asyan.org
добавить свой файл
1
§ 1. Перевірка робочого пружинного манометра

Мета: Ознайомитися з основними одиницями та приладами вимірювання тиску в різних гідравлічних системах, з правилами перевірки робочого манометра. Навчитися перевіряти робочі манометри і користуватися кривою поправок.

1. Прилади і обладнання

1. Експериментальна установка.

2. Робочий і контрольний пружинні манометри.

2. Основні теоретичні відомості

Під гідростатичним тиском в даній точці рідини розуміють граничне значення відношення до :

, (1)

де - сила, що діє на елемент поверхні по нормалі.

Гідростатичний тиск характеризується такими основними властивостями:

1. Гідростатичний тиск направлений нормально до поверхні, на яку він діє І створює тільки напруження стиску.

2. В будь-якій точці рідини гідростатичний тиск однаковий у всіх напрямках.

3. Гідростатичний тиск в будь-якій точці рідини залежить лише від положення її в просторі, тобто:

(2)

В цілому в рідині діють поверхневі і масові сили. До поверхневих відносяться ті сили, величина яких пропорційна площі, на яку вони діють. Ці сили, в свою чергу, можуть бути розкладені на нормальні (атмосферний тиск, тиск поршня) і дотичні (сили внутрішнього тертя).

Сили, величина яких пропорційна масі об'єму рідини, називають масовими (сила інерції, сила тяжіння). Дія всіх зовнішніх сил зумовлює в рідині, що знаходиться в стані спокою, гідростатичний тиск, величину якого визначають з основного рівняння гідростатики:

(3)

де - тиск над поверхнею рідини, що має густину ;

- глибина занурення точки А, в якій визначають тиск.

Основні одиниці вимірювання тиску

- 1 = 1 Па – 1 паскаль;

- 1 = 1 ат - 1 технічна атмосфера;

- 1 атм - 1 фізична атмосфера;

- 1 бар;

- 1 мм.рт.ст. - 1 Торр.;

- 1 п'єза.
Співвідношення між одиницями вимірювання тиску


Па

ат =

атм

бар

Торр

мм.вод.ст. =

1

1,02∙105

9,87∙106

10 5

75∙104

0,102

9,81∙104

1

0,968

0,981

736

104

1,013∙105

1,033

1

1,013

760

1,033∙104

105

1,02

0,987

1

750

1,02∙104

133

1,36∙10-3

1,32∙10-3

1,33∙10-3

1

13,6

9,81

10-4

9,68∙10-5

9,81∙10-5

7,36∙10-2

1

Прилади для вимірювання тиску

За величиною вимірюваного тиску прилади поділяються на:

- манометри, які вимірюють надлишковий (понад атмосферний) тиск;

- барометри, які призначені для вимірювання атмосферного тиску;

- вакууметри, що вимірюють тиск у розрідженому середовищі (нижче атмосферного);

- мановакууметри, які призначені як для вимірювання надлишкового тиску, так і для тиску у розрідженому середовищі;

- диференціальні манометри, що вимірюють різницю тиску в двох точках.

За призначенням прилади бувають:

- робочі;

- контрольні;

- зразкові;

- мікроманометри;

- диференціальні і спеціальні.

За принципом дії прилади для вимірювання тиску поділяються на:

1. Рідинні, в яких висота стовба зрівноважує вимірюваний тиск рідини, а його величина є мірою тиску (п'єзометр, ртутний манометр, диференціальний манометр, мікроманометр, вакууметри).

2. Механічні, які працюють на принципі пропорційності пружних деформацій робочих органів (трубок, мембран, пластинок) від вимірюваного тиску.

3. Поршневі, в яких тиск вимірюється шляхом визначення навантаження на поршень при дії на нього певним тиском рідини.

4. Електричні, що діють за принципом вимірювання опору чи ємності певного середовища зі зміною тиску (тензодатчики).

5. Комбіновані.

Серед механічних приладів для вимірювання манометричного тиску в техніці найбільш широке використання знайшли пружинні манометри, в яких робочим органом служать латунні зігнуті труби. Схема конструкції такого приладу зображена на мал.1. Із місця вимірювання тиску в зігнуту латунну трубку із запаяним кінцем через відкритий кінець надходить рідина, тиск якої вимірюється. Під дією рідини трубка-пружина частково розпрямляється (в манометрі) або більше згинається (в вакууметрі). Через зубчату передачу 2 зміна положення кінця трубки передається стрілці 4, яка показує на градуйованій шкалі величину тиску. До недоліків пружинних мано­метрів слід віднести:

1. Погана робота манометрів в умовах вібрації (коливання стрілки).

2. Не можна вимірювати тиск в агресивному середовищі, яке діє на металеві стінки трубок.

3. Не можна вимірювати тиск у в'язких середовищах (забива­ються трубки).

4. В робочих органах (трубках, мембранах) виникають залишкові деформації. Крім цього спрацьовується передаточний механізм, внаслідок чого з'являються похибки у показах виміру. Тому в процесі експлуатації манометри потрібно періодично перевіряти, що здійснюють на масляному пресі шляхом порівняння показів робочого із показами контрольного манометра. В зв'язку з цим до кожного манометра додається паспорт, в якому вказуються терміни його придатності до роботи і дата останньої перевірки.



Мал.1. Пружинний манометр: 1. Латунна трубка (робочий орган).

2. Зубчата передача. 3. Корпус. 4. Стрілка.

При виборі контрольного (зразкового) манометра слід врахову­вати такі фактори:

- верхня межа вимірювань контрольного приладу повинна перевищувати верхню межу приладу, який перевіряється;

- максимальна абсолютна похибка контрольного приладу повинна бути значно менша максимальної абсолютної похибки приладу, що перевіряється.

