 
        
        книги из ГПНТБ / Соловьев А.И. Проектирование механизмов приборов и аппаратов
.pdfкреплена шестерня 6 сектора 13 устанавливающего устройства и кулачки 8 'и 9 контактных групп 10 и 7.
Сектор устанавливающего устройства одновременно выполняет
| функции ограничителя угла поворота картушки, а | следовательно, | 
| и кулачков, управляющих через контактные группы | питанием при | 
водного двигателя регулируемой по параметру скорости механиче ской системы.
Рис. 69
Картушка устанавливается в исходное положение силами упру гости пружин 12 и И уже при снижении скорости вращения посто янного магнита на 25—30%. Ограничение утла поворота картушки осуществляется неподвижным штырем 14, введенным в паз сек тора 13. Предельное значение угла поворота картушки равно 180°. Механизм реле помещен Б пыленепроницаемый силуминовый корпус.
Для увеличения магнитной проницаемости часть корпуса, охва тывающая картушку, изготавливается из серого чугуна.
Техническая характеристика реле: диапазон контролируемой скорости 20—800 об/мин; минимальное и максимальное значение скорости вала слежения без редуктора 200—800 об/мин; мощность, расходуемая механизмом реле 75 вт; допустимый ток контактных групп За; габариты реле 160X130X110 мм; >вес реле 2,21 кГ.
Расчет магнитодвижущего узла реле скорости ведется по сле дующей схеме.
1. Электродвижущая сила, возбуждаемая в картушке,
| 
 | 9 = ~ B l D n - 1 0 - 8 , | (285) | 
| где В — магнитная индукция, гс; | 
 | |
| I — длина полюсов магнита по образующей | цилиндра, см; | |
| D — диаметр | магнита, см; | 
 | 
| п — скорость | вращения магнита, об/мин. | 
 | 
2. Наводимый йод каждым из полюсов магнита ток
| 
 | 
 | 
 | I = | к р , | 
 | (286) | |
| где | б — толщина стенки картушки, см; | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | к — коэффициент | геометрии | контуров | тока и | распределения | ||
| 
 | плотности тока, в приближенных расчетах | принимаемый | |||||
| 
 | равным единице; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | р—-удельное электрическое сопротивление материала картуш | ||||||
| 
 | ки, ом • см21см. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 3. Окружная сила | картушки | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | P = _ 5 I L . | 
 | 
 | (287) | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 9810 | 
 | V | ' | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 4. Вращающий момент | картушки | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | M = PDX, | 
 | 
 | (288) | |
| где | К — число пар полюсов постоянного магнита. | 
 | 
 | ||||
| 
 | 5. Угол отклонения | картушки | при наличии связанной с ее осью | ||||
| спиральной пружины | (см. рис. 68, а) | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | Ф = | 
 | — п-Ю~8 , | (289) | |||
| 
 | Т | 15 | 9810k pEbh3 | 
 | v | ' | |
| где | L,b, h — выпрямленная длина и размеры сечения пружины; | ||||||
| 
 | Е — модуль упругости материала | пружины. | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 3. Реле | времени | 
 | 
 | 
 | |
Реле времени, срабатывающее по истечении некоторого времени с момента воздействия напряжения на воспринимаемую систему реле, именуемое «выдержкой времени», работает следующим об разом.
При включении напряжения на обмотку катушки 2 электромаг нита (рис. 70) якорь, снабженный червяком 4', воздействует на ше стерню 4, жестко связанную с поводком 3. Последний закручивает спиральную пружину 5, поворачивающую главный вал 7 с шестер ней б привода анкерного механизма 17, стабилизирующего скорость вращения вала.
На валу 7 укреплен кулачок 8, поворот которого с выдержкой времени 0,1—0,15 сек замыкает контакты 15, 16.
При дальнейшем вращении вала 7 укрепленный на нем контакт ный рычаг 14 контактами 13 соприкасается с неподвижным кон тактным штифтом 12, в течение 0,3—0,4 сек по пазу скобы 11 дохо1 дит до контактного штифта 10 и останавливается ограничителем 9.
