Файл: Полубояринов Ю.Г. Основы машиностроительной гидравлики и пневматики учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.07.2024
Просмотров: 167
Скачиваний: 1
Из полученного равенства скорость
. 0 i = = ^из"Ти,»аи .м w |
( 1 0 7 ) |
Далее воспользуемся условием равновесия поплавка в потоке воздуха. В соответствии с законом Архимеда и с учетом силы ло
бового давления оно записывается в виде:
|
^ n ( T a - T i ) = c Q n Y i - 7 - . |
(Ю8) |
где Wn |
— объем поплавка; |
|
' 7П |
—• удельный вес материала поплавка; |
|
с— коэффициент лобового давления, зависящий от формы поплавка;
Qn — площадь наибольшего поперечного сечения поплавка (по сечению / — 1 ) .
Пренебрегая в левой части уравнения (108) величиной у х по срав нению с 7П , получим
где С?п — вес поплавка;
d — наибольший диаметр поплавка.
119
|
Площади проходных сечений Q x и |
QI I 3 M |
выразим через |
соот |
|
ветствующие размеры этих сечений: |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(ПО) |
|
^ И З М = |
^ ^ Н З М ^ ' |
|
|
|
где |
dx — внутренний диаметр трубки |
в сечении / — / ; |
|
||
|
d n S M — диаметр измерительного сопла; |
|
|
||
|
s — измерительный зазор. |
|
|
|
|
|
Из подобия треугольников abc, ахЬхс |
и аф2с (рис. 58, а) |
нахо |
||
дим:* |
|
|
|
|
|
|
d = —— d0 |
и dx — 1 |
L |
d0, |
|
где длины L„ и L обозначены на рис. 58, а, или с учетом конусности |
|||||
i = |
-^2— **: |
|
|
|
|
|
d = i L ; |
d1 = i(l + L ) , |
|
(111 |
|
где / — длина отрезка шкалы, соответствующая показанию прибора
от начала отсчета О—О до сечения |
1—/. |
|
|
Решая совместно уравнения (107) и (108) и принимая во внима |
|||
ние (ПО) и (111), находим |
|
|
|
^ _|_ jjyi |
2[ЛизмУнзм^нзм^нзм ^ ^ |
t'2 /_,2 |
|
|
I / O |
f G " |
|
|
V |
СЛУ1 |
|
Исключая длину L (начало отсчета) и обозначив |
|||
р |
М'ЧзмУпзм^нзм'^ изм |
(112) |
|
получим искомую зависимость в-окончательном виде • |
|||
|
P = 2ps, |
(113) |
|
где р — обобщенный параметр ротаметрического прибора. Ротаметрические приборы работают, как правило, при рабочем
давлении р р а б > 1 кГ/см2, поэтому область истечения воздуха в се чениях 1—/ и 2—2 будет надкритической (сверхзвуковой). В над критической области в случае изоэнтропного истечения справед ливы следующие зависимости:
|
1 |
» . » = 1 / 2 ^ т г 1 1 |
< 1 И ) |
где k — показатель изоэнтропы.
* Размер a2b2 = d.
** Конусность отсчетной трубки составляет 1 : 400 и 1 : 1000.
120
Подставив значения (114) в формулу (112), получим зависимость,
связывающую |
параметры ротаметрического прибора d, rfH3M, Gn , |
|||
<• и Рраб с |
обобщенным параметром р (k = 1,405): |
|
||
|
|
р = 0,685 |
Vp^. |
(115) |
Как видно из формулы (113), характеристика |
ротаметрического |
|||
• прибора |
/ = |
/ (s) нелинейна |
и представляет собой параболу с вер |
|
шиной в начале координат, расположенную симметрично относи тельно оси s (рис. 58, б).
Текущее передаточное отношение прибора равно
dl |
|
(116) |
|
ds |
V2ps |
||
|
|||
Номинальное передаточное |
отношение k0 = |
(а — интер |
вал делений отсчетной шкалы, с — цена деления). Ротаметрические приборы настраиваются по двум предельным
установочным калибрам, соответствующим тарировочным зазорам sx и s2 (рис. 58, б). Для этих зазоров ошибка измерений As равна
нулю. Прямая MN, |
заменяющая действительную |
характеристику |
/ = / (s), выражает |
линейный закон построения |
шкалы прибора. |
При этом максимальная ошибка As вследствие нелинейности ха рактеристики / = / (s) находится приблизительно посредине диа пазона s2 —Sj. Проведем параллельно MN касательную М N' к кри вой I = / (s). В точке касания с координатами s*, I* ошибка As равна нулю, а наибольшее ее значение получается на краях диапа зона, т. е. при зазорах sx и s2 (точки / и 2). Передаточное отношение
в точке касания соответствует значению k* = ,р |
|
Эта |
величина |
|
|
V |
2ps* |
|
|
является постоянной для всех точек прямой M'N'. |
При заданных |
|||
величинах |
погрешностей Asx и As2 на краях диапазона s2 —sx по |
|||
грешности |
отсчетов равны соответственно Д/ х |
= |
As-^k* |
и А/ 2 = |
=As2k*.
Таким образом, диапазон измерений ротаметрического прибора
будет соответствовать разности, интервалов |
s 2 — s l t определяемых |
установочными калибрами, в том случае, |
если погрешности As1 |
и As2 находятся в поле допуска контролируемой детали. Практиче ски величина зазора sx должна быть не менее 40—50 мкм.
