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        淺談儀表彈性元件的特性與應(yīng)用

        2019-09-21 01:28:40袁博
        中小企業(yè)管理與科技 2019年23期
        關(guān)鍵詞:彈性元件后效游絲

        袁博

        (西儀股份有限公司,西安710082)

        1 彈性元件的分類

        ①力彈簧。力彈簧受力變形,貯存機(jī)械能;恢復(fù)彈性變形時,釋放機(jī)械能,驅(qū)使機(jī)構(gòu)運(yùn)動,如發(fā)條、各種復(fù)位彈簧等[1]。

        ②測量彈簧。測量彈簧是測量儀表中的敏感元件,常用于測量流體壓力、集中力、力矩、振東和其他物理量,如儀表的游絲,將力矩轉(zhuǎn)換成指針的轉(zhuǎn)角。這類彈性元件是儀表的關(guān)鍵零件,其性能直接影響儀表的工作質(zhì)量,因此,從設(shè)計(jì)、制造到安裝、調(diào)試、使用都有較高的要求。

        ③彈性聯(lián)系彈簧。彈性聯(lián)系彈簧可將需要聯(lián)接的構(gòu)件聯(lián)接成整體,例如減震器的彈簧、彈性支承和導(dǎo)軌的彈簧、彈性聯(lián)軸器的彈簧等[2]。

        2 彈性元件的特點(diǎn)

        ①彈性元件受力與彈性變形之間有確定的規(guī)律,而與彈性元件的空間位置無關(guān);

        ②彈性元件能貯存機(jī)械能;

        ③彈性元件占據(jù)空間尺寸小。

        3 彈性誤差

        實(shí)踐證明:即使尺寸和形狀制造很準(zhǔn)確的彈性元件,工作時其實(shí)際特性曲線與理論特性曲線也不完全一致。主要原因是存在彈性誤差,彈性誤差的影響對于一般用途的彈性元件不用考慮,而對于測量彈性元件,彈性誤差直接影響儀表的精度,因而是衡量測量彈性元件的重要的質(zhì)量指標(biāo)[3]。

        產(chǎn)生彈性誤差的主要因素是:材料的彈性滯后、材料的彈性后效、溫度對材料彈性的影響及材料的微觀結(jié)構(gòu)缺陷等。以下對材料的彈性滯后和彈性后效作出論述。

        3.1 材料的彈性滯后

        彈性元件加載特性曲線和減載特性曲線不一致的現(xiàn)象,稱為彈性滯后。兩特性曲線圍成的封閉曲線稱為彈性滯后回線,如圖1所示。

        圖1

        彈性滯后現(xiàn)象說明,外力對彈性元件做的功,在它恢復(fù)原狀時,并未全部釋放出來,有一小部分被材料的內(nèi)摩擦消耗了。

        3.2 材料的彈性后效

        彈性元件的變形落后于作用力的現(xiàn)象,稱為彈性后效。如圖2所示,彈性元件受力P 作用,不能立即產(chǎn)生相應(yīng)的變形量BD,而是先產(chǎn)生變形量AD,經(jīng)過一定時間,繼續(xù)產(chǎn)生變形量AB。減載時也存在同樣現(xiàn)象,AB、OC 代表彈性后效誤差。

        圖2

        彈性后效現(xiàn)象說明,材料受力后產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形需要一定的時間。對不同的彈性元件,可從幾分鐘到幾十小時,彈性后效降低了彈性元件的動態(tài)性能。

        彈性滯后和彈性后效是彈性材料的固有特性,它降低了彈性元件的質(zhì)量,是精密彈性元件所不希望的。

        4 工作中使用的彈性元件——游絲

        游絲的結(jié)構(gòu):游絲通常是用金屬薄帶制成的具有阿基米德螺線形狀的彈性元件,如圖3所示。

        圖3

        游絲是儀表中常見的測量元件,對游絲有很高的要求:有良好的線性特性,有穩(wěn)定的彈性,殘余變形量要小。游絲的殘余變形量與應(yīng)力有關(guān),應(yīng)控制游絲中的應(yīng)力不過大。為滿足上述要求,應(yīng)合理選擇游絲及安全系數(shù),制定合理的制作工藝。

        游絲的工作原理:游絲工作時,通常是內(nèi)端固定在轉(zhuǎn)動軸上,外端固定在基體上。游絲內(nèi)端置于套環(huán)端面的槽中,然后沖鉚,使槽閉合夾緊游絲,如圖4、圖5、圖6所示。使用游絲作測量元件的儀表,為了保證儀表在測量前指針位于零位,要求游絲相對標(biāo)尺的位置是可調(diào)節(jié)的。

        5 結(jié)語

        在日常工作和生活中,我們會遇到很多類似的彈性元件,本文僅就彈性元件的特性和個別應(yīng)用的實(shí)例簡單作以介紹。

        圖4

        圖5

        圖6

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