силы смещения, а в данном
случае — с помощью силы восстановления формы при высокой температуре.
Различие между этими двумя способами заключается только в способе
возбуждения силы. Конструкция элемента отличается тем, что пружину
смещения (как, например, на рис. 3.3) заменяют еще одной спиралью из
сплава с эффектом памяти формы, две спирали действуют в противоположных
направлениях. Если нагревать однонаправленную спираль из такого сплава, то
в результате восстановления формы происходит удлинение. На противоположной
стороне нагреваемая спираль сжимается, в результате чего возникает сила.
Если нагревать спираль на противоположной стороне, то совершенно
аналогично элемент смещается в обратном направлении. Наиболее
существенными преимуществами дифференциального двунаправленного
элемента являются большая возбуждаемая сила и высокая эффективность
преобразования энергии. Например, при применении сплава с
характеристиками, показанными на рис. 3.2, с помощью метода смещений
генерируются только силы (F А
—
F
д)
или (F д—
F
м).
В отличие от этого при применении дифференциального элемента
можно использовать полностью силу (FА
—
Fм).
Для сплавов с эффектом памяти
формы рабочая Г= (2ОН00) °С. Успешно разрабатываются способы
использования низкокачественной энергии (например, энергии горячих
источников или энергии горячей отходящей воды) в тепловых двигателях,
преобразующих указанную энергию в механическую. Почти во всех тепловых
двигателях используются дифференциальные элементы, обеспечивающие
высокую эффективность преобразования энергии.
На рис. 3.3 показан элемент, в
конструкции которого используется сжимаемая спираль. Однако в реальных
элементах широко применяются растягиваемые спирали с крюком. Это
обусловлено тем, что спирали из сплава с эффектом памяти формы часто
действуют от нагрева прямым пропусканием тока, поэтому растягиваемые
спирали имеют преимущества, так как позволяют сравнительно просто
решить проблемы торца и продольного изгиба.
Элементы памяти формы и
биметаллические элементы. Элементами, действующими в двух направлениях
при изменении температуры, являются биметаллы. Они давно применяются
и на практике, поэтому, чтобы понять преимущества применения
элементов памяти формы, необходимо установить различие между ними и
биметаллами.
Первое различие заключается в
степени изменения формы и размеров. Отклонение D
биметаллического элемента толщиной f и длиной L определяется
как
(3.1)
где К — постоянная
кривизны. Для промышленных биметаллических элементов К =
(10—20)Х106, °С-1, поэтому отклонение
биметаллического элемента толщиной 1 мм, длиной 50 мм при изменении
температуры от 20 до 100 °С составляет 2—4 мм (рис. 3.6). В отличие от
этого у