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[size=14px][color=#ff0000]摘要:超低重力仪器中要求液氦池温度恒定,为实现小于0.1mK的波动度,气压控制的波动度要小于10Pa。为此本文提出了相应技术方案,核心内容是实现缓冲罐的气压精密控制,采用了双向控制模式,并使用了万分之一精度的气压传感器、电动针阀和PID控制器。[/color][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#ff0000]一、问题的提出[/color][size=14px]超导重力仪器有超导重力仪和超导重力梯度仪,都是用来对重力信号进行精密测量的仪器。超导重力仪器需要在低温条件对极微弱信号进行测量,所以对低温温度恒定有很高的要求,即要求液氦池温度波动在0.1mK以内。[/size]对于液氦池温度的精密控制可以通过控制液氦池内的气压来实现,这就要求气压的测量和控制达到极高水平。本文将针对超导重力仪器中液氦池内气压的高精密控制问题,提出相应的解决方案。此方案的优势是液氦池温度的控制精度主要受压力传感器精度的影响,选择超高精度的压力传感器,并通过精密数控针阀和高精度PID控制器,采用下游抽气流量控制模式,可使液氦温度的波动稳定控制在0.1mK以内。[size=14px][color=#ff0000]二、技术方案[/color][/size]液氦温度的精密控制原理是基于液氦饱和蒸气压与对应温度的关系。根据液氦饱和蒸气压与温度的对应关系,液氦温度要控制在4K左右,并要求温度波动小于0.1mK,则要求液氦上部气压控制在100kPa左右时,气压的波动要小于10Pa以内。[size=14px]为了实现上述气压控制精度,本文提出的技术方案具体包括以下几方面的内容:[/size][size=14px](1)液氦池上部的气压控制可以抽象为一个密闭容器内的压力控制。对于密闭容器的压力控制需要增加一个缓冲罐,通过缓冲罐的压力控制实现液氦池的压力控制,结构如图1所示。[/size][align=center][size=14px][img=气压控制,550,490]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205230927573218_8908_3384_3.png!w690x615.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=14px]图1 高精度气压控制系统结构示意图[/size][/align][size=14px][/size][size=14px](2)缓冲罐的压力控制采用了上下游双向控制模式,通过调节进气和抽气流量进行控制。[/size](3)整个控制系统包括缓冲罐、气压传感器、PID控制器、数字针阀和真空泵。[size=14px](4)如果气压控制在100kPa并要求波动小于10Pa,则要求气压的测量和控制要有10/100k=0.0001(万分之一)的精度,由此需要配备万分之一精度的气压计和PID控制器。[/size]总之,本文所述的技术方案,其控制精度主要受气压传感器和PID控制器精度的限制,结合步进电机驱动的小流量电动针阀,通过高精度传感器和控制器,可以实现超导重力仪液氦温度的精密控制,温度波动可以控制在0.1mK以内,且不受外部环境温度变化影响。[size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size]
我们人类工作久了也会疲劳,弹簧也不例外。那么大家知道影响弹簧疲劳强度的有哪些因素吗?我们告诉大家,影响弹簧疲劳强度的因素主要有6个。 1.屈服强度:材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说,细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。 2.表面状态:最大应力多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。 材料表面粗糙度愈小,应力集中愈小,疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加,疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同,如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时,由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度。 对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。 3.尺寸效应:材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。 4.冶金缺陷:冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源,会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。 5.腐蚀介质:弹簧在腐蚀介质中工作时,由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源,在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢,疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响,不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关,而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时,应将工作寿命考虑进去。 在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用抗腐蚀性能高的材料,如不锈钢、非铁金属,或者表面加保护层,如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。 6.温度:碳钢的疲劳强度,从室温到120℃时下降,从120℃到350℃又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧,要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下,钢的疲劳极限有所增加。 弹簧虽是一件微小的五金零件,却是产品品质保证中的重要一环。
[size=32px][b]万能试验机能测试弹簧力值吗?[/b][/size]金属拉力试验机主要适用于钢丝、铁丝、钢筋、钢板、铁圈、焊点、螺钉、棒材、弹簧钢等各种金属材料的拉力、抗拉强度、拉伸强度性能测试。弹簧是由弹簧钢以及其他金属丝卷制而成,为了在冷成形后得到所要求的尺寸精度,在弹簧设计、弹簧工艺装置设计和编制工艺规程时,必须准确地掌握不同材料的各类弹簧在成形时的回弹量。影响回弹量的因素很多,主要有材料的力学性能、弹簧的旋绕比和工艺装置等。回弹量与材料的抗拉强度fb成正比,与弹性模量E成反比,σ/E愈大,则回弹量愈大。材料的力学性能不稳定时,回弹量也不稳定。弹簧的旋绕比和节距越大,塑性变形就越小,内应力就越不稳定,弹簧直径和节距的精确度就越难控制。因此,在卷制旋绕比和节距大的弹簧时,各工序的操作应特别注意。例如,倒车时速度要慢,搬运卷好的弹簧毛坯时要轻,在去应力退火前尽量少移动等。弹簧拉伸试验机是用于弹簧力值的检测