге окружности. Поперечное сечение трубки имеет эллиптическую, плоскоовальную форму. Один конец трубки запаивают, а другой — снабжают штуцером для подвода сжатой среды и закрепляют неподвижно. Упругие элементы приборов можно разделить на три класса:

класс I - силоизмерительные пружины;

класс II - теплоизмерительные пружины;

класс III - манометрические упругие элементы;

Основные функции пружин класса I заключаются в измерении сосредоточенной нагрузки. Этот класс включает шесть основных групп пружин, отличающихся как то выполняемым функциям, так и по технологии их производства.

К группе 1 относят винтовые цилиндрические пружины, работающие на сжатие, растяжение и кручение. Эти пружины наиболее распространены в приборостроении в связи с простотой конструкции и возможностью получения наибольшего упругого перемещения при минимальных габаритных размерах.

Конические пружины с постоянным шагом (группа 2) применяют как измерительные значительно реже, однако нелинейная упругая характеристика позволяет использовать эти пружины в качестве амортизаторов.

К группе 3 класса I относят плоские пружины, причем в качестве измерительных применяют пружины простейшей формы, например, в чувствительных элементах датчиков линейных ускорений. Действие перегрузки уравновешивается упругими внутренними силами плоских пружин.

Плоские пружины различной формы используют также в электроконтактных устройствах, передаточно-множительных механизмах, упругих направляющих и других элементах и системах.

Плоские спиральные пружины (волоски), отнесенные к группе 4 класса I, выполняют в основном функции измерения моментов внешних сил. Они допускают большие угловые перемещения.

Тарельчатые пружины (группа 4) отличаются большой компактностью, однако резкая нелинейность их упругой характеристики и небольшие величины упругих перемещений ограничивают применение этих пружин в качестве измерительных упругих элементов. Поэтому их используют в основном в качестве амортизаторов или силовых элементов в тех конструкциях, где габаритные размеры не позволяют применять другие типы пружин.

У ленточных винтовых пружин (группа 5) их концы, начиная от середины, имеют разные направления спирали. Это позволяет использовать большие угловые перемещения средней части пружины (до восьми оборотов) при воздействии продольной силы. Существуют два вида ленточных винтовых пружин.

Вид 1 представляет собой закрученную пружину, которая отличается весьма большим передаточным отношением и высокой жесткостью, что позволяет успешно использовать ее в качестве передаточно-множительного механизма без трения в микрокаторах и оптикаторах для измерения перемещений с точностью до 0,001 мм. В последние годы этот упругий элемент используют в качестве силоизмерительного в приборах для контроля пружин.

Вид 2 ленточной пружины представляет собой навитую спираль, она отличается значительно меньшим передаточным отношением и весьма малой жесткостью, что позволяет создать силоизмерительные циферблатные приборы с ценой деления до 0,01 гс и чувствительностью до 0,001 гс.

К классу II упругих элементов отнесены теплоизмерительные пружины, известные под названием термобиметаллических. Термобиметаллическая пружина представляет собой полоску из двух соединенных материалов с различными коэффициентами линейного расширения. При нагревании биметаллическая пружина изгибается пропорционально изменению температуры в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. На этом свойстве основаны конструкции чувствительных элементов различных термометров, регуляторов температуры и других теплоизмерительных приборов. Для увеличения упругой деформации биметаллической пружине придают спиральную форму, увеличивая ее рабочую длину.

Манометрические упругие элементы, отнесенные к классу III, разделяют на три основные группы: мембранные, сильфоны и трубчатые. Эти упругие элементы выполняют одинаковые функции измерения равнораспределенного давления жидкостей или газов, но существенно отличаются по конструкции и технологии изготовления.

Точность упругих элементов при изготовлении определяется допусками на рассеивание их упругих характеристик. Величины этих допусков определяются основными требованиями к приборам и составляют 2 - 40%.

Гистерезис представляет собой величину несовпадения характеристик, получаемых при нагружении и разгружении одного и того же упругого элемента. Величины допусков на гистерезис, применяемые в промышленности, составляют 0,05 - 1,5%. В отдельных случаях вместо допусков на гистерезис устанавливают соответствующие допуски на упругое последействие. Остаточные необратимые деформации упругих элементов при испытании их в условиях, аналогичных эксплуатационным, лимитируются особыми техническими требованиями. Отметим, что гистерезис, упругое последействие и остаточные деформации упругих элементов характеризуют степень их стабильности при испытании или эксплуатации. Таким образом, два главных параметра определяют качество упругих элементов - точность и стабильность их упругих характеристик. Последние являются основными параметрами, определяющими качество измерительных приборов и механизмов. Однако из этого не следует, что требования к циклической прочности, герметичности и температурным погрешностям являются второстепенными.