В случае расчетного подтверждения требуемых энергетических параметров задачу разработки можно считать выполненной.
После указанной доработки конструкция магнитоэлектрического генератора представляет собой цилиндрический кожух, заключающий в себя установленные последовательно: ярмо с приклеенной на него катушкой, магнит и верхнее ярмо с вложенной прокладкой, в соответствующие отверстия которого проведены выводы катушки. Верх кожуха закатан по окружности по верхнему ярму.
Принцип работы генератора таков: при воздействии инерционных сил, якорь, преодолевая сопротивление жесткого предохранителя, начинает скользить вдоль оси генератора, после перемещения на некоторое расстояние, якорь выходит из зацепления с верхним ярмом арматуры генератора и происходит разрыв магнитной цепи. В результате магнитный поток текущий в контуре изменяется и благодаря этому на концах обмотки катушки наводится импульс тока, который заряжает аккумулирующий конденсатор.
Действие инерционных сил при разгоне изделия сопровождается перемещением якоря относительно предохранителя. Это перемещение начнется после превышения инерционными силами усилия притяжения якоря, равного 15 Н. Для проведения расчета была принята условная кривая изменения величины инерционных ускорений от времени, которая была откорректирована введением понижающего коэффициента 0,9 для приведения максимума этих ускорений к величине 7200g, указанной в задание на выпускную квалификационную работу. Точная аппроксимация фронта этой кривой описывается показательной зависимостью, использование которой для расчета параметров движения якоря, крайне затруднено. Поэтому было решено представить этот фронт в виде ломаной линии [5], участки которой изменяются по линейной зависимости J= b (t – t0). В промежутке времени 0 <t ≤ 5 ·10-3 c. b= b1 =7,55·10 6 м/с 3 и t0 = 0,004434 c. Здесь t0 -начало отсчета, совпадающее, по-видимому, с временем форсирования. В промежутке времени 5 ·10-3 <t ≤ 8 ·10-3 коэффициент b= b1=24·10 6 м/с 3 и t 0 = 5 ·10-3 c. Под действием этих ускорений лапки предохранителя прогибаются, как за счет перемещения якоря (стрела прогиба лапок f1), так и равномерно распределенной нагрузки (стрела прогиба f2). При приложении сосредоточенной нагрузки прогиб балки (лапки предохранителя) определяется по формуле [6]:
f1 =P·l3/3·n·E·I, (1)
где: P-сосредоточенная cила, равная произведению массы якоря на величину ускорения,
l- длина лапки предохранителя (l = 4мм),
n- число лапок (n=6 шт),
Е-модуль упругости материала лапок (для бронзы Е=12·10 3кг/мм 2 ),
I- момент инерции поперечного сечения лапки (I = В·h3/12).
В расчете учитываем среднее значение ширины лапки В= 2,5 мм и номинальное значение толщины h= 0,5 мм.
Под действием распределенной нагрузки прогиб лапки [6]:
f2 = q·l 4/8 E·I , (2)
где распределенная нагрузка q = ρ·В ·h·J (здесь ρ- массовая плотность материала, равная 876,6 кг·с2 / м 4, J- действующее ускорение).
Используя принцип суперпозиции, можем записать:
f = f1 +f2 = (P·l 3/ 3·n·E·I +q·l4/8E·I), или, приводя к силе Р ,имеем
f = P ·l 3 (2 + 9ρ·b ·h·l /m )/72 EI , (3)
где m – масса якоря ( m = 8·10 – 4 кг).
Тогда жесткость системы
С= Р/f = 72 EI / l 3 (4+ 9ρ·b ·h·l /m ) . (4)
Подставив числовые значения, получаем С=86,8 кг/мм .
При такой жесткости собственная частота колебаний якоря на лапках предохранителя составляет k = (C/m)1/2 = 10450 c-1.
Перемещение якоря, под действием изменяющихся по линейному закону ускорений, определяется по формуле, полученной для расчета инерционных датчиков пружинного типа:
x(t)= -b·sin k (t- t0) /k 3 +b·t/ k 2-x0 , (5)
где: t0 – время, соответствующее началу перемещения якоря, х0 – величина начального поджатия пружины.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.