Файл: Граменицкий В.Н. Грузопоршневые измерительные приборы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.07.2024

Просмотров: 154

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Это,

во-первых, значительно

упрощает работу по

построению

кривых

и, во-вторых,

позволяет

сопоставлять различные приборы

и оценивать их качество.

 

 

Поршни приборов

в р а щ а ю т с я в определенном

направлении .

Условились за нормальное принимать вращение по часовой стрелке. Вращение поршня в противоположном направлении в некоторых конструкциях приборов может привести к самоотвинчиванию грузоприемного устройства и падению грузов, а, кроме того, к появле­ нию некоторой, правда весьма незначительной, дополнительной погрешности.

Проверка взаимной перпендикулярности оси поршня

иопорной плоскости грузоприемного устройства

Убольшинства манометрических грузопоршневых приборов (мано­ метры, вакуумметры, барометры и др.) при испытаниях и поверках проверяется в з а и м н а я перпендикулярность опорной плоскости гру­ зоприемного устройства и оси поршня . Допустимое отклонение от перпендикулярности обычно составляет 3—5' и проверяется с по­ мощью накладного уровня или измерительного индикатора, уста­

навливаемого

н а д прибором. Наконечник индикатора приводится

в соприкосновение с опорной плоскостью грузоприемного

устройства

(вблизи от ее

к р а я ) , а поршень вместе с грузоприемный

устройст­

вом поворачивается на один оборот. Угол Дер, определяющий откло­

нение от перпендикулярности

опорной плоскости и оси

поршня,

можно вычислить по формуле

 

 

 

 

 

(Х.З)

где а— расстояние точки контакта наконечника

индикатора

и опор­

ной плоскости от ее центра;

s — изменение показаний индикатора

при повороте поршня на один оборот.

 

 

При проверке перпендикулярности поршень

устанавливается на

высоте, соответствующей его рабочему положению, а вентиль, со­

общающий манометр

с прессовой частью, перекрывается.

Определение чувствительности

 

 

 

Чувствительностью измерительного прибора

называют

отношение

перемещения у к а з а т е л я (для грузопоршневых

приборов

без огсчет-

ного устройства — перемещения поршня) к изменению

измеряемой

величины, вызвавшему это перемещение.

 

 

Чувствительность

грузопоршневого

измерительного

прибора мо­

ж е т быть в ы р а ж е н а

аналитической

зависимостью и

определена

экспериментальным путем. Обычно при разработке новой принци­ пиальной схемы и конструкции грузопоршневого прибора находят аналитическое выражение чувствительности, что позволяет, зада ­ ваясь определенным, наиболее удобным с точки зрения эксплуата -

124


цин, значением чувствительности прибора, определять (расчетным путем) оптимальные значения некоторых конструктивных пара­ метров.

Д л я экспериментальной оценки чувствительности грузопоршневого прибора следует, сообщив прибору заданное приращение из­ меряемой величины, например давления АР, определить соответст­ вующее изменение показаний отсчетного устройства или положения поршня ДЯ . Чувствительность прибора в этом случае

N =—.

(Х.4)

ДР

 

Практическое значение чувствительности как одной из харак ­ теристик метрологических качеств прибора заключается .в том, что она входит в выражение, которое определяет составляющую отно­ сительной погрешности прибора, обусловленную погрешностью от­ счета. Легко видеть, что если ошибка отсчета в единицах, характе ­ ризующих перемещение у к а з а т е л я (поршня, стрелки и д р . ) , обозна­ чена через Ах, а чувствительность через N, то относительная по­ грешность, вызванная указанной ошибкой,

8 =

1 0 0 - ^ % ,

(Х.5)

 

NX

 

где X — значение измеряемой

величины.

 

Определение порога чувствительности

Определение порога чувствительности не следует путать с опреде­ лением чувствительности.

Если чувствительность оценивается отношением любого измене­ ния положения указателя или поршня к соответствующему измене­ нию измеряемой величины, то порог чувствительности определяет­ с я изменением измеряемой величины, вызывающим наименьшее из­

менение показаний прибора,

или

в

нашем

случае

изменение поло­

ж е н и я поршня, которое может

быть

обнаружено

оператором при

нормальном д л я данного прибора

способе

отсчета.

