碟形热双金属片曲率和温度的关系.pdfVIP

低压电器(2000na1) 碟形热双金属片曲率和温度的关系 卜锦鑫 上海电器科学研究所 (200063) 摘 要 从碟形双金属片的两块不同金属的热膨胀系数出发，设计了计算模型。应用弹性材料力学原 理推导出碟形热双金属片的曲率和温度的关系。最后得出结沦:碟形热双金属片的曲率只与两块材料的厚 度、热膨胀系数、弹性模具以及温度有关 叙 词:碟形热双金属 曲奉 热膨胀系数 温度 Curvature-TemperatureRelationofThermalBimetalswithDishShape BUJint;,Zing ShanghaiElectricalApparatusResearchInstitute(200063) Abstract:Prcx:ecdfromdifferentheatcoefficientofexpansionoftwodifferentmetalsfortlwmtalhimctalswith dishshape,thecalculationmodulwasgiven.Accordingtotheprincipleofelasticitythecurvature-temperaturercla- tionwasdeduced.Finally,aconclusionwasreachedthstthecurvatureisonlyrelatedtothethickness,heatoeeffi cientofexpansionand- lulusofelasticityoftwokindsofmetalmaterialsaswellasthettnnperautrc Keywords:thermalbimetalwithdishshape curvature heatcoefficientofexpansion lempetature 碟形热双金属片(简称碟片)曲率和温度的关 丫1+2at= 1+at 系是碟片设计和应用的基础，本文试图通过理论 所以 R=Ra(1+at) 推导求出碟片的曲率和温度的关系。 这样，两块圆片在自由膨胀时的半径分别为 碟片是由两块不同热膨胀系数金属圆片牢固 Rt=Ra(I+alt)，R2=R(I+a2t) 叠合在一起而形成的。当温度发生变化时，它的 曲率会随温度而变化，在其曲率达到零时，碟片就 2.碟片在温度发生变化时的现象及 产生突跳，相对于此时的温度为突跳温度。碟片 假设条件 的这种突跳性能被利用在电器中来控制温度c 实际的碟片是牢固地结合在一起的，在其温 1.碟片的自由膨胀 度发生变化时会互相制约。at圆片其半径增大 量会大于其自由膨胀时的增大量，而a:圆片其半 碟片中，把膨胀系数较小的那块金属圆片称 径增大量会小于自由膨胀时的增大量。这种互相 为被动层，设其线膨胀系数为at，另一块膨胀系 制约，碟片的结合面处，在其各自由表面上产生了 数较大者称为主动层，设其线膨胀系数为02。若 切向内应力，即除了使它们的面积发生变化外，还 当两块圆片完全分离时，温度发生变化，就产生自 使碟片发生弯曲。实践证明，碟片在发生弯曲过 由膨胀，由于圆片的厚度很小，因此可以按自由的 程中，始终保持为球面状。这样我们完全有理由 面积膨胀来对待。对于两块膨胀系数等于线膨胀 假设，在温度发生变化时，在碟片的任何一个层面 系数2倍的金属圆片，其面膨胀公式为 卜，处处应该有相同的曲率半径和应力状态。当 .R2一二R,;(1+tat) 然在不同的层面上其曲率半径是不同的。 式中 R二Ra,/1+tat 由于碟片在温度升高时，在交接面上产生表 将产门干2at用