【正文】 金屬導(dǎo)體的電阻值可用式 表示： SLR ?? 式（ ） 式中：ρ —— 金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω178。 32 圖 62幾種彈性元件和應(yīng)變式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)及電橋式測量電路示意圖。 應(yīng)變式壓力傳感器所用彈性元件可根據(jù)被測介質(zhì)和測量范圍的不同而采用各種型式，常見有圓膜片、彈性梁、應(yīng)變筒等。粘貼式應(yīng)變壓力計可采用 2 或 4 個特性相同的應(yīng)變元件，粘貼在彈性元件的適當(dāng)位置上，并分別接入電橋的橋臂，則電橋輸出信號可以反映被測壓力的大小。由于上述優(yōu)點(diǎn)，它已逐漸取代絲式應(yīng)變片。 箔式應(yīng)變片的敏感柵是用厚度為 ～ 、腐蝕等工藝制成的。敏感柵一般采用直徑 ～ 的金屬絲，用粘合劑固定在厚 ～ 的紙或膠膜基底上。如圖 61 所 示。金屬材料的 K值約為 2～ 6，半導(dǎo)體材料的 K值可達(dá) 60～ 180。 （ 1）半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器 半導(dǎo)體應(yīng)變片 應(yīng)變元件的工作原理基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的“應(yīng)變效應(yīng)”，即當(dāng)導(dǎo)體和半導(dǎo) 體材料發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻值將發(fā)生變化。根據(jù)制作材料的不同，應(yīng)變元件可以分為兩大類。 電阻應(yīng)變片力傳感器 某些固體材料受到外力 的作用后，除了產(chǎn)生變形，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于應(yīng)力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”。 力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。力學(xué)量包括質(zhì)量、力、力矩、壓力、應(yīng)力等。因此，必須了解壓力傳感器及位置傳感器的原理及種類。如此反復(fù)。 29 FRWVUQSFU1KM2KM3KM2KM3SQSQSB3SB2KM3KM2FU2KM3KM2MSB1FR 圖 56 電器控制圖 30 6 系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化 由本設(shè)計可以看出，它只適用于人工啟動，手動控制。當(dāng)螺桿下降至最小高度時， SQ 動作，其常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器 KM3 失電，整個電路停電，此時只需長按正向啟動 按狃（上升按鈕） SB2，即可上升。當(dāng)重物上升至最大高度時， SQ 動作，其常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器 KM2失電，整個電路停電，此時只需長按反向啟動按狃（下降按鈕） SB3，即可下降。 再按下停止按鈕 SB1，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。 按下停止按鈕 SB1 時， KM2 失電釋放，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。其中， QS：三相電源開關(guān)； FU：熔斷器；FR：熱繼電器； KM KM2：接觸器； SB：按鈕； SQ：行程開關(guān)； M：電動機(jī)。 圖 54滾輪式行程 開關(guān) 1滾輪 2上轉(zhuǎn)臂 11彈簧 4套架 6滑輪 7壓板 9觸點(diǎn) 10橫板 滾輪式行程 開關(guān) 又分為單滾輪自動復(fù)位和雙滾輪 (羊角式 )非自動復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān) 具有兩個穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路。 27 圖 53 直動式行程 開關(guān) 1推桿 2彈簧 3動斷觸點(diǎn) 4動合觸點(diǎn) （ 2）滾輪式行程開關(guān) 其結(jié)構(gòu)原理如圖 54所示，當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，頂下推桿，使微動開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動作。 行程 開關(guān) 按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。行程 開關(guān) 廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程 開關(guān) 安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件上的模塊撞擊行程 開關(guān) 時，行程 開關(guān) 的觸點(diǎn)動作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。 （ 2）熱繼電器的種類 熱繼電器的種類很多，常用的有 JR0、 JR1 JR16B、 JRS 和 T系列。觸點(diǎn)是串接在電動機(jī)的控制電路中的，使得控制電路中的接觸器的動作線圈斷電，從而切斷電動機(jī)的主電路。 熱繼電器的工作原理如圖 51 圖 51 熱繼電器原理圖 26 由電阻絲做成的熱元件，其電阻值較小，工作時將它串接在電動機(jī)的主電路中，電阻絲所圍繞的雙金屬片是由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片壓合而成，左端與外殼固定。 