| 
 | 
 | 
 | 
 | Реле имеет три пары кон | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | тактов: мгновенные 15, 16 и | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | скользящие | 13 | и | 10 | с | вы | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | держкой | времени, | 
 | опреде | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ляемой | положением | 
 | кон | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | тактных штифтов 10 и 12 от | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | носительно | 
 | шкалы | времени, | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | нанесенной | 
 | на | скобе | 11. | 
 | •. | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | Контакты | 10 | и | 12 уста | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | навливаются вручную на за | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | данное | время | в | возможном | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | интервале | 0,25—4 | сек. | На | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | грузочная | способность | кон | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | тактов | реле | составляет | 1 | а. | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | При снятии | напряжения | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | с обмотки реле якорь соле | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ноидной катушки 2 под воз | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | действием | 
 | витой | 
 | кониче | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ской | пружины | 1 | 
 | возвра | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | щает | всю | 
 | подвижную | си | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | стему реле в исходное поло | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | жение. Время | обратного | хо | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | да механизма реле не долж | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | но превышать | 0,1 сек. | 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | Обмотка | реле | рассчита | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | на на кратковременное вклю | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | чение | напряжения | 
 | ПО | и | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 220 в постоянного | тока. | 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | Расчет | механизма | реле | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | выполняется | по | следующей | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | схеме. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 1. Уравнение | движения | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | механизма | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | Рис. 70 | 
 | > М, + | М п + | Мт , | (290) | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||
| где | Мй , М п М„. Мт | —соответственно | моменты сил катушки 2, инер | ||||||||||
| 
 | 
 | ции подвижной системы, упругости пружи | |||||||||||
| 
 | 
 | ны 5 | трения | в подвижных | сопряжениях | ||||||||
| 
 | 
 | звеньев. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 2. Момент сил | инерции | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | | М, = U, | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | (291) | ||
| где | I — приведенный момент инерции подвижной системы | реле; | 
 | ||||||||||
| 
 | в — угловое ускорение | вала 7. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | При вычислении приведенного момента инерции I | собственный | |||||||||||
| момент инерции анкера | I А | находится из выражения периода | коле | ||||||
| баний | Т [34] | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 1А = | Т | ^ , | 
 | . | (292) | 
| где | МХк — момент ходового колеса; | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | Ф | —-угол поворота | анкера. | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ! . = - £ - . | ' | • | ( И З , | ||
| где | п | и z x — число оборотов и число зубьев | храпового колеса. | ||||||
| 
 | При угловой скорости | анкера | со его число | оборотов | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | п л = - | ^ . | 
 | 
 | (294) | ||
| 
 | Следовательно, | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | Т = | 
 | , | 
 | 
 | (295) | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 2? | 
 | 
 | (296) | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | ш = | _ | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Т | 
 | 
 | 
 | 
| где | ср — угол поворота | анкера | (ф г^ОЛ'*1?); | 
 | 
 | ||||
| 
 | Т — период колебаний анкера. | 
 | 
 | 
 | |||||
| Пусть | со = 4,4 '/се/с; zx | = | 44. Тогда | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | Т = | 2-3,14 | _ | Q | сек; | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 4,4-44 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | ш А | = | 2-0,169 | , Л . | , | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 0,325 | =1,04 | сек-1. | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | Среднее значение углового ускорения | анкера | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ta | 
 | 
 | (297) | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
где фА и — угол и время поворота анкера. Время движения контактного рычага 14
| 
 | ta = t - t м ? > | (298) | 
| где t | —время движения по шкале времени | (например, 4 сек); | 
| tM r | —мгновенное время (0,1—0,15 сек). | 
 | 
3.Момент сил упругости спиральной пружины определяется по выражению, приведенному в работах [34; 50; 51; 52].
4.Момент трения используемой здесь шариковой опоры
| М т | = ^ | QuR, | (299) | 
| где Q—.нагрузка, воспринимаемая | одной | опорой; | |
| ц — коэффициент трения | качения. | 
 | |
| где | Ец и | Е щ — м о д у л ь | упругости цапфы вала и шарика; | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | г — радиус | шарика | (0,1; 0,18; | 0,3; 0,5; | 0,75 | мм). | 
 | ||||
| 5. Усилие конической возвращающей пружины 5 | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | 
 | 
 | Р = | 
 | — | 
 | , | 
 | 
 | (301) | ||
| где | 
 | G — модуль | упругости | второго | рода | пружинной | стали | |||||
| 
 | 
 | 
 | УЗА (ГОСТ 1435—54), равный 8-Ю3 | кГ/см2; | 
 | |||||||
| 
 | 
 | d — диаметр проволоки; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | /. — осадка | пружины; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | п — число витков пружины; | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| При | Di и D2 | — средние диаметры | крайних | витков пружины. | сила | |||||||
| d = | 3 | мм; л = 85 | мм; | п = | 
 | 9; | D| = 36 мм; | D2 = | 20 мм | |||
| Р = | 0,16кГ. | 
 | 
 | 
 | 
 | электромагнита 2, | 
 | |||||
| 6. Сила, | действующая на | якорь | 
 | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | P1 | = | ^ | + | P i | 
 | 
 | 
 | (302) | 
где М е — вращающий момент шестерни 4; г —радиус начальной окружности шестерни 4 (г = 4 мм);
Р—сила пружины 1.
