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

Скачать файл (5,74Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.07.2024

Просмотров: 153

Скачиваний: 2

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

Д ^ =

- 2 ^ - ^ ( 1 - 2 0 0 ,

(1.17)

где Р — давление,

действующее на поршень; Е\ и в\ — соответст

венно

модуль упругости

коэффициент

Пуассона материала

поршня.

Вторая составляющая учитывает деформации боковой поверх

ности

поршня:

А / 7

2 =

^ - ( 1 - о

1 ) .

(1.18)

Еі

Третья составляющая учитывает изменение сил

гидравлическо

го трения

в зазоре, вызванное деформацией

поршня и цилиндра:

Д / Г з = ^ ( - § - - « і ) .

(1.19)

где к и Кі — коэффициенты

деформации;

' - т ( - 5 Й - + ' ) + Іг<1-->=

<'•*»

«і

= - іГг « і ,

(1-21)

£і

здесь

R — внешний

радиус

цилиндра; E n a — соответственно

мо

д у л ь упругости и коэффициент

Пуассона

материала

цилиндра.

Таким

образом,

à.F =

P F ß ,

(1.22)

где

p =

3 ^ 1

i _ | _ j _ ^ _ Ä ^

( I 2 3 )

Легко

показать,

что относительное

изменение

давления

равно и противоположно по знаку относительному

изменению

—

приведенной площади

поршня, т. е.

= -

^ .

(1.24)

П о д с т а в ив в выражение

(1.24)

значение

AF из формулы

(1.22),

получим

Д/> = — ß / и

(1.25)

Все приведенные формулы относятся к простейшему случаю — грузопоршневому прибору с простым поршнем в обычном цилиндре.

Р я д конструкций	грузопоршневых	манометров		высоких	д а в л е
ний имеет поршневую	пару с цилиндром с		противодавлением
(рис. 2).			Р
К а к видно из рисунка, измеряемое		давление	Р	в этом	случае

действует на цилиндр не только изнутри, ио и снаружи, в резуль тате чего зазор между поршнем и цилиндром при увеличении дав

ления уменьшается,

что вызывает

соответствующее

уменьшение

приведенной

площади поршня.

этом

случае

приращение

приведенной

площади поршня

т а к ж е

определяется форму

лой (1.22), но ß принимает

другое

значение:

(1.26)

Еі

г д е

2/?=

(1.27)

Исследованиям работы поршневых пар при

воздействии на них высоких давлений

уделено

большое внимание в монографии М. К. Ж о х о в -

ского

[1], а

т а к ж е

в серии работ В. В. Бахва -

ловой и М. К. Жоховского, проводившихся

во

В Н И И Ф Т Р И в течение

последних

10—15 лет.

Большой интерес

представляют

работы

по

уточнению деформационных поправок, позво

Рис. 2. Схема

пор

ляющие значительно повысить точность мано

шневой пары, снаб

метров высокого

давления, работы по созда

женной цилиндром

нию

грузопоршневых

манометров

высокого

с противодавлени

давления с

недеформированной

приведенной

ем:

площадью поршня. Однако все эти исследова

г — радиус

поршня;

R — внешний

радиус

ния выходят за

рамки данной работы,

поэтому

цилиндра;

Р — изме

автор

счел

возможным

ограничиться

ссылкой

ряемое давление

на соответствующую литературу [1, 6—13].

Кроме

манометрических приборов

с простым поршнем

в обыч

ном цилиндре и с простым поршнем в цилиндре с противодавле нием, применяются приборы с так называемым дифференциальным (одноступенчатым и двухступенчатым) поршнем.

В приборах с дифференциальным поршнем измеряемое давление действует или на торец поршня или на кольцевую площадь, рав ную разности площадей широкой и узкой частей поршня. Конст рукции манометрических приборов этой группы описаны во второй главе.

Расчетные формулы, характеризующие работу приборов с диф ференциальным поршнем, в принципе аналогичны формулам, при веденным в данной главе.

Вопросы, связанные с расчетом приборов с дифференциальным поршнем, подробно рассмотрены в работе [1].

