Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Соловьев А.И. Проектирование механизмов приборов и аппаратов

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.95 Mб
Скачать

креплена шестерня 6 сектора 13 устанавливающего устройства и кулачки 8 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.

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