7.Расчет электррмагнита 2. Осевая сила якоря
| Pi = С ^j- | , | (303) | 
| где С-—постоянная, принимаемая равной 11-Ю- 3 | кГ/см; | |
| W — количество ампер-витков; | 
 | 
 | 
| S — площадь поперечного сечения | сердечника; | 
 | 
| / — длина сердечника. | 
 | 
 | 
| W = Щ | 
 | (304) | 
при Pi —0,61 кГ; 1 = 28 мм; S = 2 см2; W = 78 ампер-витков. Количество витков провода катушки 2
| 
 | 
 | и = | n0 F, | » | (305) | 
| где | По — число витков, приходящееся | на единицу площади окна ка | |||
| 
 | тушки; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | F — площадь окна катушки. | 
 | 
 | в/см2. | |
| 
 | Для провода марки ПЭЛ-0,2 | принимается п 0 = 1720 | |||
| 
 | Площадь окна катушки | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | F = | LH, | 
 | (306) | 
| где | L — длина | катушки; | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | Н — высота | катушки. | 
 | 
 | 
 | 
Ток, проходящий через обмотку реле.
| где к — коэффициент | запаса | ампер-витков (к = 2), | 
| при W == 150 ав; п = | 3800, I = | 46 а. | 
4. Импульсный датчик расхода жидкости
Импульсный счетный механизм применяется для дистанционной регистрации расхода жидкости в различных стационарных уста новках.
Жидкость, расход которой необходимо контролировать, предва рительно поступает в гидромотор, имеющий четыре попарно, запол няющихся цилиндра. Внутри цилиндров помещены поршни, штоки которых шарнирно связаны с качающимся диском, который в свою очередь коленчатой передачей соединен с валом гидромотора.
| Поступая | в первые два цилиндра, жидкость поворачивает диск, | 
| а тот — вал | гидромотора. После заполнения первой пары цилинд | 
ров начинается заполнение второй пары. Полный цикл заполнения гидромотора соответствует.одному обороту его вала. С этим валом гидромотора связан регистрирующий механизм, установленный не посредственно в головке гидромотора [12].
Для регистрации расхода жидкости на расстоянии обороты ва ла гидромотора преобразуются в электрическую величину. С этой целью в головке гидромотора устанавливается индукционный дат чик типа датчика, используемого в приборе, показанном на рис. 6. Сердечник датчика укрепляется на валу гидромотора. При враще нии вала меняется величина магнитного сопротивления воздушного зазора, а вместе с тем и величина тока в обмотке соленоида, сер дечник которого серьгой шарнирно связан с рычагом / (рис. 71)
ведущей собачки 3, поджимаемой плоской пружиной 2 к храповому колесу 11.
При поступлении импульса на обмотку соленоида-храповое ко лесо поворачивается на один зуб и при снятии импульса удержи вается в таком положении верхней стопорящей собачкой 4.
Вращение храпового колеса через зубчатую передачу, образо ванную цилиндрическими шестернями 5, 6, 9, передается первому ролику 5 и через шестизубые трибы 7 — последующим счетным ро ликам [34].
7
1
і
Рис. 71
Одна треть оборота триба соответствует одной десятой оборота ролика. Ролики и кинематически связанные с ними трибы свободно вращаются на оси, неподвижно закрепленной в боковых платах 10.
При расчете счетного механизма предполагают равномерность подачи жидкости гидромртором.