Г л а в а I I . СПОСОБЫ УРАВНОВЕШИВАНИЯ

СОБСТВЕННОГО ВЕСА ПОРШНЯ

И з уравнения (1.9) следует, что нижний предел измерения грузопоршневого манометра, построенного по схеме, изображенной на рис. 1, ограничен величиной


Так,	номинальное значение			приведенной площади			F	поршня
наиболее	распространенных		манометров		избыточного		давления
типа МП-60 составляет 0,5 см2 , а вес (Go)					поршня	с	грузоприем-
ным устройством — около		0,5		кгс. Следовательно,		нижний		предел
измерения этого прибора / э		т	і п =	1 кгс/см2 .

Отмеченное свойство грузопоршневых манометрических прибо ров долгое время препятствовало применению их д л я измерения небольших давлений или разрежений . В результате этого измере ния небольших давлений с высокой точностью в течение многих лет проводились исключительно ртутными приборами — м а н о м е т р а м и

имаиовакуумметрами .

Дл я расширения диапазона измерений грузопоршневых мано метрических приборов по предложению автора была разработана принципиальная схема и конструкция грузопоршневого манометра, основанного на дифференциальном методе измерения [14, 15] (в ма

нометре предварительно уравновешивался собственный вес поршня

сгрузоприемным устройством).

Впервом приборе, разработанном по этому предложению, вес поршня уравновешивался давлением столба жидкости определен ной высоты, действующей на поршень. Процесс измерения в этом случае состоит в двухкратном уравновешивании поршня: первый раз при сообщении прибора с атмосферой, второй — при подклю чении его к пространству, в котором создано измеряемое давление .

Условие равновесия системы поршень — уравновешивающее устройство в ы р а ж а е т с я следующими уравнениями:

первое уравновешивание

° о	=	р
F		0і
второе уравновешивание
Gq+G
F
результат измерения
Р = = °- =	Ч±*{\ _		M	(Ц.2)
F	F	\	Ры /

где Ро — давление, действующее на площадь F поршня и уравнове шивающее собственный вес G0 поршня и грузоприемного устрой ства; G — вес грузов, уравновешивающих давление Р.

Из формулы (II.2) видно, что при дифференциальном методе из мерения давления, определяемое прибором, не зависит от веса поршня с грузоприемным диском, от физических свойств жидкости, использованной в уравновешивающем устройстве, или вообще от конструкции уравновешивающего устройства. Нижний предел из мерения прибора с уравновешенным поршнем принципиально не ограничен.

П р и разработке приборов с уравновешенным поршнем прежде всего надо найти способ уравновесить силу G0 и поддерживать ее постоянной с достаточной точностью, так как эта сила при обоих

уравновешиваниях д о л ж н а			оставаться			неизменной.
Уравновешивающая сила может быть создана различными спо
собами:
а)	с помощью	давления	столба		жидкости,			действующего			на
поршень при обоих		уравновешиваниях;
б)	созданием дополнительной			силы		гидравлического				трения,
действующей на боковую поверхность поршня в вертикальном											на
правлении;
в)	подключением к поршневой паре пружинного манометра										или
сильфона;
г)	подключением второго поршня				(приборы			с взаимно		уравно
вешенными поршнями) ;
д) использованием силы спиральной пружины, непосредственно
приложенной к поршню;
е)	использованием подъемной			силы			поплавка,		соединенного
с поршнем и погруженного в жидкость;
ж ) уравновешиванием с помощью					рычага и др.
В отдельных случаях, например при уравновешиваниях по спо
собу, указанному в п. в или			г, необходимо				применять		поршневые
пары	с дифференциальным		(ступенчатым)				поршнем, состоящим				из
двух	или более частей разных диаметров .

Выбор того или иного способа * уравновешивания силы при кон струировании грузопоршневого прибора определяется в зависимо сти от условий применения прибора, его назначения, класса точно

сти и других причин.
Н и ж е	будут описаны	приборы,	построенные по	схемам, осно
ванным	на перечисленных	способах	уравновешивания	поршня.

* Перечисленные способы уравновешивания собственного веса поршня (кроме последнего) предложены и разработаны во ВНИИГК. Большинство из них приме нено в приборах, разработанных в последние 10—15 лет.

Раздел второй

Т Е Х Н И Ч Е С К О Е О П И С А Н И Е Г Р У З О П О Р Ш Н Е В Ы Х П Р И Б О Р О В

Г л а в а I I I . ЭТАЛОННЫЕ МАНОМЕТРЫ

ИЗБЫТОЧНОГО Д А В Л Е Н И Я

В Советском Союзе единицы измерения с наивысшей достигнутой точностью воспроизводятся государственными (первичными) эта

лонами. Д л я передачи	единиц измерения от государственных эта
лонов рабочим мерам	и измерительным приборам с л у ж а т рабочие

(вторичные) эталоны, а т а к ж е образцовые меры и измерительные приборы, которые в соответствии с их точностью и назначением разделяются на разряды .

