Файл: Механизация процессов добычи и переработки торфа..pdf

Решение системы уравнений (7) 'можно записать в ма­ тричной форме (6), где

•^13 ^23 ^зз-

Итак, получить обратную матрицу В можно, вычислив определитель D матрицы А и миноры Аы по формуле (8). Эти вычисления легко выполняются на цифровых электрон­ но-вычислительных машинах.

После вычисления обратной матрицы В, согласно реше­ нию (6), чтобы установить значения лишних неизвестных, необходимо квадратную матрицу В умножить на столбцо­

вую матрицу А. Умножение квадратной матрицы из коэффи-

14

циентов 8т на столбцовую матрицу Д для трех неизвестных выполняется следующим образом:

Как видно, члены каждой строки квадратной матрицы умножаются последовательно на элементы столбцовой ма­ трицы. Матричная форма решения в виде (6) удобна тем, что для данной конструкции рамы раз и навсегда вычисляет­ ся влияние жесткостных факторов на величину матрицы А,

авлияние нагрузки отражается столбцовой матрицей.

Взаключение следует отметить, что использование ма­ тричного аппарата линейной алгебры при проектировании рам торфяных машин дает существенную экономию труда и облегчает программирование расчета рам на цифровых электронно-вычислительных машинах. Матричные соотноше­ ния между усилиями и перемещениями могут явиться на­

дежной основой для разработки алгоритма, позволяющего полностью автоматизировать расчет оптимальной схемы ра­ мы при создании новых, высокопроизводительных торфяных машин повышенной мощности.

В. А. ВОРЗОНИН, Л. О. ГОРЦАКАЛЯН

ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИИ

ИРАСХОДА ВОЗДУХА В ПНЕВМОСИСТЕМАХ ПРИ НЕУСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ

Самыми простыми и надежными приборами для измере­ ния низких давлений и расходов воздуха являются tZ-образ- ные манометры. Однако при исследовании неустановившихся режимов в пневмосистемах необходимо измерять и реги­ стрировать переменные во времени как давления, так и расходы, малые по своей абсолютной величине.

К таким приборам предъявляются дополнительные тре-

15

бования: безынерционность, надежность и непрерывная реги­ страция показаний.

Современное состояние исследований, направленных на усовершенствование измерений низких давлений и расходов, показывает, что при разработке таких приборов главное внимание уделяется вопросам синтеза электрических схем и их обоснованию [1]. Конструкция датчиков принимается обычно готовой или выбирается с учетом лишь некоторых частных характеристик. Наиболее совершенные типы мано­ метров выполнены по принципу емкостного датчика. Давле­ нием деформируется мембрана, которая приближается к на­ ходящемуся под током электроду конденсатора. С измене­ нием расстояния между мембраной и электродом конденса­ тора изменяется емкость, а с ней и частота генератора, ко­ торая затем преобразуется в напряжение, подаваемое на вход регистрирующего прибора. Приборы этого типа приме­ няются в основном для измерения давления в двигателях внутреннего сгорания. Пьезоэлектрические датчики способ­ ны измерять только кратковременные импульсы давления и не пригодны для измерения сравнительно медленно изменяю­ щихся процессов в пневмосистемах, которые имеют продол­ жительность 0,1—0,5 с. Осциллограммы таких процессов при измерении пьезоэлектрическими датчиками получаются ис­ каженными. Индуктивный датчик, преобразующий прогиб мембраны в изменение индуктивности, требует прибора, пред­ назначенного специально для измерения с использованием явления индуктивности и имеет небольшую чувствительность (до десятых долей кгс/см2) .

Применяемые для измерения в газовых потоках электро­ термоанемометры вносят существенные искажения в показа­ ния приборов из-за значительной нелинейности градуировоч­ ных характеристик. Градуировку датчиков необходимо про­ изводить на специальных стендах (в аэродинамической тру­ бе). Кроме того, надежность этих датчиков при большом ко­ личестве измерений низкая (вольфрамовая нить датчика часто перегорает, что приводит к необходимости новой гра­ дуировки после наварки нитей).

Всвязи с серийным выпуском отечественной промышлен­ ностью проволочных, фольговых и полупроводниковых тензорезисторов и их широким распространением появилась возможность создания на их основе различных датчиков и приборов, в том числе и манометров.

Вэтом отношении представляет интерес датчик для из­ мерения давления и расхода воды [2]. Но в пневмоустанов­ ках дазления бывают значительно ниже, поэтому в виде

малой чувствительности, его применение ограничено.

В лаборатории «Торфяные машины и комплексы» Кали­ нинского ордена Трудового Красного Знамени политехниче-

1-6

ского института был сконструирован и испытан на пневмотранопортной установке мембранный тензометрический дат­ чик, который использовался для измерения малых расходов воздуха (0,05—0,8 м3/с). Особенностью конструкции датчика является применение в качестве мембраны винипластовой каландрированной пленки, эластичные и упругие свойства ко­ торой полностью отвечают поставленным требованиям. На мембрану с обеих сторон наклеено по два соединенных в полумостовую схему проволочных тензорезистора, которые включаются в общую схему измерения. Для этих целей ис­ пользовался один из каналов стандартного тензометрическо­ го усилителя 8 АНЧ-7А.

Датчик работал в комплекте со стандартным сужающим устройством (труба Вентури). С изменением расхода возду­ ха в пневмосистеме изменялся перепад давлений в местах присоединения резиновых шлангов к сужающему устройству, а получаемый на выходе датчика сигнал пропорционален расходу воздуха.

Как было отмечено выше, в пневмосистемах, оборудован­ ных вентиляторами, давление бывает небольшим, поэтому в таких случаях воздух можно рассматривать как несжимае­ мую жидкость с соответствующим применением уравнений гидродинамики.

Тогда уравнение Бернулли относительно горизонтальной оси мембранного тензометрического датчика расхода запи­ шется:

РР

Результирующее давление, действующее на мембрану, определяется

Откуда массовый расход воздуха:

Путем подбора диаметра и толщины мембраны можно получить связь между перепадом давления и выходным то­ ком электрической части в виде

диапазона изменения перепада давления, опреде­ ляемая параметрами тензорезисторов и мембраны.

Так как коэффициенты k\ и к2— величины постоянные для данной конструкции датчика и сужающего устройства, то и коэффициент k остается неизменным.

На рис. 1 представлена тарировочная кривая датчика, которая имеет почти линейную шкалу в достаточно большом диапазоне изменения перепада давлений.

На рис. 2 дан образец осциллограммы с записью расхода воздуха.

18