Поскольку основной задачей при расчете приборов с плоскими мембранами является определение зависимости прогиба Wмембраны от действия сосредоточенной в центре мембраны нагрузки Р (в 10 Н) или равномерно распределенного давления р (в 10 Н/см2), необходимо установление расчетной зависимости Wи Р.
Важную техническую характеристику качества резиновых и резино-текстильных мембран с жестким центром, применяемых в пневматической аппаратуре, представляет так называемая эффективная площадь мембраны Fd. Расчет Fa, для случая
установки мембраны в нейтральном положении, производится по формуле:Произведение перепада давлений Ар на эффективную площадь FBопределяет усилие Р, развиваемое на ее жестком центре. Если бы величина FBне изменялась с перемещением AWжестких центров, зависимость AW— Ар была бы линейной: в действительности эта зависимость S-образна. Нестабильность свойств резиновых и резинотекстильных мембран зависит от многих факторов, вытекающих из особенностей свойств материала мембран, специфики их конструкций и монтажа, из предыстории снятия характеристики и условий самого испытания.
Расчеты тонких металлических мембран разрабатывались В. И. Феодосьевым и 3. Б. Канторовичем.
Распространяя выводы и уравнения 3. Б. Канторовича на случай резиновой мембраны при малых ее прогибах (рис. 231) сосредоточенной нагрузкой, можно написать в общем виде
В уравнениях (13.46) и (13.47) приняты следующие обозначения:
W— прогиб мембраны, см; Р — сосредоточенная нагрузка, 10 Н; г2 — радиус внешнего контура (заделки), см; Г — радиус внутреннего контура (жесткого центра), см; Е — модуль продольной упругости, 10 Н/см2; h— толщина мембраны, см; х— коэффициент Пуассона; а = г2/гь
В практике расчетов металлических деталей модуль продольной упругости Е является константой. Механические же свойства резиновых конструкций зависят от ряда факторов: скоростного режима деформации, конфигурации детали, условий ее заделки (крепления) и температуры. Лишь условно равновесный высокоэластический модуль резины Е^,, определяемый в специальном эксперименте, является механической константой материала. Модуль же детали Е может быть и отличным от Еоо и не постоянным.
Отношение этих модулей, определяемое коэффициентом п = = Е/Есо (относительным модулем), позволяет условно (вследствие различия режимов) оценивать значение переменного модуля резиновой детали величиной пЕ^.
Для расчета величины модуля резиновой мембраны «£»«, или коэффициента п, при сосредоточенной нагрузке Р, может быть
использовано следующее уравнение