 

Порог чувствительности так ж е , как и продолжительность сво­ бодного вращения поршня, является характеристикой качества из­

готовления поршневой пары и,

следовательно, показателем

метро­

логических свойств прибора.

 

 

 

 

 

Д л я

определения

порога

чувствительности

грузопоршневого

прибора

на грузоприемное устройство

обычно

накладывается до­

полнительная гиря,

соответствующая

определенному

д л я

данного

прибора изменению измеряемой величины. П р и

этом

указатель по­

л о ж е н и я

поршня

или у к а з а т е л ь

отсчетного устройства

переместится

на заметное д л я

н а б л ю д а т е л я

расстояние.

 

 

 

Следует отметить, что определить порог чувствительности грузо­ поршневого прибора можно только в том случае, когда у этого при­ бора поршень уравновешен или прибор состоит из системы двух

125


в з а и м но уравновешенных поршней. Если у прибора

собственный

вес поршня не уравновешен, его подключают к другому

(грузопор-

шневому) прибору (более высокого класса точности)

и

путем на­

л о ж е н и я дополнительной гири на грузоприемное устройство одногоиз приборов определяют порог чувствительности системы двух при­ боров. Это позволяет оценить указанную характеристику испытуе­ мого прибора лишь приблизительно.

Определение приведенной площади поршня

Основной метрологический параметр грузопоршневого манометри ­

ческого прибора с

неуплотненным поршнем — приведенная

пло­

щ а д ь поршня — определяется методом

сличения с

грузопоршневым

образцовым (высшего

р а з р я д а ) или

эталонным

прибором,

класс

точности которого не менее чем в 2-—2,5 раза превышает класс точ­ ности поверяемого прибора.

П р и определении приведенной площади поршня можно приме­ нять любой из трех описанных ниже способов взаимного сличения приборов. Во всех трех случаях оба взаимно сличаемых прибора непосредственно или с помощью разделительных камер подклю­ чаются к источнику давления — к жидкостному или воздушному прессу, к компрессору, баллону и устанавливаются в нормальное положение по уровню или отвесу. Д а л е е по первому способу пу­ тем наложения на поршни грузов и дополнительных гирь поршни

приводятся

в положение равновесия. Уравновешивание осуществ­

ляют при различных давлениях под поршнем.

 

 

 

 

Среднее значение приведенной площади поршня в этом случае

вычисляется

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£

m

 

 

 

 

 

 

 

 

F=Foc1

!

 

,

 

 

 

(Х.6)

 

 

 

 

 

y(m0U±?FaQH)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

где F и

F05

— значения

приведенных

площадей

поршней

соответ­

ственно

поверяемого и

образцового

приборов;

m — масса

грузов

и поршня с грузоприемным устройством

поверяемого

прибора

(при

к а ж д о м

д а в л е н и и ) ;

/Поб - тоже, для

образцового

прибора;

Q —

плотность рабочей

жидкости,

заполняющей прибор;

H

расстоя­

ние (по вертикали) между уровнями расположения торцов

поршней

сличаемых приборов; і — число ступеней

нагружения .

 

П р и

поверке приборов классов 0,01—0,03 число ступеней нагру­

жения

д о л ж н о быть не менее десяти ( І ' ^ 1 0 ) , при поверке

приборов

более низких классов — не менее четырех

( і ^ 4 ) .

 

П р и втором способе поршни сличаемых приборов предваритель ­ но взаимно уравновешиваются с помощью тарировочных грузиков. После взаимного уравновешивания на оба поршня н а к л а д ы в а ю т с я

126


грузы и гири в количестве, необходимом для создания требуемых давлений и достижения равновесия. В этом случае среднее значение приведенной площади поршня поверяемого прибора вычисляется по формуле

2 m

F =

Foe - j

(X.7)

где m и т'й — масса грузов,

наложенных

на грузоприемные

уст­

ройства соответственно поверяемого и образцового приборов после предварительного уравновешивания .

