CN1035573A - 气体报警器 - Google Patents
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Abstract
该发明是火灾防救装置和设备,是利用机械原理研制而成的。用临界的气体冲击力,使摇杆碰到触点发出音响,这样当汽油或气体分子浓度↑时,即能及时报警,就不会发生危险苗头。其特征是:摇杆结构。其用途:主要用于油罐车,也可推广用于压力容器。
Description
1、原理:简单、清晰、明了。当气体膨胀到一定限度时,会有一股冲击力Pg,顶住OA杆的A端,以速度VA把OA杆推到B触点,然后发出声音,就等于报警,因此设计是专门装在送油的汽车上的,因道路不平,所以在质心处装了个弹簧,弹簧的设计考虑弹跳力PV和重力mg,所以在一般情况下,把弹簧作为静平衡处理。
2、此机构具有一个自由度,可取系杆的转角φ为广义坐标,工作时有气体的冲击力Pg↑,速度VA↑,因道路引起的弹跳力PV,弹簧的拉力PS和托力Pи,还有重力mg,摩擦力略去不计了。Pи和PV在设计弹簧时已考虑,在下面的计算过程中也忽略了。
3、与始点和终点位置有关的有势力mg、PS和非保守力Pg,在运动时,机械能与其他形式的能量发生转化,若考虑这些转化为其他形式的能量时,对总的***来说,总的能量仍然是守恒的。
4、取水平平衡位置为势能的零位置,即当φ=0时,V=0,弹簧拉力PS=kδS,工作时D的铅垂位置移动为yD= (L)/2 ·φ,故对应的重力mg的势能V′D=-mg (L)/2 φ,因为重心↑,所以为负号。对应的弹性力PS的势能为VS=0- 1/2 k( (L)/2 φ)2,VS=- 1/8 kL2φ2,在D′点处的总势能力VD′S′=- 1/2 L·φ·mg- 1/8 kL2φ2
5、再计算***的动能T、TB=O TA= 1/2 PgV2A+ 1/2 j。W2,系杆0A绕O轴转动。
6、根据E=T+V=常量,那么TA+VD=TB+V′D
7、用拉格朗日函数介此题L=T-V
L= 1/2 PgL2 2+ 1/6 mL2 2-〔- 1/2 Lφ·mg- 1/8 kL2φ2〕
则PgL2φ″+ 1/3 mL2φ″- 1/2 Lmg- 1/4 kL2φ=0
(PgL2+ 1/3 mL2)φ″- 1/4 kL2φ- 1/2 Lmg=0-2
上式为此***的运动微分方程,再用高等数学的观点来解
8、设PgL2+ 1/3 mL2=A 则2式为Aφ″- 1/4 kL2φ- 1/2 Lmg=0-3
3式为y″=f(y、y′)型的微分方程,令 (dφ)/(dt) =V,则有 (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分离变量并积分得
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)V2-4
4式即为所求转动方程,从而可决定机构的运动
9、再用材料力学的观点,求出系杆OA的质量m和刚度、强度、系杆OA的弯曲变形是非常重要的,因为它直接影响到φ,也就是直接影响到报警位置和报警时间。
Rx=O,在这里把Pg、PV当作静力,因为这样Ps就大了,也就是f、θ就最大了,∵PsV<Psj即fV<fj,θV<θj,首先规定弯矩的符号,这里挠曲线向下凸出时,M为正,那么 (d2y)/(d2x) = (M)/(Ej) 则Ejy″=M=(Pv+Pg)x+PИ(x- (L)/2 )-(Ps+mg)(x- (L)/2 )此式为挠曲线方程,积分得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
再积分Ejy= 1/6 x3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 Lx2〔Ps+mg-PИ〕+Cx+D
当x=0时,y=0,y′=0,则C=0、D=0,令x=L则
fmax=y|x=L= 1/(Ej) { 1/6 L3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 L3〔Ps+mg-PИ〕}-1
θmax=y′|x=L= 1/(Ej) { 1/2 L2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ (L2)/2 〔Ps+mg-PИ〕}-2
则:fmax= 1/(Ej) { 1/6 L3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 L3〔Ps+mg-PИ〕}=0.0002L
θmax= 1/(Ej) { 1/2 L2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/2 L2〔Ps+mg-PИ〕}=0.001弧度,此两个方程可联立求介,图2
10、简易图:3侧面为弧形的,这样到达触点时,就有坡度,不至于撞击。
11、整个计算过程中,符号要搞清,单位要统一
12、在理论报警位置B要考虑安全系数n,所以实际报警位置是在C触点,发出音响。
13、此报警器若不是装在行走件上,而是固定在某个不动的地方就把弹簧拿掉,安个支承点,整个计算过程就简单多了,这样就能防患于未然。
14、选用园柱形拉伸弹簧
Pg是动载荷,但变载的作用次数и<103,而变化的幅度不大,所以只进行静强度验算。具体设计方法和步骤如下:
(1)根据工作情况及具体条件选定材料,并查取其机械性能数据。
(2)选择弹簧指数C,通常可取C=5-8(极限状态时不超出4~16),并算出补偿系数k值。
(3)根据安装空间,考虑预期的弹簧中径D2,根据C值估取弹簧丝直径d,并由表查取钢丝的许用应力。
(4)试算弹簧丝直径d1,由公式τ=k (8CP)/(πd2) ≤〔τ〕可得d1≥1.6
必须注意如弹簧选用表所列的前三种弹簧丝制造时,因钢丝的许用应力决定于其σB,而σB是随钢丝的直径变化的;又因式中的〔τ〕是按估取的d值查得的σB计算得来的。所以此时由式计算得的d1值必须与原来估取的d值相比较,若两者相等或很接近,即可园整为邻近的标准弹簧丝直径d,并按D2=Cd求出D2。若两者相差较大,则应参考计算结果,重估d值,再查其σB而计算〔τ〕,代入式进行试算,直至符合后方能计算D2。选用其他材料时,因其σB值受弹簧丝直径变化的影响不大或无关,故可不受上述限制。
(5)根据变形条件求出弹簧工作圈数,先用压缩弹簧的计算公式n= (Gd)/(8Pmaxc3) 入max Pmaxj=PИ=Pv-mg然后再用拉伸弹簧的计算公式n= (Gd)/(8(pmax-p0)) max这里Pmaxv=Pg+Pv-mg=Psv用这两个公式反复估算
(6)求出弹簧的尺寸D,D1,H。并检查其是否符合安装要求等。如不符合,则应另选有关参数(例如C值)重新设计。设计弹簧时,要考虑到报警位置时,弹簧的伸长量能否满足要求。
15、发出音响的电路图4
图1:Pg、Pv冲击摇杆OA,碰到触发器,发出音响,其中有个安全系数。
图2、是材力图
图3、是摇杆的形状
图4、触发器的电路图
Claims (4)
1、本发明的所属技术领域是机械原理、理力、材力、其技术特征是摇杆。是用接近***的临界数值Pg、冲击摇杆、碰到触发器、报警,Pg必须准确测出、可用理论计算实验数据,并非是***时的Pg,而是临界值、摇杆从起始位置到触发器,有个角度,而且不变形。
2、在Pg确定后,必须准确计算φ角,还要加上一个安全系数,其特征是一个锐角。
3、摇杆的刚度必须符合要求,否则会影响报警,其特征是fmax=0.0002l,Qmax=0.001弧度
4、触发器必须灵敏。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 88107016 CN1035573A (zh) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 气体报警器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 88107016 CN1035573A (zh) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 气体报警器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1035573A true CN1035573A (zh) | 1989-09-13 |
Family
ID=4834481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 88107016 Pending CN1035573A (zh) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 气体报警器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1035573A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100353328C (zh) * | 2004-09-10 | 2007-12-05 | 富士通株式会社 | 用于控制存储的装置和方法 |
-
1988
- 1988-10-07 CN CN 88107016 patent/CN1035573A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100353328C (zh) * | 2004-09-10 | 2007-12-05 | 富士通株式会社 | 用于控制存储的装置和方法 |
US7395451B2 (en) | 2004-09-10 | 2008-07-01 | Fujitsu Limited | Apparatus, method and program for the control of storage |
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