skanuj0002 (160)

Aby uzyskać największe odkształcenie termobimetalu, przy jednostkowym przyroście temperatury, musi być spełniony warunek:

£1 , Ą 82 N ^£i

gdzie: g_p g₂ — grubość warstwy termobimetalu odpowiednio czynnej i biernej,

E_l, E₂ — moduły sprężystości wzdłużnej materiałów użytych na warstwę czynną i bierną.

Termobimetal spełniający ten warunek nazywany jest normalnym.

Czułość takiego termobimetalu wyraża zależność:

, _ ³K ~«2)

' " 2(g₁₊g₂)

gdzie (Xp a₂ — współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej materiału odpowiedniej warstwy.

Termobimetal normalny osiąga największą czułość, gdy różnica współczynników rozszerzalności liniowej obu warstw (0^ - a₂) jest największa z możlU* wych, a suma grubości (g_x + g₂) — najmniejsza.

Termobimetal, którego kopiec został podparty w sposób uniemożliwiający jego odkształcenie i który jednocześnie jest ogrzewany, oddziałuje na podponfl

ilłą:

P = Jl ^ A7£(_Bl - aj    (8 2)

lo L

gdzie: s — szerokość termobimetalu,

g — sumaryczna grubość obu warstw termobimetalu, g = g_t + g₂. Zależność (8.2) jest słuszna w przypadku (często występującym w prakty* eo), gdy:

E_x = E₂ = E

oraz

8, = 82 = f

W nnych przypadkach wzór (8.2) przyjmuje postać bardziej złożoną.

9.2.2. Charakterystyki termobimetali

I 'liaraktcrystyki określają właściwości użytkowe termobimetali. Praktyczna <1 mezonie mają następujące charakterystyki temperaturowe:

u

(p(T) — kąt dokształcenia bimetalu w funkcji temperatury, x(T) — strzałka ugięcia swobodnego końca bimetalu w funkcji temperatury, P(T) — siła oddziaływania podpartego końca bimetalu w funkcji temperatury.

Mechaniczne charakterystyki takie jak: strzałka ugięcia w funkcji siły x(F) i kąt odkształcenia w funkcji momentu <p (M) nie mają istotnego znaczenia w zastosowaniach termobimetali.

8.2.3. Rozkład naprężeń w termobimetalach

Rozkład naprężeń w różnych stanach termobimetalu przedstawiono na rys. 8.2. Naprężenia dopuszczalne ograniczają zakres wykorzystywania termobimetali.

Rys. 8.2. Rozkład naprężeń w termobimetalu normalnym: a) termobimetal poddany zginaniu i nie ogrzany, b) termobimetal podgrzany, c) termobimetal podgrzany i jednocześnie poddany zginaniu

Maksymalną wartość siły, jaką można obciążyć swobodny koniec nie ogrzewanego termobimetalu, ograniczają dopuszczalne naprężenia na powierzchniach zewnętrznych (rys. 8.2a). Maksymalną temperaturę do jakiej można podgrzać termobimetal ze swobodnym końcem ograniczają dopuszczalne naprężenia na powierzchni złącza obu warstw (rys. 8.2b). Jeśli termobimetal jest podgrzewany i dodatkowo obciążony siłą, to wypadkowe naprężenia są sumą naprężeń składowych od tych dwóch rodzajów obciążeń. Naprężenia na powierzchniach zewnętrznych i wewnętrznych zależą zarówno od wartości obciążenia, jak i od przyrostu temperatury (rys. 8.2c). Maksymalne naprężenia mogą wystąpić bądź na powierzchni łączenia warstw, bądź w skrajnych włóknach.

W termobimetalu podpartym i jednocześnie podgrzewanym, czyli obciążonym siłą bez możliwości odkształcenia, maksymalne naprężenia wystąpią na powierzchni w niższej temperaturze ogrzania niż w termobimetalu nie podpartym. Zatem maksymalna temperatura, do jakiej można podgrzać termobimetal podparty, jest niższa niż maksymalna temperatura podgrzania termobimetalu swobodnego 11 j.

Dodatkowe ogninic/cnin stosowania termobimetali mogą wynikać również /. utraty liniowości leli charakterystyki