若電動機(jī)出現(xiàn)過載情況，繞組中電流增大，通過熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動人字形撥桿，人字形撥桿推動常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動機(jī)的電源，電動機(jī)停車而得到保護(hù)。當(dāng)電動機(jī)正常工作時，通過熱元件的電流即為電動機(jī)的額定電流，熱元 件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動人字形撥桿。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動機(jī)不能承受的過載時切斷電動機(jī)電路，為電動機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。但若過載時間長 ，過載電流大，電動機(jī)繞組的溫升就會超過允許值，使電動機(jī)繞組老化，縮短電動機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時甚至?xí)闺妱訖C(jī)繞組燒毀。 電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動機(jī)遇到過載，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動機(jī)的繞組溫度升高。它是利用電流的熱效應(yīng)來推動動作機(jī)構(gòu)使觸頭閉合或斷開的保護(hù)電器，主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡保護(hù)以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)時的控制。（也即電機(jī)軸的扭矩） 求得，電機(jī)軸的扭矩 mNmmNT d ???? 24 由于聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，只需根據(jù)其所受最大扭矩及軸徑大小選擇聯(lián)軸器，因此 ，綜合考慮，選擇 YL1 型凸緣聯(lián)軸器，其基本參數(shù)見表 42。 聯(lián)軸器的種類很多，按其性能分為： （ 1） 剛性聯(lián)軸器 1）套筒聯(lián)軸器 2）凸緣聯(lián)軸器 3）夾殼聯(lián)軸器 4）緊箍咒夾殼聯(lián)軸器 （ 2）撓性聯(lián)軸器 1）無彈性元件撓性聯(lián)軸器 2）非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器 3）金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器 聯(lián)軸器選擇應(yīng)考慮的問題： 在深知所設(shè)計產(chǎn)品的工況及技術(shù)要求的情況下，選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮以下問題： （ 1）所需傳遞轉(zhuǎn)矩大小、載荷性質(zhì)及產(chǎn)品對緩沖和減振方面的要求； （ 2）軸的轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大??； （ 3）兩軸對位移大?。◤较蛭灰?、軸向位移、角位移）； （ 4）聯(lián)軸器的制造、安裝、維修、成本。液力式好電磁式是借助于液力和電磁力來傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器主要有機(jī)械 式，液力式和電磁式三種。 （ 1）螺母與蝸輪聯(lián)接處鍵的選擇 參考輪轂及軸徑，選擇 hb? 為 1016? 的 鍵，取鍵長 L=30mm； 由剪切強(qiáng)度條件： 許用扭矩 ][21 ?dblT ? = mmN ?????? 49920212030165221 T1（ 54059 mmN? ） （ 2）螺桿與聯(lián)軸器處鍵的選擇 參考輪轂及軸徑，選擇 hb? 為 66? 的鍵， 取鍵長 L=25mm； 許用轉(zhuǎn)矩 ][39。因此，通常只做聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨 性計算，但在重要場合，也要驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度。 對于平鍵聯(lián)接，如果忽略摩擦，則當(dāng)聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩時鍵軸一體時可能的失效形式有：較弱零件的工作面被壓潰或磨損和鍵的剪斷等。 設(shè)計鍵聯(lián)接時，通常被聯(lián)接鍵的材料，構(gòu)造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。導(dǎo)鍵固定在軸上，而轂可以沿著軸移動，滑鍵固定在轂上而隨轂一同沿著軸上的鍵槽移動。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按結(jié)構(gòu)分為圓頭的，方頭的和一端圓頭一端方頭的。按用途， 平鍵分為普通平鍵，導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種，導(dǎo)向平鍵簡稱平鍵。 鍵的側(cè)面是工作面。 22 綜上所述：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。10 8 1 21 1 2 rrr CNNPSC ????? ， 合格。 = 考慮平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，沖擊載荷系數(shù) df =1, 當(dāng)量動載荷 1 1 1 11 ( ) 265 .4d R AP f X F Y F N? ? ? ? NFYFXfP ARd )(2 2222 ???? 因?yàn)?P1P2，只需計算右端軸承壽命， hhPCnL rh 10 00012 296 4) 200(139016 670)(16 670 3/10210 ????? ? （ 2） 靜載荷計算： 0X =， 0Y ==； 當(dāng)量靜載荷： NFYFXF ARR ??? NFF RR 6 5110 ?? 