Материал: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов

Ш S) в)

Рис. 19.2. К расчету напряжении в мембранах реле Р-ЗН в режимах: а) повто­ рения; б) отрицания; в) переключения.

уменьшать перепад давлений Др и радиус заделкп мембра­ ны в корпусе и увеличивать толщину б мембраны и коэф­ фициент к. Необходимо, однако, иметь в виду, что с уве­ личением к и б растет жесткость (см. уравнение (5.13)).

С помощью формулы (19.5) произведем ориентировоч­ ную оценку напряжений от перепада давлений на мембра­

Изменение знака перепада и, следовательно, прохлопывание имеет место только на средней мембране при изменении

*) Поскольку предполагается, что мембраны приработаны и имеют гофр, обеспечивающий отсутствие напряжений от рабочих перемещений жесткого центра.

ния при любой схеме включения реле — на нижней мем­

29,18 кгс/см2.

Для гибких мембран при больших перемещениях (с ^> ^> 0) и для негибких мембран выражения для напряжений в периметрах заделки записываются с помощью уравнений

Принимая, что упругая сила Fc (см. уравнение (5.11)) рас­ пределяется поровну между периметром заделки в корпусе и жестком центре, для соответствующих напряжений по­ лучим:

*) Строго говоря, в местах заделки толщина мембраны меньше вследствие деформации во время сборки при стягивании шайб кор­ пуса и жесткого центра и иэ-за растяжения нитей мембраны при

отклонении h от плоскости ее закрепления в корпусе ^степень рас­

тяжения зависит от коэффициента

Лh

17 Е. в. ФУДИМ

498 П Р И Л О Ж Е Н И Е

в зависимости от характера" действующих в мембране нап­ ряжений по одному из уравнений (5.12)—(5.17).

Сравнивая полученные выражения с выражениями (19.4) и (19.5), замечаем, что как и в случае гибких мембран в малых перемещениях, здесь напряжения в заделке в жестком центре больше, чем в заделке в корпусе.

При креплении мембран посредством их зажатия двумя плоскими деталями усилия в поверхностях закрепления в сильной мере сказываются на работе мембран. Для неме­ таллических эластичных мембран причина этого в их по­ датливости и больших величинах усилий затяжки, опре­ деляемых требованиями герметизации и в ряде известных устройств значительно превышающих усилия, необходимые для закрепления мембран. В результате мембраны заметно деформируются (в резинотканевых мембранах, например, выдавливается слой резины, и чтобы снизить влияние этой деформации, в ряде устройств приходится делать пазы в крепящих деталях для «приема»^выдавливаемого объема) и претерпевают значительные постоянно действующие напряжения сжатия:

где Fc — усилие затяжки, приложенное при сборке устрой­ ства; Sc — поверхность закрепления мембраны.

Запишем уравнения для времени наработки на отказ эластичной мембраны.

При низких частотах изменения знака перепада мемб­ рана преобладающее количество времени находится в ста­ тике, прохлопывания не приводят к нагреву мембран в местах изгиба, в связи с чем разрушающие влияния напря­ жения и прохлопывания могут быть приняты взаимно не­ зависимыми. При высоких частотах, когда суммарное вре­ мя изменения давления и перемещения мембраны соизмери­ мое периодом прохлопываний, модуль перепада давлений заметно снижается с частотой и наряду с этим частые перегибы сказываются на температуре и свойствах мемб­ раны, что приводит к необходимости рассмотрения совмес­ тного влияния напряжения и частоты перегибов мембран.

t

разности давлений при напряжении сжатия а с от усилия затяжки (превышение 2 вызывает разрушение^мембраны); М = М (/) — величина, характеризующая прочность мем­ браны к прохлопываниям с низкой частотой (количество прохлопываний при низкой частоте, вызывающее разруше­ ние мембраны при отсутствии других разрушающих фак­ торов); Тс — время, за которое мембрана разрушается только в результате старения под влиянием химического, теплового и других взаимодействий с окружающей средой; °"Р (t) — мгновенная величина напряжения от воздействия разности давлений в мембране; / (t) — частота прохлопы­ ваний, равная в большинстве случаев частоте перекладок управляющего узла, то при низкой рабочей частоте вре­ мя наработки на отказ (время работы мембраны до ее разрушения) при воздействии только одного из разру­ шающих факторов будет определяться из следующих уравнений:

В рабочих условиях, когда в одно и то же время дейст­ вуют все разрушающие факторы, время t наработки мемб­ раны на отказ при отсутствии взаимовлияния определяется из уравнения:

"-• Для'средних или неизменных в процессе работы напря­

17*