Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
В механических преобразователях погрешность от гистерезиса создают отклонения присоединения в шарнирах вращающихся звеньев. Рассмотрим расчёт погрешности геометрическим способом на примере синусного двуплечего рычажного преобразователя.
Пример 3.8. Синусный рычажный преобразователь
Требуется определить (рис. 3.33) влияние зазора z в шарнире, образованном отверстием в корпусе 1 и цапфой 2 синусного рычага, на погрешность от гистерезиса преобразователя.
Зазор в шарнире z, необходимый для вращения рычага, приводит к образованию отклонения присоединения , при котором ось цапфы не совпадает с осью отверстия в корпусе :
(3.83)
Причинами возникновения погрешности от гистерезиса является зазор в шарнире и внешнее трение скольжения между сферами рычага и опорными плоскостями входного и выходного звеньев преобразователя. При реверсировании движения входного звена, т.е. при переходе от прямого хода () к обратному () и наоборот, силы трения меняют своё направление на противоположное, вызывая изменение положения подвижных звеньев преобразователя.
Силы трения и , направленные против направления относительного движения подвижного звена, отклоняют внешние действующие силы и на углы трения . При реверсировании движения изменение направления действующих сил составляет угол . Это изменение (без учёта момента трения качения в шарнире) приводит к изменению направления реакции R в шарнире на угол . Изменение направления реакции R заставляет перемещаться центр цапфы подвижного рычага из положения в положение на длину дуги f:
(3.84)
1 – корпус; 2 – цапфа рычага
Рис. 3.33. К расчёту погрешности от гистерезиса синусного двуплечего рычажного преобразователя
Перемещение f центра цапфы вызывает поворот и поступательное смещение подвижного звена, которое создаёт погрешность от гистерезиса .
Для расчёта погрешности необходимо спроектировать смещение f на линии движений входного и выходного звеньев. В рассматриваемом примере можно считать, что смещение f центра цапфы направлено перпендикулярно линии С, которая показывает направление реакции R в шарнире без учёта сил трения.
Тогда
(3.85)
где – углы между направлением С и линиями движения входного и выходного звеньев.
Проекция вызовет поворот подвижного звена – рычага
, (3.86)
где – длина входного плеча синусного рычага,
а проекция – поступательное смещение выходного звена
(3.87)
Поворот рычага на угол ∆α создаёт вторую составляющую погрешности от гистерезиса по выходу
(3.88)
где – длина выходного плеча синусного рычага.
Погрешность от гистерезиса может быть рассчитана по формуле
. (3.89)
Поскольку отношение длин плеч рычагов представляет собой чувствительность
,
то окончательно
. (3.90)
а) интегральный шарнир; б) шарнир на одиночной плоской пружине; в), г) центрально-симметричные крестовые шарниры из плоских пружин;
д – ж) крестовые шарниры из плоских пружин с вынесенным центром;
и)Т - образный шарнир из плоских пружин А и В
Рис. 3.34. Упругие шарниры для вращательного движения звеньев преобразователей (принципиальные схемы)
Таблица 3.8
Упругие шарниры и преобразователи. Формулы для расчёта параметров
Тип шарнира | Формула силовой жёсткости , | Формула предельно допустимого перемещения , мм | ||
Интегральный шарнир (рис. 3.34 а) | где для стали | для стали | ||
Шарнир на одиночной плоской пружине (рис. 3.34 б) | для стали | для стали | ||
Центрально-симметричный крестовый шарнир из двух плоских пружинных ветвей (рис. 3.34 в, г) | для стали | для стали | ||
Крестовый шарнир из двух плоскопружинных ветвей с вынесенным центром (рис. 3.34 д-ж) | где для стали | для стали | ||
Продолжение табл. 3.8 | ||||
Т-образный шарнир из двух плоскопружинных ветвей А и В при (рис. 3.34 и) | для стали | . В качестве предельно допустимого принимается наименьшее значение и ; для стали . | ||
Плоскопружинный параллелограмм без накладок (рис. 3.36 а-в) | для стали при | для стали при | ||
Плоскопружинный параллелограмм с накладками (рис. 3.36 г) | где для стали | для стали при . | ||
Окончание табл. 3.8 | ||||
Интегральный четырёхзвенный параллелограмм (рис. 3.36 д, е) | где для стали | для стали | ||
Основные обозначения: h – толщина пружины (пружин), мм; – минимальная толщина упругой перемычки интегрального шарнира, мм; b – ширина пружины, мм; – суммарная ширина всех пружин подвески (шарниров или упругих перемычек), мм; z – свободная длина пружины, мм; – свободная длина пружин А и В, мм (рис. 3.34 и) – эффективная длина упругой перемычки интегрального шарнира, мм; S – общая длина пружины с накладками; t – длина накладок; r – радиус упругой перемычки; – расстояние между серединами перемычек; – длина интегральной накладки; – расчётное плечо рычага, мм; Е – модуль упругости материала, МПа (для стали ); – допускаемое напряжение изгиба, МПа (для стали 65Г по ГОСТ 2283-79); . | ||||
Суммирование производится с учётом знаков перед составляющими по их влиянию на выходной сигнал. При переходе от прямого хода (сплошные линии) к обратному (пунктирные линии) погрешность от гистерезиса составит
(3.91)
Анализ формул показывает, что погрешность от гистерезиса зависит от зазора в шарнире, чувствительности преобразователя, трения скольжения и не зависит от значения входного сигнала. Погрешность от гистерезиса является постоянной систематической погрешностью преобразователя, но её знак зависит от направлений движений входного звена преобразователя при настройке прибора и при измерении.
С целью уменьшения погрешности от гистерезиса в измерительных преобразователях высокой точности применяются беззазорные упругие шарниры с внутренним трением для вращательного движения звеньев (рис. 3.34) как интегральные (а), в которых роль шарнира выполняет тонкая перемычка в теле звена, так и сборные – из комплекта плоских пружин и накладок (б-и). Формулы для расчёта параметров шарниров [51] приведены в табл. 3.8.
Дата публикования: 2014-11-03; Прочитано: 888 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!