В. А. Никитин с. В. Бойко

r _{a 2}
  ^{2 }

• 
  sin 
  

cos 
(14.17)

где S и  — коэффициенты, зависящие от отношения b/а.
В уравнениях (14.16) и (14.17) все величины, за исключением Р,
постоянные. Поэтому для трубчатой пружины справедливо равенство (14.18) /8/


N=kР, (14.18)

где k=f (a;b;h;R;)

Как следует из приведенных зависимостей, путем изменения а/b, R, Н и  можно изменять величины  и N, а следовательно, и чувствительность измерения. Практически увеличение  достигается путем увеличения числа витков трубчатой пружины. На рисунке 14.117 б показана винтовая n-витковая трубчатая пружина. Величина  в чувствительных элементах этой формы равна 360° п. Для измерения высоких давлений до 1000 МПа используют криволинейные и прямолинейные трубчатые пружины. Форма сечения прямолинейной трубчатой пружины показана на рисунке 14.117 в. Перемещение свободного конца пружины происходит не из-за изменения поперечного сечения, а благодаря изгибающему моменту, который можно вычислить по формуле (14.19) /8/


М= r²l Р, (14.19)
где  r² - площадь канала;
l - расстояние от центра канала до центра тяжести;
Р - измеряемое избыточное давление, направленное в сторону более толстой стенки.

Основной недостаток рассмотренных пружин — малый угол поворота, что требует применения передаточных механизмов. Этот недостаток устранен в чувствительных элементах типа витой трубчатой пружины овального или звездчатого сечения (рисунок 14.117 г). Угол поворота такой витой пружины составляет 40—60 °. Это позволяет отказаться от применения передаточного механизма, так как стрелка может быть укреплена непосредственно на свободном конце пружины. Трубчатые пружины для давлений до 5 МПа изготавливают из латуни, томпака, бронзы; для изготовления пружин, рассчитанных на давления свыше 5 МПа, применяют легированные сплавы, стали различных составов. Для давлений 1000 МПа и более применяют легированную сталь типа 50 ХФА.

Сильфоны. Сильфон — тонкостенная цилиндрическая оболочка с поперечными гофрами (рисунок 14.117 д), способная получать значительные перемещения под действием давления или силы. В пределах линейности статической характеристики сильфона отношение действующей на него силы к вызванной ею деформации остается постоянным и называется жесткостью сильфона.


Рисунок 14.117 – Конструкции чувствительных элементов деформационных средств
измерения давления
Для увеличения жесткости внутри сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготовляют из бронзы различных марок, полутомпака, углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и др. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8—10 до 80—100 мм и толщиной стенки 0,1—0,3 мм. Осевое перемещение  дна сильфона под действием осевой силы N определяют по формуле (14.20) /8/

  N
1   ²
Eh₀


A₀  A₁
n
 A₂

• 
  B₀
  

h / R ²



b
, (14.20)

где h_о — толщина стенки на внутреннем диаметре (принимают равной толщине трубки, из которой изготовляют сильфон);