兩式取大值： NFF RR ?? ； 21 NFYFXF ARR 1 1 2 500 2220 ??? NFF RR 6 5220 ?? 兩式取大值： NF R 112520 ? 1020 RR FF ? ，只需計算右端軸承。 軸承校驗(yàn) （ 1） 計算 圓錐滾子軸承壽命 Fs2Fs1F R 2Fa1Fr1F R 1 圖 41 蝸桿及軸承受力分析 20 已求得：蝸桿所受徑向力 NFr ? ,軸向力 NFa ? . 查手冊 30205 軸承主要性能參數(shù)： Cr=， rC0 =37KN， 0N =7000r/min， e=，Y=， 0Y =， a=176。 上端軸承受力比較小，因此只需考慮安裝問題，結(jié)合自制螺母的直徑，選用 51108 型平面推力軸承。分析傳動示意圖不難發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)中自制螺母下端的軸承幾乎承受所有的軸向載荷，而其上端的軸承只需承受上端蓋和螺母的預(yù)警力。 滾動軸承的最小負(fù)荷過小的負(fù)荷加上潤滑不足，會造成滾動體打滑，導(dǎo)致軸承損壞。如果軸承動負(fù)荷的值及速度隨時間而變化，那么在計算當(dāng)量負(fù)荷時就得有相應(yīng)的考慮。球軸承和滾子軸承的壽命指數(shù) P 有所不同。 P=X*Fr+Y*Fa 其中： P 當(dāng)量動負(fù)荷， Fr 徑向負(fù)荷， Fa 軸向負(fù)荷，單位都是千牛頓， X 徑向系數(shù)， Y 軸向系數(shù)。其方向、大小恒定不變。額定動負(fù)荷 C [KN]在每一類軸承 19 的參數(shù)表中都可以找到，在該負(fù)荷作用下，軸承可以達(dá)到 100 萬轉(zhuǎn)的額定壽命。 （ 2）動負(fù)荷軸承 DIN ISO 281 所規(guī)定的動負(fù)荷軸承計算標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)是材料疲勞失效（出現(xiàn)凹坑），壽命計算公式為： L10=L=(C/P)P ，其 中 L10=L 名義額定壽命， C 額定動負(fù)荷 [KN] ， P 當(dāng)量動負(fù)荷 [KN] ， P 壽命指數(shù)， L10 是以 100 萬轉(zhuǎn)為單位的名義額定壽命。P0 在滾動體和滾道的最大承載接觸區(qū)域中心所產(chǎn)生的應(yīng)力，與實(shí)際負(fù)荷組合所產(chǎn)生得應(yīng)力相同。額定靜負(fù)荷（對向心軸承來說是徑向力，對推力軸承而言則是軸向力），在滾動體和滾道接觸區(qū)域的中心產(chǎn)生的理論壓強(qiáng)為： 4600 N/mm2 自調(diào)心球軸承 4200 N/mm2 其它類型球軸承 4000 N/mm2 所有滾子軸承在額定靜負(fù)荷 C0 的作用下，在滾動體和滾道接觸區(qū)的最大承載部位， 所產(chǎn)生的總塑性變形量約為滾動體直徑的萬分之一。靜負(fù)荷安全系數(shù) S0是防止?jié)L動零件接觸區(qū)出現(xiàn)永久性變形的安全系數(shù)。 （ 1）靜負(fù)荷軸承 計算靜負(fù)荷安全系數(shù) S0 有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負(fù)荷。對注重經(jīng)濟(jì)性能的設(shè)計來說，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。大部分軸承受動負(fù)荷，內(nèi)外圈做相對運(yùn) 動，尺寸演算校核滾道和滾動體早期疲勞損壞安全系數(shù)。滾動軸承的靜負(fù)荷是指軸承加載后是靜止的（內(nèi)外圈間無相對運(yùn)動）或旋轉(zhuǎn)速度非常低。不論工作壽命，靜負(fù)荷安全系數(shù)和經(jīng)濟(jì)性是否都達(dá)到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結(jié)構(gòu)形式之前，都必須經(jīng)過尺寸演算。 （ 4） 總效率 本電動螺旋起重機(jī)實(shí)際效率 %100 0039。 mm 電機(jī)軸： 4352)/( 423 ????? ??TT d N178。 mm 蝸輪： 22 /54059 ??T =54059/=55162 N178。如圖 35所示。顯然，作用于蝸桿上的軸向力等于蝸輪上的圓周力，蝸桿上的圓周力等于蝸輪上的軸向力；蝸桿上的徑向力則等于蝸輪上的徑向力。 40’ 當(dāng)量摩擦系數(shù) 設(shè) smsmvs /6~/3? ，查表 35，取大值 , ?? vv ?? ，在參考文獻(xiàn) [1]圖 的 ?i 線上選取一點(diǎn)，查得： ),2(11,]/[ 103 ??? zad ?，且設(shè)定 85.?? ， 蝸輪轉(zhuǎn)矩： mmNTT /212 ??? ?， 使用系數(shù)： 查表 36 得： ?ak ， 13 表 36 使用系數(shù) KA 動力機(jī)工作特性 工作機(jī)工 作特性 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 = 轉(zhuǎn)速系數(shù)： )18( 812 ??? ?nzn， 彈性系數(shù)：根據(jù)蝸輪副材料查表 37 得 MpazE 147? ， 壽命系數(shù)：設(shè)機(jī)器使用壽命 hLh 10000? ，則壽命系數(shù) 6 ??? hh Lz 接觸系數(shù)：由參考文獻(xiàn) [1]圖 線查得 ??z 接觸疲勞極限：查參考文獻(xiàn)表 37 得 MpaH 265lim ?? 表 37 蝸輪材料 力學(xué)性能和設(shè)計數(shù)據(jù) 蝸輪材料 力學(xué)性能 設(shè)計數(shù)據(jù) b? S? HB S? 310?E EZ limH? limF? maxfv Mpa Mpa % Mpa Mpa Mpa Mpa m/s 鑄錫青銅 220 130 80 3 147 265 115 12 33