Следует обратить внимание на существенное преимущество это­

го способа перед первым, з а к л ю ч а ю щ е е с я в том,

что уравнение

(Х.7) не

содержит

значений

массы поршней и

грузоприемных

устройств

сличаемых

приборов,

а т а к ж е плотности

рабочей жидко ­

сти и величин Н, которые входят в уравнение (Х.6).

Третий способ, обеспечивающий наибольшую точность опреде­ ления F, называется способом двухкратного или «двойного» урав ­ новешивания * и применяется в тех случаях, когда номинальные

значения приведенных площадей поршней

сличаемых

приборов

одинаковы. В более общем случае, когда F = XF0g ИЛИ

F = —

FO6

(где А — целое число), этот способ называется

«способом

многократ­

ного уравновешивания» .

 

 

 

Если К=1, т. е. при способе двухкратного

уравновешивания,

по­

сле предварительного уравновешивания поршней на грузоприемные

устройства

н а к л а д ы в а ю т с я

грузы, соответствующие

заданному

давлению

(первой ступени

н а г р у ж е н и я ) , и проводится

первое урав ­

новешивание нагруженных поршней наложением на один из них до­ полнительных гирь. После этого грузы, наложенные на грузоприем­ ные устройства взаимно сличаемых приборов, меняют местами и поршни снова уравновешивают наложением на один из них допол­ нительных гирь.

Уравновешивания («двойные») повторяются при различных указанных выше давлениях .

Д л я вывода уравнения, определяющего значение приведенной площади поршня, которое получено методом двойного уравновеши ­

вания, введем

 

следующие обозначения: іщ и

іщ — массы грузов,

н а к л а д ы в а е м ы х

на грузоприемные

устройства

взаимно сличаемых

приборов; А,

и

Аг — абсолютные

погрешности

этих

грузов; тп

номинальные

значения массы этих грузов; A m , ' и Ат2'

— масса

до­

полнительных гирь, н а к л а д ы в а е м ы х на поршень поверяемого при­

бора соответственно

при первом и

втором

уравновешиваниях;

A m / ' и Д т 2 " — масса

дополнительных

гирь,

н а к л а д ы в а е м ы х на

поршень образцового

прибора.

 

 

* Предложение К. И. Хансуварова (ВНИИГК).

127


 

 

 

 

 

 

тл

= тп

 

ält

 

 

(Х.8)

 

 

 

 

 

 

пи = m „

Д 2 . J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В момент

первого уравновешивания поршней

условие

равнове--

сия

следующее:

от, -j-Дот,

 

 

от2-{-Дот,

 

іпх и /п,

в ы р а ж е ­

 

 

 

 

Fоб

 

L . З а м е н и м

ниями из формулы

(Х.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от,, — Д, -4- Дот,

 

от,,

 

Д., -|- Дот,'

 

(Х.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В момент второго

уравновешивания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/и.„ До

- ) - Д т 2

от,,

 

Ді +

Arno

 

(Х.10)

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

^об

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И з формул

(Х.9)

и (Х.10) получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2ія„

 

 

2m„

 

 

 

 

 

F

=

F об

 

 

 

 

(Х.11)

 

 

 

 

Д, а-

До

 

Дот, + Дот,

 

 

 

 

 

 

1 _

 

 

 

 

 

 

 

 

\ ^

 

- _|.

 

 

 

 

 

П р и н и м а я

во внимание,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д, _і_ д„

« 1 и

 

Дот, -4- Дот,

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + 2

 

 

— — - « 1,

 

 

 

 

 

 

 

2от„

 

 

 

 

2от„

 

 

 

уравнение

(X. 11)

можно записать

в более простом

виде:

 

 

 

 

F =

^об I 1

- г

Дот, +

Дот,

Дот,'-}-Дот!,'

(Х.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

2от„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З а м е н а уравнения

(Х.11)

уравнением

 

(Х.12), приводит к появлению

погрешности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F - F m

 

 

 

 

(Х.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

от = —

100 — относительная

погрешность массы грузов, %.

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О б ы ч н о

 

F

- F , об

0,01

 

 

%, | < 0 , 1 % .

Следовательно,

S I < 0,001%.

128