Так.же, как и в манометрических приборах, в ротаметрах ос новным источником систематических ошибок является нелиней ность характеристики. С целью сокращения погрешностей, обуслов ленных нелинейностью характеристики, необходимо иметь воз можно большую величину обобщенного параметра р. Для этого следует либо увеличить длину трубки L„, диаметр поплавка d, диа метр измерительного отверстия of!13M и рабочее давление р р а б , либо уменьшить диаметр трубки rf2 и вес поплавка Gn . Кроме того, эф-
121
фективным средством уменьшения погрешности измерений является изменение формы поперечного или продольного сечения трубки. В поперечном сечении круглая форма трубки заменяется эллипти ческой с постоянной большой осью, а в продольном сечении форма конуса заменяется параболой.
§ 14. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ
ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Источники сжатого воздуха и воздухопроводы
Источниками сжатого воздуха для пневматических измеритель ных систем служат компрессоры, нагнетающие воздух в общую пневматическую сеть, давление в которой должно поддерживаться на уровне 4—6 кПсм2 (но не ниже 3,5 кГ/см2). При отсутствии воз душной сети ставятся индивидуальные компрессоры покрасочных аппаратов (0-39 А и 0-38 А) и автомобильные компрессоры К 18 и К 35. В качестве индивидуальных источников сжатого воздуха могут быть использованы также баллоны, в которых воздух нахо дится под давлением около 100 атм. Баллоны снабжаются редук ционным клапаном, который снижает давление до 4—6 кГ/см2. При меняемые компрессоры, как правило, являются поршневыми, двух цилиндровыми, одноступенчатыми простого действия с воздушным охлаждением цилиндров. Компрессоры комплектуются с баллонами общей емкостью 22 л. Назначением ресивера является смягчение пульсации давления воздуха и его частичная очистка от воды и масла. На компрессорах устанавливаются регуляторы давления и предохранительные клапаны. Наибольшее давление, развивае мое компрессором К 18, составляет 18 кГ/см2, а производительность равна 24 м3/ч. Давление в ресивере с учетом падения в воздухопро воде равно 6—7 кГ/см2.
В качестве воздухопроводов в пневматических измерительных системах используются медные трубки, резиновые шланги с ткане вой прокладкой, резиновые трубки и трубки из пластиката. Подвод сжатого воздуха к стабилизатору давления производится по мед ным трубкам или шлангам; от стабилизатора до пневматического прибора — по шлангам или резиновым трубкам диаметром 4—6 мм; от пневматического прибора к измерительной оснастке — по ре зиновым трубкам или трубкам,из пластиката (полиэтилена). Диа метр этих трубок следует выбирать примерно в два раза больше диаметра измерительного сопла.
Уплотнение входных сопел, заглушек и других соединений с ци линдрической резьбой производится с помощью прокладок, изго товленных из меди, свинца, резины или пластика. Толщина про кладок 1—2 мм.
122
Фильтры
Сжатый воздух, поступающий от компрессора к пневматическим приборам, должен пройти тщательную очистку от пыли, масла и влаги. Это необходимо для обеспечения надежной работы измери тельных приборов, в особенности для приборов, имеющих контакт ную измерительную оснастку. Качество очистки воздуха, кроме того, влияет на работу стабилизатора давления.
Очистка сжатого воздуха производится в фильтрах различных конструкций, которые устанавливаются, как правило, перед ста билизатором давления. По способу очистки различаются сухие, мок
рые, центробежные и электрические филь |
|
|||||
тры. |
Первичная |
очистка |
производится |
|
||
обычно в масляных фильтрах автомобиль |
|
|||||
ного |
типа. |
|
|
|
|
|
Сухой фильтр (рис. 59) состоит из кор |
|
|||||
пуса /, заполненного фильтрующим мате |
|
|||||
риалом 4, крышки 5 и продувочного вен |
|
|||||
тиля 7. В качестве фильтрующего мате |
|
|||||
риала используются волокнистые и пори |
|
|||||
стые вещества. К первым относятся войлок, |
|
|||||
фетр, шерстяная вата, капроновое волокно, |
|
|||||
перлоновый |
тюль. Пористые заполнители |
|
||||
состоят из |
керамических |
(силикагелевых)' |
|
|||
или |
металлокерамических |
элементов. Раз |
|
|||
мер |
пор этих элементов |
составляет от 5 |
Р и с . 59 |
|||
до 30 мкм. Поверхность всех пор в 1 кГ си- |
|
|||||
ликагеля достигает |
400000 |
м2. |
|
|||
Воздух подается в фильтр через отверстие 2, в фильтре воздух проходит через латунную решетку 3 и прокладки из фильтрующего материала 4 и через отверстие 6 поступает к стабилизатору давле ния. Периодическая очистка фильтра производится путем продувки его сжатым воздухом через вентиль 7. Фильтры, выпускаемые за водом «Калибр», имеют пропускную способность 9 м8/ч при давле нии 8 кГ/см2. С целью уменьшения относительной влажности воз духа', его пропускают через специальные холодильники-конденса торы и воздухоподогреватели. При повышении температуры воздуха в подогревателе с 15 до 20° С относительная влажность снижается со 100 до 75%.
Стабилизаторы давления
Стабилизаторы давления служат для обеспечения постоянного рабочего давления воздуха, подводимого к пневматическим прибо рам. Для пневматических измерительных систем изготавливаются специальные стабилизаторы различных типов и видов. Стабили затор осуществляет понижение и стабилизацию рабочего дав ления.
123