3. Експериментальна установка

Схема експериментальної установки подана на мал.2. Установка має такі основні вузли:

1. Гідравлічний прес із виводами для приєднання манометрів. Виводи мають крани, за допомогою яких можна перекривати магістраль, через яку подається від преса до манометрів під тиском машинне масло.

2. Контрольний манометр з межами вимірювання 0-10 атм і класом точності 0,6.

3. Манометр, який перевіряють.

Поршень малого циліндру преса приводиться в рух важелем 8. Для підвищення тиску необхідно перекривати перепускний клапан 5, а для зменшення - відкривати. Зростання тиску в гідравлічній системі пресу однаково поширюється як до контрольного, так і до робочого манометрів. При цьому рух поршня великого циліндру при зростанні тиску обмежується затиснутим дерев'яним брусом.

Установку необхідно розміщувати там, де відсутні вібрації при температурі оточуючого середовища 18-24°С.



Мал.2. Схема установки для перевірки пружинних манометрів 1,2- контрольний і робочий манометр; 3 - крани; 4 - гідравлічний прес; 5, б - перепускний і зворотний клапани; 7 - дерев'яний брусок; 8 - важіль преса.

4. Послідовність виконання роботи

1. На пресі встановити два манометри - робочий і контрольний (мал.2).

2. За допомогою поршня малого циліндра преса під тиском подавати масло до манометрів, послідовно встановлюючи покази робочого манометра на цілі числа одиниць тиску (1, 2, 3, 4...) і відповідно до цих показів зафіксувати покази контрольного манометра. При цьому не перевантажувати манометри вище їх максимальних показів.

3. Манометри розвантажити, повторюючи всі виміри у зворотному порядку від максимального тиску до 0. Всі покази манометрів представити у вигляді таблиці.

4. Підрахувати середні покази контрольного манометра для кожного фіксованого значення, а потім обчислити похибки робочого манометра на кожній поділці:

(4)

де - покази робочого манометра.

- середні значення за навантаженням і розвантаженням показів контрольного манометра.

5. Обчислити допустиму похибку робочого манометра в залежності від класу точності приладу:

, (5)

де N - максимальні покази шкали робочого манометра,

К - клас точності приладу в % .

6. Порівняти і . Коли > , то манометр не придатний до роботи, у випадку коли < , то манометром можна користуватися з врахуванням кривої поправки.

7. В разі необхідності побудувати криву поправку , де - - поправка до робочого манометра, яка є похибкою з протилежним знаком. Поправка є величиною, яку слід алгебраїчно додавати до показів робочого манометра для кожного фіксова­ного значення тиску, для того щоб, виміряти його з точністю контрольного манометра.

5. Методичні рекомендації для самостійної роботи

Для більш повного оволодіння знаннями, які необхідні для виконання лабораторної роботи необхідно ознайомитись із літературою, список якої додається. При цьому слід звернути увагу на такі питання:

1. Закон Паскаля і його застосування в техніці.

2. Основне рівняння гідростатики і його фізичний зміст.

3. Конструктивні особливості і принцип роботи гідравлічного преса.

4. Поняття про абсолютний тиск, надлишковий тиск і вакуум.

5. Будова і принцип роботи всіх різновидностей приладів для вимірювання тиску.

6. Сили тиску рідини на плоскі та криволінійні поверхні.

6. Рекомендації до оформлення звіту по роботі

1. Коротко написати основні теоретичні відомості та зарисувати схему експериментальної установки.

2. Чітко вказати на хід роботи.

3. Записати основні дані про робочий і контрольний манометри в таблицю 1.

4. Всі дані експерименту і розрахунків представити в вигляді таблиці 2.

5. В разі необхідності побудувати криву поправку, зразок якої показаний на малюнку 3.

6. Зробити конкретні висновки про придатність манометра до роботи та рекомендації щодо користування ним.

Таблиця 1



Назва

Робочий манометр

Контрольний манометр

1.

Тип і № манометра







2.

Максимальний тиск по шкалі,







3.

Ціна поділки,







4.

Клас точності у %








Таблиця 2



Покази манометрів в

Похибка ΔР,



Поправ-ка ΔР,



Допусти-ма макси-мальна похибка ΔР,



Висно-вок

робочого

контрольного

наванта-ження і розванта-ження

наванта-ження

розванта-ження

середнє значен-ня

1.

1.






















2.

2.






















3.

3.






















4.

4.






















5.

5.






















6.

1.

























Зразок графіка
7. Контрольні запитання

1. Що розуміють під тиском у рідині або газі?

2. Який тиск називають абсолютним, надлишковим та вакуумом?

3. Які прилади існують для вимірювання тиску і яка їх класифікація, будова та принцип роботи?

4. Одиниці вимірювання тиску і співвідношення між ними.

5. Як перевірити робочий пружинний манометр? Що покладено в основу методу перевірки робочого манометра?

6. Чому необхідно перевіряти придатність до роботи пружинних манометрів? Які існують їх недоліки?

7. Що таке клас точності приладу і як визначають допустиму похибку?

8. Як користуватись кривою поправок і коли її необхідно будувати?

9. За якими критеріями визначають відповідність пружинного манометра присвоєного йому класу?

10.Пояснити принцип роботи гідравлічного преса.

8. Техніка безпеки

1. Слідкувати, щоб деталь, яка знаходиться в пресі під стиском, не мала перекосів.

2. Не допускати створення тиску в гідравлічній системі, що перевищує максимальні покази манометрів.

3. Надійно кріпити манометри на стенді.