Передаточное отношение от храпового колеса 11 к ролику 8
| 1*Р = ^ , | (308) | 
| Пр | 
 | 
| где пх и пр — соответственно | скорости вращения храпового колеса | |
| и роликов, | обjмин. | |
| Пусть через гидромотор | в | 1 ч проходит х литров жидкости. Че- | 
тире гидроцилиндра в течение одного оборота вала пропускают х { литров жидкости; следовательно, скорость вала гидромотора
| пв | = — — об'мин. | (309) | 
| 
 | 60xt | 
 | 
Храповое колесо имеет десять зубьев и за один импульс электро магнита поворачивается на одну десятую оборота
| пх = 0,Ш„. | (310) | 
Поскольку в течение 1 ч через гидромотор проходит х литров жидкости, а первый ролик 8 счетного механизма регистрирует де сятые доли оборота, то он вместе с сидящей на нем шестерней 9
| имеет скорость вращения | 
 | об/мин. | 
 | 
| Тогда | 
 | 
 | 
 | 
| i s p | = | x - l 0 - 1 . | (311) | 
| Таким образом, | 
 | 
 | 
 | 
| 1х р = х -10-1 | = is- i s - ^ | і ї _ , | |
| где z5 , z6, z9 — числа зубьев шестерен 5, 6, | 9. | ||
| Кулачковый счетный узел | [50] обычно | конструируется по одно | |
му из известных прототипов и последующему расчету не подвер гается.
5. Реле давления
Реле давления типа РД-5 используется для фреона, воды, воз духа и других неагрессивных жидкостей и газов. Основное приме нение этого реле в холодильных установках для автоматического регулирования степени охлаждения. Хранить и эксплуатировать ре ле данного типа можно в атмосферных условиях с относительной влажностью воздуха, не превышающей 75%.
Реле РД-5 представляет собою пневмоэлектрический преобразо ватель давления, воспринимаемого сильфоном 1 (рис. 72, а) в пе ремещение электрических контактов, управляющих током сети пи тания приводного электродвигателя.
Осевое перемещение днища сильфона 1, а вместе с ним и иглы 2, воспринимается коленчатым рычагом 8, поворачивающимся при этом вокруг оси .3. Контакт иглы 2 и рычага 8 поддерживается ци линдрической пружиной 4.
Конец рычага 8 через цилиндрическую пружину 7 воздействует
на коленчатый рычаг 5, шарнирно-связаннын с поводком 6'. Рычаг5 отжимает планку 9 и размыкает контакты 10.
Чувствительным элементом датчика является сильфом 1. пред ставляющий собою тонкостенную гофрированную трубку! Вообще же сильфоны выполняются сплошными (цельнотянутыми) или свар ными, составленными из отдельных мембран — круглых пластин кольцевыми гофрами [6].
Изготавливаются сильфоны из сплава БрБ-2 с модулем упру гости Е = 1,35 -104 кГ/мм2 при коэффициенте Пуассона (.1 = 0,3.
| Расчет датчика. | 1. Жесткость | сильфона | / | ||
| 
 | 
 | С с = ^ | , | 
 | (312) | 
| где Р | —давление, | воспринимаемое | сильфоном, атм; | ||
| F3 —эффективная площадь поперечного | сечения сильфона; | ||||
| X | — осевая осадка сильфона. | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | ^ | ^ | - J , | (313) | 
где R„ и Ra — соответственно наружный и внутренний радиусы диаметрального сечения сильфона.
2. Необходимое и достаточное число гофр сильфона
| 
 | 
 | 
 | 
 | Eh ( А " + в о | ~ | ) | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | n = | —^ (I-,u-2)CcЬ > _ \ | 
 | (314) | ||
| где | h — толщина материала сильфона, | мм; | 
 | |||||
| А 0 и Во—коэффициенты, зависящие | от отношения радиуса за | |||||||
| 
 | 
 | кругления гофра г к внешнему радиусу диаметраль | ||||||
| 
 | 
 | ного сечения сильфона | R a | [2]. | 
 | 
 | ||
| 3. Проверка прочности сильфона производится по касательным | ||||||||
| напряжениям | тв | и т„, возникающим | на | внешних и внутренних из | ||||
| гибах гофр: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | B p E W | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 2nRs | 
 | 
 | 
 | (315) | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | BpEhX | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 2nR„3 < | Ми, | 
 | 
 | |
| где | Bp —табличный коэффициент {2], зависящий | от отно | ||||||
| 
 | 
 | 
 | шения | наружного | RH | К внутреннему RB | радиусу | |
| 
 | 
 | 
 | сечения | сильфона; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| [т]в | и [т]н | —допускаемые, напряжения, | принимаемые | равны | ||||
| 
 | 
 | 
 | ми 130 | кГ/см2. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 4. Усилие, воспринимаемое пружиной 4, | 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | Рп = Сп *п | 
 | 
 | (316) | |
| где Сп —жесткость пружины; | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| Яп | — осадка | пружины. | 
 | ОВС | с модулем упругости | |||
| 5. Материал | пружины — проволока | |||||||
| G = 8 , M 0 3 | кҐ/мм2. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
