專利名稱：氣體報(bào)警器的制作方法
1、原理簡(jiǎn)單、清晰、明了。當(dāng)氣體膨脹到一定限度時(shí)，會(huì)有一股沖擊力Pg，頂住OA桿的A端，以速度VA把OA桿推到B觸點(diǎn)，然后發(fā)出聲音，就等于報(bào)警，因此設(shè)計(jì)是專門裝在送油的汽車上的，因道路不平，所以在質(zhì)心處裝了個(gè)彈簧，彈簧的設(shè)計(jì)考慮彈跳力PV和重力mg，所以在一般情況下，把彈簧作為靜平衡處理。
2、此機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，可取系桿的轉(zhuǎn)角φ為廣義坐標(biāo)，工作時(shí)有氣體的沖擊力Pg↑，速度VA↑，因道路引起的彈跳力PV，彈簧的拉力PS和托力Pи，還有重力mg，摩擦力略去不計(jì)了。Pи和PV在設(shè)計(jì)彈簧時(shí)已考慮，在下面的計(jì)算過程中也忽略了。
3、與始點(diǎn)和終點(diǎn)位置有關(guān)的有勢(shì)力mg、PS和非保守力Pg，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能與其他形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，若考慮這些轉(zhuǎn)化為其他形式的能量時(shí)，對(duì)總的系統(tǒng)來說，總的能量仍然是守恒的。
4、取水平平衡位置為勢(shì)能的零位置，即當(dāng)φ＝0時(shí)，V＝0，彈簧拉力PS＝kδS，工作時(shí)D的鉛垂位置移動(dòng)為yD＝ (L)/2 ·φ，故對(duì)應(yīng)的重力mg的勢(shì)能V′D＝-mg (L)/2 φ，因?yàn)橹匦摹?，所以為?fù)號(hào)。對(duì)應(yīng)的彈性力PS的勢(shì)能為VS＝0- 1/2 k( (L)/2 φ)2，VS＝- 1/8 kL2φ2，在D′點(diǎn)處的總勢(shì)能力VD′S′＝- 1/2 L·φ·mg- 1/8 kL2φ25、再計(jì)算系統(tǒng)的動(dòng)能T、TB＝O TA＝ 1/2 PgV2A+ 1/2 j。W2，系桿0A繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
φTA＝ 1/2 Pg·L2
2+ 1/2 〔 1/3 mL2〕
2＝ 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
26、根據(jù)E＝T+V＝常量，那么TA+VD＝TB+V′D則 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2+0＝0+〔- 1/2 Lφ·mg- 1/8 kL2φ2〕、1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2＝- 1/2 Lφmg- 1/8 kL2φ2-17、用拉格朗日函數(shù)介此題L＝T-VL＝ 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2-〔- 1/2 Lφ·mg- 1/8 kL2φ2〕＝ 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2+ 1/2 Lφmg+ 1/8 kL2φ2
則PgL2φ″+ 1/3 mL2φ″- 1/2 Lmg- 1/4 kL2φ＝0(PgL2+ 1/3 mL2)φ″- 1/4 kL2φ- 1/2 Lmg＝0-2上式為此系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，再用高等數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來解8、設(shè)PgL2+ 1/3 mL2＝A 則2式為Aφ″- 1/4 kL2φ- 1/2 Lmg＝0-33式為y″＝f(y、y′)型的微分方程，令 (dφ)/(dt) ＝V，則有 (d2φ)/(dt2) ＝ (dV)/(dt) ＝ (dV)/(dφ) · (dφ)/(dt) ＝V (dV)/(dφ) ，代入原方程得A·V (dV)/(dφ) - 1/4 kL2φ- 1/2 mgL＝0即AV (dV)/(dφ) ＝ 1/4 kL2φ+ 1/2 mgL分離變量并積分得
AVdV＝
〔 1/4 kL2φdφ〕+
1/2 mgLdφ 1/2 AV2＝ 1/8 kL2φ2+ 1/2 mgLφ即 1/8 kL2φ2+ 1/2 mgLφ＝ 1/2 (PgL2+ 1/3 mL2)V2-44式即為所求轉(zhuǎn)動(dòng)方程，從而可決定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)
9、再用材料力學(xué)的觀點(diǎn)，求出系桿OA的質(zhì)量m和剛度、強(qiáng)度、系桿OA的彎曲變形是非常重要的，因?yàn)樗苯佑绊懙溅?，也就是直接影響到?bào)警位置和報(bào)警時(shí)間。
Rx＝O，在這里把Pg、PV當(dāng)作靜力，因?yàn)檫@樣Ps就大了，也就是f、θ就最大了，∵PsV＜Psj即fV＜fj，θV＜θj，首先規(guī)定彎矩的符號(hào)，這里撓曲線向下凸出時(shí)，M為正，那么 (d2y)/(d2x) ＝ (M)/(Ej) 則Ejy″＝M＝(Pv+Pg)x+PИ(x- (L)/2 )-(Ps+mg)(x- (L)/2 )此式為撓曲線方程，積分得Ejy′＝ 1/2 x2(Pv+Pg)+ 1/2 x2PИ- 1/2 PИLx-(Ps+mg) 1/2 x2+(Ps+mg) (L)/2 x+C整理得Ejy′＝ 1/2 x2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/2 xL〔Ps+mg-PИ〕+C再積分Ejy＝ 1/6 x3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 