Биметаллическая пластина

Биметаллическая пластина

Биметалли́ческая пласти́на — пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединённых кусков двух различных металлов. Как правило, используется как основная часть термомеханического датчика.

Содержание

Устройство

Если оба конца биметаллической пластины соединены заклёпками, при увеличении температуры пластина изгибается.

Представляет собой отрезок ленты из биметалла. Один конец ленты, как правило, неподвижно закреплён в устройстве, а другой — перемещается в зависимости от температуры пластины.

Встречаются устройства, состоящие из 2 пластин разнородных металлов, закреплённых одними концами и соединённых (клёпкой, пайкой или сваркой) у других концов. При изменении температуры соединённый конец пластин перемещается.

Работоспособны в очень широком диапазоне температур[1].

Применение

Термостаты и защитные устройства

Изгибающаяся биметаллическая пластина управляет электрическими контактами, замыкающими или размыкающими цепь подогревателя. (В случае защитных устройств — отключающие электропитание нагрузки).

Могут сводить-разводить контакты постепенно (дешёвая ненадёжная конструкция — контакты искрят и обгорают), а могут срабатывать скачком (механическая бифуркация), сразу перемещая контакт на несколько миллиметров (щелчки от таких переключений слышны при работе утюгов).

Применяются как защитные устройства: для защиты от перегрева (например в электрочайнике) или от превышения силы тока (предохранители). могут быть как самовосстанавливающимися, так и требующими вмешательства персонала (предполагается, что персонал найдёт и устранит причину неполадки, и только потом вернёт предохранитель во включённое состояние).

Генераторы импульсов и реле времени

Биметаллическая пластина с контактом и с подогревателем (применяется обмотка из высокоомного провода либо сама пластина, по которой пропускают ток).

Применяется для переключения режимов работы устройств после их включения (например, в стартёрах люминесцентных ламп и электромоторов). В этом случае нагрев пластины продолжается всё время, пока устройство включено.

Измерительные приборы

Разновидность биметаллического термометра с подогревателем. В зависимости от способа включения может быть вольтметром или амперметром. При работе потребляет много энергии, однако совершенно не содержит трущихся механических частей. Просты, вибростойки, мало чувствительны к загрязнениям, как правило, самовосстанавливаются при отсыревании. До сих пор широко применяются в автомобильной электронике.

Часы

Применяются для термокомпенсации хода часов. Могут изменять диаметр разрезного обода баланса, сделанного из биметаллической пластины, либо изменять действующую длину пружины баланса.

Термометры

Схема биметаллического термометра

Длинная свёрнутая спиралью лента из биметалла закрепляется в центре. Другой (внешний) конец спирали перемещается вдоль шкалы, размеченной в градусах. Такой термометр, в отличие от жидкостного (например, ртутного) совершенно нечувствителен к изменениям внешнего давления и механически более прочен.

В термографах биметаллическая пластина через систему рычагов управляет пером самописца, рисующим график изменения температуры (применяется в метеорологии).

Тепловые двигатели

Преобразование разности температур в механическую работу. Существуют простые игрушки для демонстрации возможности работы таких двигателей[2].

Устройства для микроперемещений

Предметы (типа «препарата», рассматриваемого в микроскоп) с помощью биметаллических пластин с подогревателями можно перемещать в небольших пределах. Величина перемещения регулируется дистанционно изменением тока через подогреватели.

Недостаток: величина перемещения непостоянна и зависит от условий охлаждения (окружающей температуры, сквозняков и т.п.)

В судостроении

Биметаллические (а также триметаллические) пластины используются для сварки разнородных металлов в целях предотвращения контактной (гальванической) коррозии. В судостроении применяются как для стыковки алюминиевой надстройки со стальным корпусом, так и для соединения декоративных элементов из нержавеющей стали с алюминиевой конструкцией.

