Исследование процесса прокалывания и выявление влияния пере- 44
Download 132.66 Kb. Pdf ko'rish
|
tarjima
|
jc
воздействия возмущающей силы к частоте собствен ных колебаний датчика j а , определяемом следующшя образом: или h <. — — ^ /о, ^1 где: t-^ - период собственных колебаний датчика, 1е - время нарастания нагрузки. Как показано выше, врегля нарастания нагрузки при илаксишль- ной частоте процесса составляет 3,0 мс. Исхода из этого, необхо димо обеспечить минш^льную частоту собственных колебаний датчика и последующих устройств измерительного тракта, соответствующую 1500 ГЦ. Для обеспечения такой частоты собственных колебаний, при принятой из конструктивных соображений схеме крепления и длины упругого элемента, необходимо увеличивать геометрические размеры его поперечного сочения, что резко снижает чувствительность дат чика. Выход из этого положения в применении оптимального материа ла упругого элемента. Рассмотрим влияние тлатериала балки на частоту ее собствен ных колебаний. Для однородного стержня частота собственных коле баний может быть определена по ^ о щ ^ т /3.6/: ^,- а. • \/~1Т , (2.1) - 55 - где; (Zi - коэффициент, характеризующий порядок круговых частот, Е - uojj^Jib упругости материала стержня, Н/м^, Д/ - г/асса стержня, М = УР » кг» V - объем стержня, J^ - масса единицы объегла, кг/м^, 'С - длина стержня, м, У - момент инерции поперечного сечения стержня, м". Как правило, для изготовления чувствительных упругих элементов тензометрических датчиков применяется пружинная сталь. Сравнивл частоты собственных колебании балок, изготовленных из различных г/атериалов: сталь, алюминиевый сплав и магниевый сплав, иглеющих одиншшвое крепление (XL = ОС и одинаковые геометрические раз меры, Из форьлулы (2,1) видно, что собственные частоты ддя каждой балки будут отличаться только величиной, определяемой отношением; R - / Для стали: Р- 5i0 ^, алюминиевый сплав: R = ^> / • /^ , магниевый сплав: 9.' ^,{iO . Как видно, величина R практически постоянна для различных видов материалов, применяемых для изготовления упругих элементов, Частоты собствеьшых колебаний однородных балок практически не за висят от того, из какого матерх^ла они изготовлены. Поэток'у пред почтительней применять для изготовления чувствительных упругих элементов датчиков материал, имеющий низкий модуль упругости. При менение таких материалов позволяет получать высокие частоты собст венных колебаний балок без потери чувствительности. Это обуслов лено тем, что чувствительность упругого элемента прямо пропорцио нальна относительной дефорь(1ации, а согласно закону Гука при оди наковых напршюниях в сечениях относительная деформация больше - 56 - у балок, изготовленных из материала, имеющего низкий модуль упру гости. Исходя из вышесказанного, для изготовления упругого эле мента был выбран магниевый сплав МА5, позволяющий при сохранении одинаковой частоты собственных колебаний датчика повысить его чувствительность в 5 раз, по сравнению с традиционным упругим элементом, изготовленным из стали. Расчет упругого элемента произведен из условия его прочности, а также сохранения линейности показани!! датчика. В соответствии с принятой схемой закрепления рассмотрим нагружение упругого эле мента (рис.2.6). Из ранее приведенных работ /4.22/, известно, что усилие про калывания может достигать З О Н на одну иглу. Поэтому расчет произ веден с учетом возможности действия ш,грузок, вдвое превышающих ранее установленные. ^Максимальный изгибающий момент в сечении упругого элемента равен: о Упругий элемент выполнен в виде балки пршлоугольного сечения высотой fi и шириной i , которая равна 18 мм и выбрана из конструктивных соображений. Допустимое напряжение для тлагниевого сплава \5\ = 400 МПа . Из литературы по измерению не электри ческих величин тензометрическтл методом /3.39, 3.50/ известно, что датчик сохраняет линейность показаний при относительных де формациях, не превышающих 0,3^, что вызывает напряжение в упру гом элементе из ш.гниевого сплава, равное 6^£ = 130 Ш а . Срав нивая Of и [6^] , видно, что ^ ^[^] , поэтоглу за допускаемое напряжение принимаем 5f • Тогдд: i>]/- Т^АГ 6eS Принимаем ft = 3 мм. Частота собственных колебаний датчика - 57 - определялась экспериментально и равна 2800 Гц. Для регистрации процесса прокалывания использовался гальванометр, шяеющий часто ту собственных колебаний, равную 2500 Гц. Тарировка датчика производилась при помощи тарировочного приспособления, создающего нагрузку в месте действия усилия со стороны холста. Приспособление поочередно нагружалось тарировоч- ным усилием. Схема тарировки представлена на рис.2.7. По резуль татам тарировки построен тарировочный график. Точность измерения величины усилия составляет 0,5 Н, Для записи закона движения игл на стенде предусмотрено спе циальное устройство, выполненное в виде консольной балки практи чески равнопрочного сечения с наклеенныгли на нее тензорезистора- ми 2 (рис.2.8). Тензорезисторы наклеены с обеих сторон балки и соединены в полумостовую схеглу. Выводы тензорезисторов подклю чены к разъему. Схема измерения представлена на рис.2.9. При ре гистрации процесса использован усилитель 8-АНЧ и шлейфовый осцил лограф II7H/I. Один конец балки I жестко закреплен на корпусе 3 стенда в кронштейне 4. Другой конец свободно оперт о кулису 5 механизма прокалывания. Во избежание отрыва конца балки от кулисы в процессе работы стенда балка имеет предварительный натяг в край нем верхнем положении кулисы. Для сохранения линейности показаний датчика длина балочки должна в 7-10 раз превышать величину пере мещения кулисы из крайнего верхнего в крайнее южнее положение. Гу^ксимальный ход игл составляет /^ = 20 мм. Тогда принимаем длину балки, равную /, = 170 мм. Штериал балочки - сталь 45, закалка в масле. Из условия не превышения относительного удлинения балки 0,3^, определяем [ff] - бООМПа . Усилие, развиваемое на конце балки при перемещении его на величину S » равно: D- 5^ У/ (2.2) - 59 - УСШШТМЬ 8 А И - 7М ШМЙФОВЫЙ ОСЦШШОГРАФ Рис. 2.9. Схема измерения закона движения движковых игл. Рис. 2.10. Схема тарировки датчика для записи закона движения игл. I - упругий элемент датчика, 2 - кулиса механизма прокалывания, 3 - индикатор. - 60 - где; Е - модуль упругости натериала балки, Н/м^, У - момент инерции сечения, м , но в то же время: rc^i Download 132.66 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|