ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Применение в технике из "Сплавы с эффектом памяти формы " В 60-х годах возможности использования сплавов с эффектом памяти формы, указанные в патентах и описанные в журналах, имели гипотетический характер. Практическое применение этих сплавов в различных устройствах началось в 70-х годах. [c.166] Свь(ше 100 ть(с. таких муфт используется для соединения трубопроводов гидросистем реактивного истребителя Р-14, каких-либо аварий, связаннь(х с утечкой масла, не отмечено. Преимуществом муфт, изготовленных из сплавов с памятью формы, помимо их высокой надежности, является отсутствие высокотемпературного нагрева, как при сварке. Поэтому свойства материалов вблизи соединения не ухудшаются. Кроме того, при необходимости легко осуществляется разборка соединения при низкой Г. Муфты такого типа применяются для трубопроводов атомных подводных лодок, надводных кораблей, для ремонта трубопроводов для перекачки нефти со дна моря, причем для этих целей используются муфты большого диаметра порядка 150 мм. В настоящее время в этих случаях применяется также сплав Си — Zn — А1. [c.167] Стопоры. Для неподвижного соединения деталей обычно применяются заклепки и болты. Однако если невозможно осуществлять какие-либо действия на противоположной стороне скрепляемых деталей (например, в герметичной пустотелой конструкции), выполнение операций крепления вызывает трудности. Стопоры из сплава с эффектом памяти формы позволяют в этих случаях осуществить крепление, используя пространственное восстановление формы [10]. [c.167] Соединители. На рис. 3.24 показан электрический соединитель [9], которь(й является разновидностью муфть(. Однако в отличие от описанной выше муфты для соединения труб для соединителей используются сплавы с памятью формы двунаправленного действия. Втулка, которая является гнездом соединения, изготавливается из бериллиевой бронзы, имеющей хорошую упругость, в свободном состоянии прорезается торцовая щель (рис. 3.25). На втулку надевается кольцо из сплава Т( — N1, у которого —20 °С. При комнатной Г торцовая часть сжимается, при низкой Г торцовая часть и кольцо расширяются. Таким образом, втулка действует как пружина смещения. [c.168] Зажимы и другие устройства. В качестве зажимных приспособлений для крепления неподвижных деталей применяются различные скобы (рис. 3.26, 3.27) или уплотнения (рис. 3.28). [c.169] Самой характерной особенностью исполнительных элементов с памятью формы является их миниатюрность. Это обусловлено простотой механизма их действия, а также тем, что элемент состоит из одного сплава. Практически изготовлен [13] микроманипулятор с длиной рабочей части 6 мм (рис. 3.29 и 3.30). В этом микроманипуляторе проволока из сплава Т1 — N1 0 0,2 мм, запоминающая форму дуги окружности. [c.170] Системы управления. Нагрев с помощью прямого пропускания тока является способом обеспечения действия исполнительнь(х элементов с памятью формы, в наибольшей степени соответствующим задачам регулирования. Способ регулирования электрического тока может бь(ть как аналоговым, так и дискретнь(м. Однако на практике применяют регулирование с помощью импульсного тока [15], осуществляя регулирование ширины импульса (PWM) или регулирование кода импульса (РСМ). [c.171] Вообще, при точном регулировании исполнительных механизмов применяется серворегулирование с помощью соответствующего сигнала обратной связи. Характеристики действия исполнительных механизмов с памятью формы изменяются в зависимости от окружающей температуры, в связи с этим важна корректировка их действия. Как и в обычных исполнительных механизмах типа двигателей или гидроцилиндров, в качестве датчиков сигнала обратной связи часто применяют позиционные датчики типа потенциометров или кодирующих устройств. Кроме того, для исполнительных элементов с памятью формы разрабатываются эффективные способы регулирования с использованием изменения характеристик сплавного элемента, при применении этого способа определяют изменение характеристик элемента из сплава с эффектом памяти формы, например электрического сопротивления в открытый период импульсного тока (период, когда ток не пропускается). В качестве сигнала