Неметаллические аналоги

Для работы в агрессивных средах свойствами, подобными биметаллам, обладают спаи из стёкол или керамики с различным КТР,

Расчёт пластины

Изгиб (кривизна кривой, обратная величина к радиусу изгиба) биметаллической пластины[3]:

\kappa = \frac{6 E_1 E_2 (h_1 + h_2)h_1 h_2 \varepsilon }{E_1^2 h_1^4 + 4 E_1 E_2 
h_1^3 h_2 + 6 E_1 E_2 h_1^2 h_2^2 + 4 E_1 E_2 h_2^3 h_1 + E_2^2 h_2^4}

где:

  • \varepsilon = (\alpha_1-\alpha_2) \Delta T \,
  • E_1модуль Юнга материала 1 (здесь и ниже для материала 2 индексы, соответственно, 2)
  • h_1 — толщина материала 1
  • \alpha_1коэффициент теплового расширения материала 1
  • \Delta T — разность между температурой, при которой вычисляется изгиб, и температурой, при которой изгиб отсутствует.

История

По-видимому, биметаллические пластины были созданы в XVIII веке в Англии часовщиком Джоном Харрисоном для термокомпенсации его морского хронометра «H3».[4].

Ссылки

  1. Биметаллическая лента в жидком азоте (англ.)
  2. Биметаллические качели (фото)
  3. Clyne, TW. “Residual stresses in surface coatings and their effects on interfacial debonding.” Key Engineering Materials (Switzerland). Vol. 116-117, pp. 307-330. 1996 (англ.), pdf, 36KB
  4. Sobel, Dava. "Longitude", London, Fourth Estate, 1995, ISBN 0-00-721446-4, стр. 103 (англ.)

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Биметаллическая пластина" в других словарях:

  • биметаллическая пластина — [Интент] Тематики расцепитель, тепловое реле EN bimetal stripbimetal techniquebimetallic platebimetallic strip …   Справочник технического переводчика

  • биметаллическая пластина — bimetalinė plokštelė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bimetallic plate vok. Bimetallstreifen, m rus. биметаллическая пластина, f pranc. lame bimétallique, f; plaque bimétallique, f …   Automatikos terminų žodynas

  • Пластина — В Викисловаре есть статья «пластина» Пластина:  тонкий слой материала плоской формы. Пластина (строительная механика) …   Википедия

  • Биметаллическая офсетная формная пластина — офсетная формная пластина, состоящая из двух металлических слоев, последовательно нанесенных на металлическую или полиэфирную подложку, и светочувствительного слоя. Применяют при изготовлении биметаллической формы способа офсетной печати …   Краткий толковый словарь по полиграфии

  • Биметалическая пластина — Биметаллическая пластина пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединённых кусков двух различных металлов. Как правило используется как основная часть термомеханического датчика. Содержание 1 Устройство 2 Применение 2.1 …   Википедия

  • Автоматический выключатель — Не следует путать с устройством защитного отключения. Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов …   Википедия

  • ТЕРМОГРАФ — (от термо... и ...граф) метеорологич. прибор для автоматич. записи изменений темп ры. Действие Т. осн. на св ве биметаллич. пластины чувствит. элемента деформироваться при изменении темп ры воздуха. Темп pa (ход температуры) регистрируется… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Биметалл — композиционный материал, состоящий из двух или более различных металлических слоев металлов или их сплавов. Термобиметаллические материалы относятся к группе прецизионных материалов.[1] Биметалл применяется для чеканки монет, при этом… …   Википедия

  • автоматический выключатель — Предохранитель автоматический резьбовой. Предохранитель автоматический резьбовой (ПАР): 1 кнопка включить (жёлтая); 2 кнопка отключить (красная). автоматический выключатель — устройство для защиты электрической сети от перегрузок и короткого …   Энциклопедия «Жилище»

  • Измерительный механизм — совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают необходимое перемещение указателя (стрелки, светового пятна и т. д.) Содержание 1 Электроизмерительные механизмы 1.1 …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»