Конструирование устройства для измерения углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ты должны иметь особо малую жесткость, их изготавливают из неметаллических материалов: кварца, резины, пластмасс, модуль упругости которых значительно меньше, чем у металлов [5].
К механическим свойствам материалов относятся:
1)предел пропорциональности (sпц);
2)предел прочности (sпч);
)предел точности (sТ);
)предел упругости (sуп);
)предел выносливости (предел усталости);
)пластическое течение материала (ползучесть).
К основным свойствам материалов относятся:
1)упругая характеристика;
2)жесткость;
)чувствительность.
Упругая характеристика - это зависимость между перемещением l определенной точки упругого элемента и величиной нагрузки р. Упругая характеристика является основным показателем свойств упругих элементов.
Отклонения от линейной зависимости между нагрузкой и перемещением оцениваются величиной нелинейности характеристики. Нелинейностью h называется наибольшее отклонение ?макс действительной характеристики от линейной, отнесенное к наибольшему перемещению lмакс упругого элемента и выраженное в процентах:
h = ?макс / lмакс 100%. (8)
?макс = lл - l. (9)
где lл - перемещение, соответствующее линейной характеристике, м;
l - действительное перемещение упругого элемента, м.
Важное свойство упругого элемента - его жесткость, которая представляет собой отношение нагрузки р к соответствующему перемещению l:
k = p / l. (10)
Чувствительность - величина, обратная жесткости, равная отношению перемещения к нагрузке:
s = l / р. (11)
Жёсткость показывает, какую нагрузку следует приложить к упругому элементу, чтобы вызвать перемещение на одну единицу. Чувствительность же численно равная перемещению, совершаемому упругим элементом под действием единичной нагрузки.
Перестановочное или тяговое усилие - это способность упругого элемента преодолевать сопротивление со стороны прибора. Способность манометрического элемента развивать перестановочную силу удобно характеризовать удельной тяговой силой Q / Р , соответствующей единице давления.
Так как удельная тяговая сила Р имеет размерность площади, то принято представлять её в виде так называемой эффективной площади:
Fэф = DQ / DР. (12)
Для правильно спроектированного упругого элемента наибольшее рабочее напряжение не должно превышать:
smax = sпр / n, (13)
где n - коэффициент запаса;
sпр - предельное напряжение.
n = sуп / smax, (14)
где sуп - предел упругости.
Коэффициент запаса по текучести:
nT = sT / smax , (15)
где sT - предел текучести.
Коэффициент запаса по устойчивости:
nуст = sкр / smax. (16)
где sкр - критическое напряжение.
Если упругий элемент работает при переменных напряжениях, то он должен иметь необходимый коэффициент запаса по выносливости:
smax [s], (17)
где [s] - допустимое напряжение:
[s] = sT / nT = sпч / nпч. (18)
1.5.3 Погрешности чувствительности упругого элемента.
Погрешности упругого элемента прежде всего определяются свойствами материала. Например, даже для элементов из лучших сортов упругих материалов погрешность от гистерезиса составляет 0.2 - 0.05 %.
Гистерезис упругого элемента проявляется в несовпадении величин перемещений при прямом и обратном ходе упругого элемента. Величина гистерезиса определяется как наибольшая разность Г между перемещениями при одинаковой нагрузке при прямом и обратном ходе, отнесенная к наибольшему перемещению упругого элемента.
Поскольку возникновение заметных пластичных деформаций измеряемых упругих элементов недопустимо, значение рабочих напряжений s в них должно быть всегда оставаться меньше sдоп.
В условиях переменной температуры изменение модуля упругости материала и линейных размеров упругого элемента приводят к температурным погрешностям элемента.
Зависимость модуля упругости от температуры:
Et = Eo ( l - gEt ). (19)
Относительная температурная погрешность ht упругого элемента равна:
ht = Dlt / l, (20)
где Dlt - температурное изменение перемещения упругого элемента.
Перемещение упругого элемента постоянной жесткости:
l = p / k = p / cE, (21)
где с - коэффициент пропорциональности;
Е - модуль упругости материала.
Относительная температурная погрешность упругого элемента постоянной жесткости:
ht = gEt . (22)
1.6 Индуктивные преобразователи
Индуктивный преобразователь представляет собой катушку индуктивности (дроссель), полное сопротивление которой изменяется при взаимном относительном перемещении элементов магнитопровода. Имеются две группы преобразователей: c изменяющейся индуктивностью и с изменяющимся активным сопротивлением.
Пример схемы преобразователя первой группы показан на рисунке 4, а. Преобразователь состоит из П-образного магнитопровода 1, на котором размещена катушка 2, и подвижного якоря 3. При перемещении якоря изменяется длина воздушного зазора и, следовательно, магнитное сопротивление, что вызывает изменение индуктивности дросселя.
Другая широко используемая модификация (плунжерный преобразователь) показана на рисунке 4, б. Преобразователь представляет собой катушку, из которой может выдвигаться ферромагнитный сердечник (плунжер). При среднем положении плунжера индуктивность максимальна [10].
Схема преобразователя ?/p>