обратной связи задается величина тока, при регулировке элемента путем установления силь( импульсного тока. Структурная схема системы и диаграмма действия различных ее частей во времени показаны на рис. 3.33, э, б. [c.171] Если сопоставить систему регулирования с использованием элементов памяти формы с применявшимися ранее сервосистемами (рис. [c.171] Применение в роботах. На рис. 3.35 показан общий вид экспериментального микроробота с плечевой опорой, локтевым шарниром, запястьем и пальцами, имеющего пять степеней свободы. Сгибание запястья сжимание и разжимание пальцев обеспечиваются спиралью из сплава Т) — N1, а действие шарнира и плечевой опорь( — удлинением и сокращением прямой проволоки из сплава Т( — N1. В этой системе положение руки и скорость действия регулируются прямым пропусканием тока с модулированной шириной импульса (РМ/М-регулирование). На рис. 3.36 приведены примеры действия этого робота. [c.173] Главной отличительной особенностью робота являются малые размеры, однако важным обстоятельством является и плавность его действия. Это обусловлено тем, что заданная величина силь( (силь( восстановления формьО, соответствующая регулируемой величине элемента (току), не зависит от положения, поэтому действие робота приближается к действию биологического мускульного механизма. Эти характеристики особенно соответствуют системам, в которых производят действия с мягкими объектами. [c.173] Реально созданные тепловые двигатели сталкиваются с проблемой динамической теплопередачи, их эффективность составляет величину на порядок меньше расчетной. [c.175] Двигатель с кривошипно-шатунным механизмом. По принципу механического действия тепловые двигатели на основе сплавов с эффектом памяти формы можно классифицировать следующим образом 1) двигатели с кривошипно-шатунным механизмом 2) турбодвигатели 3) гравитационные двигатели 4) двигатели других типов. [c.175] Принцип действия двигателей с кривошипно-шатунным механизмом такой же, как и обычных бензиновых и дизельных двигателей. Элемент памяти формы устанавливается между колесом, имеющим центральный вал, и кривошипным валом, причем оси колеса и вала смещены одна относительно другой. Удлинение и сокращение элемента памяти формы в зависимости от Т действуют так же, как и возвратно-поступательное движения поршня в обьнных двигателях и вызывает вращение колеса. [c.175] Конструктивная схема теплового двигателя такого типа показана [16] На рис. 3.37. В качестве элемента памяти формы применяется стержень из сплава Т1 — N1. Этот стержень изогнут в форме буквы и и помещен между кривошипным валом, вращающимся вокруг фиксированной оси, и приводным шкивом, вращающимся вокруг смещенной относительно кривошипного вала оси. У-образный стержень восстанавливает форму до прямолинейной в резервуаре с горячей водой, что приводит к повороту шкива. Под действием избыточной силы в резервуаре с холодной водой стержень вновь изгибается в виде буквы У. При повороте шкива стержень перемещается из резервуара с холодной водой в резервуар с горячей водой, при этом стержень вновь восстанавливает свою форму до прямолинейной. Одновременно стержень перемещается из резервуара с горячей водой в резервуар с холодной водой, в результате изгиба в У-образную форму происходит непрерывное вращение. [c.175] Двадцать стержней из сплава Т1 — N1 0 1,2 мм и длиной 150 мм были установлены в тепловом двигателе, работающем с водой, нагретой с помощью солнца до 4В °С, и с холодной водой с температурой 24 °С, частота вращения составляла 60—80 мин , мощность 0,2 Вт. После 10 циклов работы в стержнях из Т — N1 каких-либо повреждений не обнаружено. [c.175] Помимо описаннь(х, можно рассмотреть и конструкцию теплового двигателя, сходного с обь(чнь(ми двигателями (рис. 3.40) [19]. [c.178] Турбодвигатели (с дифференциальным шкивом). В этом двигателе мощность возникает в результате механического соединения валов, на которых с помощью элементов памяти формы образуются крутящие моменты. Известны турбодвигатели с использованием теплового расширения, однако возможность применения сплавов с эффектом памяти формы для создания двигателей впервые описана Джонсоном [20] (рис. 3.41). [c.178] Вернуться к основной статье