Соподчиненность эталонов и образцовых мер и измерительных приборов в Советском Союзе устанавливается поверочными схема ми, р а з р а б а т ы в а е м ы м и в метрологических институтах и применяе мыми во всех поверочных учреждениях страны.

Поверочные схемы содержат основные метрологические харак теристики эталонных и образцовых мер и приборов — пределы из мерений, пределы допускаемых погрешностей, а т а к ж е указания о применяемых методах передачи единицы измерения от высших звеньев поверочной схемы низшим.

Грузопоршневые измерительные приборы с неуплотненным поршнем наиболее полно представлены в поверочной схеме переда чи единицы избыточного давления .

Р а б о т а по созданию грузопоршневого первичного эталона избы

точного давления	была	выполнена во В Н И И М Е. Ф. Долинским и
П. В. Индриком в	1954	г. [2, 16].

Таким образом, с 1954 г. все высшие звенья поверочной схемы измерения избыточного давления, включая ее высшее звено — Го сударственный (первичный) эталон избыточного давления, в на шей стране представлены приботн*о-«_£. неуплотненным порш-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ (ПЕРВИЧНЫЙ) ГРУППОВОЙ ЭТАЛОН ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

Государственный	эталон избыточного давления			состоит	из	пяти
грузопоршневых	манометров, построенных		по	схеме, показанной
на рис. 1. Поэтому он называется групповым эталоном.
Конструкция	всех	пяти грузопоршневых	манометров,		входящих
в групповой эталон, представляет собой манометр с простым						порш
нем, изготовленным		из закаленной стали	и притертым		к бронзо

вому цилиндру. К верхней части поршня присоединено грузоприемное устройство. Д л и н а поршня составляет около 200 мм, длина его погруженной части (в рабочем положении) — около 120 мм. Пор

шень притирается к цилиндру	с радиальным зазором не	более
2 мкм. Чистота поверхности	поршня соответствует 12-му	классу.

Верхний предел измерения к а ж д о г о манометра, входящего в груп

повой эталон,	60 кгс/см2 , номинальное	значение приведенной пло
щ а д и поршня	1 см 2 .
Выбор указанного верхнего предела		измерения государственно

го первичного эталона избыточного давления был обусловлен необ

ходимостью передачи с наибольшей возможной точностью	едини
цы давления от первичного эталона вторичным (рабочим),	верхние
пределы измерения которых 6, 60 и 600 кгс/см2 .

Первичный эталон создавали в такой последовательности.

С применением специально разработанной технологии изготови ли группу грузопоршневых манометров, которые тщательно иссле довали . З а т е м были отобраны пять манометров с наилучшими ка чественными показателями . После этого два наблюдателя на гори зонтальном оптиметре проводили многократные измерения диамет ров поршней. Д и а м е т р ы каждого поршня измерялись в пяти поя сах по двум взаимно перпендикулярным направлениям .

Значения приведенных площадей вычислялись				по	формуле
(1.10), причем ширина радиальных зазоров /г, входящая					в форму
лу, определялась так называемым гидродинамическим				методом (см.
стр. 121).
Точность полученных значений приведенных площадей опреде
лялась	в основном	точностью	измерения диаметров	поршней.
Д л я	уменьшения	влияния	случайных погрешностей, допущенных

при измерении диаметров поршней и определении ширины зазоров, после вычисления значений приведенных площадей поршней к а ж дого из пяти манометров, включенных в групповой эталон, осуще

ствляли многократные			сличения этих манометров между собой.
В	результате	найдено	десять отношений приведенных площадей и
из	полученных	таким	образом пятнадцати уравнений (с пятью не

известными) вычислены наиболее достоверные значения приведен ных площадей поршней пяти отобранных приборов.

Из пяти приборов, включенных в групповой эталон	давления,
два прибора хранятся в качестве эталонов-свидетелей,	а три —

Смотрите также файлы

Григолюк Э.И. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек.pdf

Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf

Девятых Г.Г. Глубокая очистка веществ учеб. пособие.pdf

Доценко С.В. Теоретические основы измерения физических полей океана.pdf

UnEncrypted.pdf

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

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно