专利名称：气体报警器的制作方法
1、原理简单、清晰、明了。当气体膨胀到一定限度时，会有一股冲击力Pg，顶住OA杆的A端，以速度VA把OA杆推到B触点，然后发出声音，就等于报警，因此设计是专门装在送油的汽车上的，因道路不平，所以在质心处装了个弹簧，弹簧的设计考虑弹跳力PV和重力mg，所以在一般情况下，把弹簧作为静平衡处理。
2、此机构具有一个自由度，可取系杆的转角φ为广义坐标，工作时有气体的冲击力Pg↑，速度VA↑，因道路引起的弹跳力PV，弹簧的拉力PS和托力Pи，还有重力mg，摩擦力略去不计了。Pи和PV在设计弹簧时已考虑，在下面的计算过程中也忽略了。
3、与始点和终点位置有关的有势力mg、PS和非保守力Pg，在运动时，机械能与其他形式的能量发生转化，若考虑这些转化为其他形式的能量时，对总的系统来说，总的能量仍然是守恒的。
4、取水平平衡位置为势能的零位置，即当φ＝0时，V＝0，弹簧拉力PS＝kδS，工作时D的铅垂位置移动为yD＝ (L)/2 ·φ，故对应的重力mg的势能V′D＝-mg (L)/2 φ，因为重心↑，所以为负号。对应的弹性力PS的势能为VS＝0- 1/2 k( (L)/2 φ)2，VS＝- 1/8 kL2φ2，在D′点处的总势能力VD′S′＝- 1/2 L·φ·mg- 1/8 kL2φ25、再计算系统的动能T、TB＝O TA＝ 1/2 PgV2A+ 1/2 j。W2，系杆0A绕O轴转动。
φTA＝ 1/2 Pg·L2
2+ 1/2 〔 1/3 mL2〕
2＝ 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
26、根据E＝T+V＝常量，那么TA+VD＝TB+V′D则 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2+0＝0+〔- 1/2 Lφ·mg- 1/8 kL2φ2〕、1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2＝- 1/2 Lφmg- 1/8 kL2φ2-17、用拉格朗日函数介此题L＝T-VL＝ 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2-〔- 1/2 Lφ·mg- 1/8 kL2φ2〕＝ 1/2 PgL2
2+ 1/6 mL2
2+ 1/2 Lφmg+ 1/8 kL2φ2
则PgL2φ″+ 1/3 mL2φ″- 1/2 Lmg- 1/4 kL2φ＝0(PgL2+ 1/3 mL2)φ″- 1/4 kL2φ- 1/2 Lmg＝0-2上式为此系统的运动微分方程，再用高等数学的观点来解8、设PgL2+ 1/3 mL2＝A 则2式为Aφ″- 1/4 kL2φ- 1/2 Lmg＝0-33式为y″＝f(y、y′)型的微分方程，令 (dφ)/(dt) ＝V，则有 (d2φ)/(dt2) ＝ (dV)/(dt) ＝ (dV)/(dφ) · (dφ)/(dt) ＝V (dV)/(dφ) ，代入原方程得A·V (dV)/(dφ) - 1/4 kL2φ- 1/2 mgL＝0即AV (dV)/(dφ) ＝ 1/4 kL2φ+ 1/2 mgL分离变量并积分得
AVdV＝
〔 1/4 kL2φdφ〕+
1/2 mgLdφ 1/2 AV2＝ 1/8 kL2φ2+ 1/2 mgLφ即 1/8 kL2φ2+ 1/2 mgLφ＝ 1/2 (PgL2+ 1/3 mL2)V2-44式即为所求转动方程，从而可决定机构的运动
9、再用材料力学的观点，求出系杆OA的质量m和刚度、强度、系杆OA的弯曲变形是非常重要的，因为它直接影响到φ，也就是直接影响到报警位置和报警时间。
Rx＝O，在这里把Pg、PV当作静力，因为这样Ps就大了，也就是f、θ就最大了，∵PsV＜Psj即fV＜fj，θV＜θj，首先规定弯矩的符号，这里挠曲线向下凸出时，M为正，那么 (d2y)/(d2x) ＝ (M)/(Ej) 则Ejy″＝M＝(Pv+Pg)x+PИ(x- (L)/2 )-(Ps+mg)(x- (L)/2 )此式为挠曲线方程，积分得Ejy′＝ 1/2 x2(Pv+Pg)+ 1/2 x2PИ- 1/2 PИLx-(Ps+mg) 1/2 x2+(Ps+mg) (L)/2 x+C整理得Ejy′＝ 1/2 x2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/2 xL〔Ps+mg-PИ〕+C再积分Ejy＝ 1/6 x3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 Lx2〔Ps+mg-PИ〕+Cx+D当x＝0时，y＝0，y′＝0，则C＝0、D＝0，令x＝L则fmax＝y｜x＝L＝ 1/(Ej) ｛ 1/6 L3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 L3〔Ps+mg-PИ〕｝-1θmax＝y′｜x＝L＝ 1/(Ej) { 1/2 L2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ (L2)/2 〔Ps+mg-PИ〕｝-2则fmax＝ 1/(Ej) ｛ 1/6 L3〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/4 L3〔Ps+mg-PИ〕｝＝0.0002Lθmax＝ 1/(Ej) ｛ 1/2 L2〔Pv+Pg+PИ-Ps-mg〕+ 1/2 L2〔Ps+mg-PИ〕｝＝0.001弧度，此两个方程可联立求介，图2
10、简易图3侧面为弧形的，这样到达触点时，就有坡度，不至于撞击。
11、整个计算过程中，符号要搞清，单位要统一12、在理论报警位置B要考虑安全系数n，所以实际报警位置是在C触点，发出音响。
13、此报警器若不是装在行走件上，而是固定在某个不动的地方就把弹簧拿掉，安个支承点，整个计算过程就简单多了，这样就能防患于未然。
14、选用园柱形拉伸弹簧Pg是动载荷，但变载的作用次数и＜103，而变化的幅度不大，所以只进行静强度验算。具体设计方法和步骤如下(1)根据工作情况及具体条件选定材料，并查取其机械性能数据。
(2)选择弹簧指数C，通常可取C＝5-8(极限状态时不超出4～16)，并算出补偿系数k值。
(3)根据安装空间，考虑预期的弹簧中径D2，根据C值估取弹簧丝直径d，并由表查取钢丝的许用应力。
(4)试算弹簧丝直径d1，由公式τ＝k (8CP)/(πd2) ≤〔τ〕可得d1≥1.6pm a xkC［τ ］]]>必须注意如弹簧选用表所列的前三种弹簧丝制造时，因钢丝的许用应力决定于其σB，而σB是随钢丝的直径变化的;又因式中的〔τ〕是按估取的d值查得的σB计算得来的。所以此时由式计算得的d1值必须与原来估取的d值相比较，若两者相等或很接近，即可园整为邻近的标准弹簧丝直径d，并按D2＝Cd求出D2。若两者相差较大，则应参考计算结果，重估d值，再查其σB而计算〔τ〕，代入式进行试算，直至符合后方能计算D2。选用其他材料时，因其σB值受弹簧丝直径变化的影响不大或无关，故可不受上述限制。
(5)根据变形条件求出弹簧工作圈数，先用压缩弹簧的计算公式n＝ (Gd)/(8Pmaxc3) 入max Pmaxj＝PИ＝Pv-mg然后再用拉伸弹簧的计算公式n＝ (Gd)/(8(pmax-p0)) max这里Pmaxv＝Pg+Pv-mg＝Psv用这两个公式反复估算(6)求出弹簧的尺寸D，D1，H。并检查其是否符合安装要求等。如不符合，则应另选有关参数(例如C值)重新设计。设计弹簧时，要考虑到报警位置时，弹簧的伸长量能否满足要求。
15、发出音响的电路图4
图1Pg、Pv冲击摇杆OA，碰到触发器，发出音响，其中有个安全系数。
图2、是材力3、是摇杆的形状图4、触发器的电路图
权利要求
1.本发明的所属技术领域是机械原理、理力、材力、其技术特征是摇杆。是用接近爆炸的临界数值Pg、冲击摇杆、碰到触发器、报警，Pg必须准确测出、可用理论计算实验数据，并非是爆炸时的Pg，而是临界值、摇杆从起始位置到触发器，有个角度，而且不变形。
2.在Pg确定后，必须准确计算φ角，还要加上一个安全系数，其特征是一个锐角。
3.摇杆的刚度必须符合要求，否则会影响报警，其特征是fmax＝0.0002l，Qmax＝0.001弧度
4.触发器必须灵敏。
全文摘要
该发明是火灾防救装置和设备，是利用机械原理研制而成的。用临界的气体冲击力，使摇杆碰到触点发出音响，这样当汽油或气体分子浓度↑时，即能及时报警，就不会发生危险苗头。其特征是摇杆结构。其用途主要用于油罐车，也可推广用于压力容器。
文档编号G08B17/04GK1035573SQ8810701
公开日1989年9月13日 申请日期1988年10月7日 优先权日1988年10月7日
发明者赏宝荣, 赏宝琛, 俞桂兰, 赏宝玮, 于崇勋, 赏星云, 赏星耀 申请人:赏宝荣