Lx2〔Ps+mg-PИ〕+Cx+D當(dāng)x＝0時(shí)，y＝0，y′＝0，則C＝0、D＝0，令x＝L則fmax＝y(tǒng)｜x＝L＝ 1/(Ej) ｛ 1/6 L3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 L3〔Ps+mg-PИ〕｝-1θmax＝y(tǒng)′｜x＝L＝ 1/(Ej) { 1/2 L2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ (L2)/2 〔Ps+mg-PИ〕｝-2則fmax＝ 1/(Ej) ｛ 1/6 L3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 L3〔Ps+mg-PИ〕｝＝0.0002Lθmax＝ 1/(Ej) ｛ 1/2 L2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/2 L2〔Ps+mg-PИ〕｝＝0.001弧度，此兩個(gè)方程可聯(lián)立求介，圖2
10、簡(jiǎn)易圖3側(cè)面為弧形的，這樣到達(dá)觸點(diǎn)時(shí)，就有坡度，不至于撞擊。
11、整個(gè)計(jì)算過程中，符號(hào)要搞清，單位要統(tǒng)一12、在理論報(bào)警位置B要考慮安全系數(shù)n，所以實(shí)際報(bào)警位置是在C觸點(diǎn)，發(fā)出音響。
13、此報(bào)警器若不是裝在行走件上，而是固定在某個(gè)不動(dòng)的地方就把彈簧拿掉，安個(gè)支承點(diǎn)，整個(gè)計(jì)算過程就簡(jiǎn)單多了，這樣就能防患于未然。
14、選用園柱形拉伸彈簧Pg是動(dòng)載荷，但變載的作用次數(shù)и＜103，而變化的幅度不大，所以只進(jìn)行靜強(qiáng)度驗(yàn)算。具體設(shè)計(jì)方法和步驟如下(1)根據(jù)工作情況及具體條件選定材料，并查取其機(jī)械性能數(shù)據(jù)。
(2)選擇彈簧指數(shù)C，通?？扇＝5-8(極限狀態(tài)時(shí)不超出4～16)，并算出補(bǔ)償系數(shù)k值。
(3)根據(jù)安裝空間，考慮預(yù)期的彈簧中徑D2，根據(jù)C值估取彈簧絲直徑d，并由表查取鋼絲的許用應(yīng)力。
(4)試算彈簧絲直徑d1，由公式τ＝k (8CP)/(πd2) ≤〔τ〕可得d1≥1.6pm a xkC［τ ］]]>必須注意如彈簧選用表所列的前三種彈簧絲制造時(shí)，因鋼絲的許用應(yīng)力決定于其σB，而σB是隨鋼絲的直徑變化的;又因式中的〔τ〕是按估取的d值查得的σB計(jì)算得來的。所以此時(shí)由式計(jì)算得的d1值必須與原來估取的d值相比較，若兩者相等或很接近，即可園整為鄰近的標(biāo)準(zhǔn)彈簧絲直徑d，并按D2＝Cd求出D2。若兩者相差較大，則應(yīng)參考計(jì)算結(jié)果，重估d值，再查其σB而計(jì)算〔τ〕，代入式進(jìn)行試算，直至符合后方能計(jì)算D2。選用其他材料時(shí)，因其σB值受彈簧絲直徑變化的影響不大或無關(guān)，故可不受上述限制。
(5)根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)，先用壓縮彈簧的計(jì)算公式n＝ (Gd)/(8Pmaxc3) 入max Pmaxj＝PИ＝Pv-mg然后再用拉伸彈簧的計(jì)算公式n＝ (Gd)/(8(pmax-p0)) max這里Pmaxv＝Pg+Pv-mg＝Psv用這兩個(gè)公式反復(fù)估算(6)求出彈簧的尺寸D，D1，H。并檢查其是否符合安裝要求等。如不符合，則應(yīng)另選有關(guān)參數(shù)(例如C值)重新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)彈簧時(shí)，要考慮到報(bào)警位置時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量能否滿足要求。
15、發(fā)出音響的電路圖4

圖1Pg、Pv沖擊搖桿OA，碰到觸發(fā)器，發(fā)出音響，其中有個(gè)安全系數(shù)。
圖2、是材力3、是搖桿的形狀圖4、觸發(fā)器的電路圖
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的所屬技術(shù)領(lǐng)域是機(jī)械原理、理力、材力、其技術(shù)特征是搖桿。是用接近爆炸的臨界數(shù)值Pg、沖擊搖桿、碰到觸發(fā)器、報(bào)警，Pg必須準(zhǔn)確測(cè)出、可用理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并非是爆炸時(shí)的Pg，而是臨界值、搖桿從起始位置到觸發(fā)器，有個(gè)角度，而且不變形。
2.在Pg確定后，必須準(zhǔn)確計(jì)算φ角，還要加上一個(gè)安全系數(shù)，其特征是一個(gè)銳角。
3.搖桿的剛度必須符合要求，否則會(huì)影響報(bào)警，其特征是fmax＝0.0002l，Qmax＝0.001弧度
4.觸發(fā)器必須靈敏。
全文摘要
該發(fā)明是火災(zāi)防救裝置和設(shè)備，是利用機(jī)械原理研制而成的。用臨界的氣體沖擊力，使搖桿碰到觸點(diǎn)發(fā)出音響，這樣當(dāng)汽油或氣體分子濃度↑時(shí)，即能及時(shí)報(bào)警，就不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)苗頭。其特征是搖桿結(jié)構(gòu)。其用途主要用于油罐車，也可推廣用于壓力容器。
文檔編號(hào)G08B17/04GK1035573SQ8810701
公開日1989年9月13日 申請(qǐng)日期1988年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月7日
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