摘要針對(duì)阻旋開關(guān)物位測(cè)量現(xiàn)場工況復(fù)雜，當(dāng)用戶現(xiàn)場的安裝孔徑過小時(shí)，安裝過程中傳感器無法進(jìn)被測(cè)物料倉的情況，運(yùn)用彈簧原理設(shè)計(jì)出一種彈性可收縮葉片，滿足現(xiàn)場裝配的需求。
物位是過程檢測(cè)的主要參數(shù)之一。物位測(cè)量的特點(diǎn)是對(duì)象種類繁多，工況各不相同。加之被測(cè)介質(zhì)的物理性質(zhì)各異，所以物位儀表品種繁多，還在不斷發(fā)展新的檢測(cè)原理，每一種儀表只能適用有限的應(yīng)用范圍。物位檢測(cè)作為現(xiàn)場測(cè)量的重要參數(shù)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著重要的作用，物位儀表在檢測(cè)中分為開關(guān)型和連續(xù)測(cè)量型，開關(guān)型測(cè)量原理眾多，主要有音叉開關(guān)、射頻導(dǎo)納液位計(jì)、壓力、浮子、阻旋等，在使用中各種測(cè)量原理均有所限制，但在眾多的測(cè)量原理中，阻旋料位計(jì)可應(yīng)用于幾乎所有潮濕的、粘性的或油性的散裝物料的滿倉、空倉和需求指標(biāo)的測(cè)量中，并且在#惡劣的條件下也能正常使用。在各行各業(yè)的物料輸送與控制過程中扮演各種重要的角色。經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用范圍廣，維護(hù)費(fèi)用比較低、防腐防塵、耐高溫，wuxu調(diào)試即可投人運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單，檢測(cè)準(zhǔn)確，控制可靠。但由于安裝現(xiàn)場工況復(fù)雜，特別是用戶的安裝孔是小口徑法蘭或者長立管，開關(guān)的葉片無法進(jìn)入被測(cè)物料倉體，因此本研究旨在設(shè)計(jì)一種適用于小口徑安裝的彈性可收縮葉片，滿足現(xiàn)場裝配。
1設(shè)計(jì)原理
1.1行業(yè)現(xiàn)狀
阻旋開關(guān)是利用微型馬達(dá)做驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)軸與離合器相連接，當(dāng)阻旋開關(guān)未接觸物料時(shí)，馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)阻旋開關(guān)的葉片接觸物料時(shí)，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)裝置輸出一接電信號(hào)，同時(shí)切斷電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)物料下降時(shí)阻旋開關(guān)的葉片所受阻力消失，檢測(cè)裝置依靠扭力彈簧恢復(fù)到原始狀態(tài)。
現(xiàn)今市場上的阻旋料位計(jì)傳感器葉片形式總體概況包括四種，適用測(cè)量密度不同的物料。如圖1所示。
此類傳感器的安裝，要求用戶現(xiàn)場的安裝孔徑大于葉片的直徑。但當(dāng)安裝孔徑過小或者長立管，標(biāo)準(zhǔn)葉片已經(jīng)無法滿足裝配要求，就可能無法進(jìn)物料倉;葉片尺寸設(shè)計(jì)過小也會(huì)影響測(cè)量精度。
1.2扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)參數(shù)
扭轉(zhuǎn)彈簧屬于螺旋彈簧。扭轉(zhuǎn)彈簧可以存儲(chǔ)和釋放角能量或者通過繞簧體中軸旋轉(zhuǎn)力臂以靜態(tài)固定某一裝置。扭轉(zhuǎn)彈簧的端部被固定到其他組件，當(dāng)其他組件繞著彈簧中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，該彈簧將它們拉回初始位置，產(chǎn)生扭矩或旋轉(zhuǎn)力。如圖2所示。
扭轉(zhuǎn)彈簧的材料選擇要求高的彈性極限疲勞極限，一定的沖擊韌性，塑形和良好的熱處理性能。一般可選擇優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼，合金彈簧鋼，有色金屬合金。
充分考慮載荷條件和功能經(jīng)濟(jì)性一般選用碳素彈簧鋼。
扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)參數(shù)，如圖3所示:
其中:E為材料的彈性模量，D為平均螺旋直徑(中經(jīng))，n為圈數(shù)，deg為扭轉(zhuǎn)角，d為材料線徑，X1和X2為長度。
在材料的彈性極限內(nèi)，扭轉(zhuǎn)彈簧的載荷(扭矩)與變形(轉(zhuǎn)角)特性曲線是才成線性變化的。所以已知#大的工作載荷F和相應(yīng)的變形入，選擇彈簧材料并通過設(shè)計(jì)運(yùn)算可以確定上述的所有參數(shù)，加工彈簧。
設(shè)計(jì)D1需要注意扭簧壓縮到極限角度時(shí)與心軸的間隙，不可抱死扭轉(zhuǎn)心軸。
扭矩公式。
2.3設(shè)計(jì)原理
如圖4所示彈性可收縮葉片結(jié)構(gòu):
1)傳感器連接基座。
2)扭轉(zhuǎn)軸。
3)葉片。
4)扭轉(zhuǎn)彈簧。
由于本例選取的對(duì)稱葉片，所以扭轉(zhuǎn)彈簧設(shè)定X1=X2。
彈簧末端需連接葉片，所以扭轉(zhuǎn)彈簧末端形式改變。
彈簧扭轉(zhuǎn)角需要根據(jù)葉片收縮角度確定。
依據(jù)扭轉(zhuǎn)彈簧的原理設(shè)計(jì)彈性可收縮葉片:
當(dāng)進(jìn)入被測(cè)物料創(chuàng)本時(shí)，彈簧受力(人為外力)，葉片收縮，進(jìn)入被測(cè)物料倉內(nèi)(如圖5所示)。
進(jìn)入被測(cè)物料倉后，彈簧彈力釋放，將葉片拉回初始位置，葉片正常工作(如圖6所示)。
如圖7所示，收縮至葉片重疊時(shí)，直徑C#小。
1)為用戶現(xiàn)場安裝法蘭口徑大于葉片直徑，可使用普通標(biāo)準(zhǔn)葉片直接安裝進(jìn)物料創(chuàng)本。
2)為用戶現(xiàn)場安裝法蘭口徑小于葉片直徑，可采用本設(shè)計(jì)中的彈性可收縮葉片進(jìn)入安裝倉內(nèi)，如圖所示，進(jìn)入物料倉之后彈力釋放，葉片恢復(fù)初始位置正常工作。
4、結(jié)語
物位儀表的現(xiàn)場工況復(fù)雜，料位計(jì)傳統(tǒng)的傳感器葉片已經(jīng)無法滿足特殊要求，因此需要安裝方便操作簡單，同時(shí)不影響傳感器正常工作的新型葉片。通過應(yīng)用的實(shí)際效果，可收縮彈性葉片滿足安裝要求，并且扭轉(zhuǎn)彈簧價(jià)格低廉，加工方便。并且只需將傳統(tǒng)傳感器和葉片稍作改型即可，大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，降低企業(yè)成本。
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