Реферат: Проектирование датчика

7.5 Расчет внутреннего диаметра.

Из формулы:, выразим r_b

h=r_н -r_b подставим в формулу. В_ε =0,6 - конструктивный коэффициент чувствительности [4 стр.44 рис. 2.6].

,

2ε_l bE (r_n ² -2r_n r_b +r_b ² )= B_ε r_n F+B_ε r_b F

2ε_l bEr_n ² -4ε_l bEr_n r_b +2ε_l bE r_b ² - B_ε r_n F+B_ε r_b F=0

для удобства расчета подставим значения:

2*0,682*10^-3 *8*2,1*10¹¹ *20² -4*0,682*10^-3 *8*2,1*10¹¹ *20r_b +2*0,682*10^-3 *8*2,1*10¹¹ r_b ² -0,6*20F+0.6*r_b F=0

2.29*10⁹ r_b ² +(0.6F-9.167*10¹⁰ )r_b +9.167*10¹¹ *12F=0

так например для F=100 Н

r_b100 ≈18.79

результаты остальных значений занесены в таблицу 1.

7.6 Расчет толщины упругого элемента

h=r_n -r_b

так например для F=100 Н

h₁₀₀ =20-18,79=1,21

результаты остальных значений сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

F,Н	rn, мм	rb, мм	h,мм	zo, мм	f0, кГц	γl
100	20	18,79	1,21	13,05	5,12	9,44*10-5
200	20	18,02	1,98	18,71	6,55	5,77*10-5
500	20	17,53	2,47	18,14	9,15	2,96*10-5
1000	20	16,93	3,07	17,61	11,90	1,75*10-5
2000	20	15,54	4,46	16,99	15,52	1,03*10-5

Как видно из таблицы 1 наименьшая толщина упругого элемента составляет 2,91 мм, что технологически выполнимо, а наибольшая 7,02 мм, что приводит к несколько завышенному отношению h/z_{o .} Это свидетельствует о повышенной погрешности расчета, но на работоспособность и его характеристики такая погрешность не влияет. Поэтому данные расчета принимаются.

8. РАСЧЕТ ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА ДАТЧИКА.

Частотный диапазон работы датчика полностью определяется его собственной частотой. Чем выше частота, тем шире частотный диапазон работы датчика работы датчика и тем меньше влияние вибрации ускорения на его работоспособность. В разрабатываемом датчике можно считать, что жесткость в основном определяется жесткостью УЭ, и собственная частота датчика равняется собственной частоте УЭ.

Для кольца согласно [1 стр.58] при малых массах: , где

h- толщина кольца

ρ-плотность материала УЭ

Е- модуль упругости материала УЭ

Для этого датчика при заданном частотном диапазоне работы будет наибольшая амплитудно-частотная погрешность, т.к. в датчик не предполагается вводить дополнительное демпфирование, а степень успокоения обусловленная внутренним трением в УЭ мала то для расчета воспользуемся формулой:[1 стр.58], где β - степень успокоения, ∆f - частота частотного диапазона измерения.

9. КОНСТРУИРОВАНИЕ ДАТЧИКА.

9.1 Конструирование упругого элемента.

От конструирования упругого элемента зависит конструкция датчика. Поэтому конструирование датчика начнем с конструирования УЭ. Ранее был рассчитан УЭ и получены его размеры, которые позволяют определиться с конструкцией упругого элемента.

С целью унификации ранее задались d_н =const=41, т.к. он является наиболее трудным для изготовления. В местах сочленения поверхностей могут возникнуть большие термические напряжения, способные вызвать трещины при термообработке УЭ. Поэтому соединим наружную поверхность и поверхность жестких участков плавным радиусом (радиусом сопряжения), примем его равным 2 мм.