Практическая работа по дисциплине «Методы и средства измерения»

Практическая работа

Тема: Изучение конструкции манометра с одновитковой трубчатой пружиной и расчет абсолютной погрешности поверяемого манометра

Цель работы:

1. Ознакомиться с принципом действия и устройством манометра с одновитковой трубчатой пружиной.

2. Ознакомиться с устройством и работой грузопоршневого манометра.

3. Произвести расчет абсолютной погрешности манометра с одновитковой трубчатой пружиной.

1 Теоретическое обоснование

1.1 Принцип действия и устройство технических манометров

Манометры с трубчатой пружиной широко применяют для изменения давления и разрежения в различных производственных процессах. Их преимущество: простота устройства, надежность в работе, компактность, большой диапазон измерения - от 0,2 до 10 000 кгс/см² (0,02 - 1000 МПа).

Принцип действия манометров с одновитковой трубчатой пружиной, основан на уравновешивании неизвестного давления с известной силой упругой деформации трубчатой пружины. Под действием давления сечение трубки стремиться принять круглую форму, вследствие чего трубка разворачивается на величину, пропорциональную давлению. При снижении давления до атмосферного трубка принимает первоначальную форму.

Общий вид манометра с трубчатой пружиной показан на рисунке 1.

Основной деталью манометра является одновитковая трубчатая пружина 3, представляющая собой согнутую по окружности трубку с сечением в форме эллипса или овала. Трубчатая пружина изготовляется из бронзы, латуни или стали в зависимости от назначения прибора и пределов измерения. Один конец трубки впаян в держатель 2 со штуцером 1, который предназначен для присоединения манометра к источнику давления. Второй конец трубки свободный, герметически закрыт. Держатель имеет плату 4, которая винтами крепится к корпусу прибора. На этой плате при помощи двух винтов 5 укреплен передаточный механизм. К свободному концу трубчатой пружины шарнирно присоединена тяга 10. Другой конец этой тяги присоединяется к хвостовику зубчатого сектора 3. Хвостовик зубчатого сектора имеет прорезь (кулису), вдоль которой при регулировке прибора можно перемещать конец тяги 10. Зубчатый сектор удерживается на оси 9 и входит в зацепление с маленькой шестеренкой, называемой трибкой. Трибка жестко насажена на ось стрелки. Для устранения мертвого хода стрелки, при снятии давления, манометр снабжается упругим волоском в специальной формы, изготовленным из фосфористой бронзы. Внутренний конец волоска крепится к оси стрелки, а внешний - к неподвижной части прибора.

Под воздействием давления внутри трубки свободный конец её перемещается и тянет за собой тягу 10 и поворачивает зубчатый сектор и трубку, на оси которой насажена стрелка. Конец стрелки показывает на шкале прибора величину измеряемого давления. Максимальный угол раскручивания трубчатой пружины при верхнем пределе измерения (конечном значении шкалы) составляет 6° - 8°. Увеличение угла поворота стрелки достигается с помощью передаточно -множительного механизма (зубчатого сектора и трибки).

Рисунок 1- Манометр с трубчатой пружиной

Устройство и принцип действия грузопоршневого манометра

Грузопоршневые манометры относятся к числу наиболее точных приборов для измерения давления, поэтому они и применяются главным образом для градуировки и поверки образцовых и рабочих манометров.

Принцип действия их основан на уравновешивании измеряемого давления, действующего на свободно перемещающийся в цилиндре поршень силой, создаваемой калиброванными грузами.

Государственный стандарт предусматривает выпуск грузопоршневых манометров типа МП-2,5; МП-60; МП-600 и МП-2500 соответственно с верхним пределом измерения 2,5; 60; 600 и 2500 кгс/см² и классом точности 0,005 и 0,2.

Принципиальная схема грузопоршневого манометра показана на рисунке 2. Он состоит из грузовой измерительной колонки 1 с поршнем 2 снабженным грузоприёмным устройством, и гидропресса (устройства для создания давления). Поршень 2 может свободно перемещаться в тщательно отполированном канале (цилиндре). На грузоприемное устройство точно укладываются диски - грузы 3.

В грузопоршневых манометрах МП-6 и МП-60 рабочей жидкостью служит трансформаторное масло, в манометрах МП-600 и МП-2500 - касторовое масло. Масло заливается в бачок 9. Грузопоршневой манометр заполняется маслом и создается предварительное давление ручным насосом. Масло из системы грузопоршневого манометра сливается через отверстие, которое закрывается пробкой 10. Вентиль 7 отключает насос из гидропресса. Вентиль 4, 6 и 15 соответственно отключает грузовую измерительную колонку 1 и поверяемые манометры 5 и 16.

Необходимое давление в системе грузопоршневого манометра создается гидропрессом. Гидропресс состоит из цилиндра, внутри которого находится поршень 13. Перемещение поршня производится с помощью червячного винта 12 при вращении маховика 11. При закрытом вентиле 7 посредством вращения маховика по часовой стрелке создается необходимое давление, которое уравновешивается грузами измерительной колонке. Количество грузов должно быть таким, чтобы указанные на них давление и давление грузоприемной части с поршнем в сумме составляли измерительное давление. Во время измерения давления поршень 2 с грузами должен вращаться с угловой скоростью от 30 до 120 об/мин в зависимости от нагрузки (чем больше нагрузка, тем меньше скорость вращения).

Рисунок 2 - Схема грузопоршневого манометра

При прокручивание грузов поршень должен обязательно находиться во взвешенном состоянии в пределах своего рабочего ход, который определяется указателем. Грузопоршневой манометр крепиться к столу болтами и устанавливается по уровню с помощью регулировочных винтов.

2 Ход работы

2.1 Поверка технического манометра

Поверку манометров с трубчатой пружиной производят на грузопоршневом манометре одним из двух способов: методом сравнения с калиброванными грузами или методом сравнения с показаниями образцовых пружинных манометров.

Регулировка и поверка манометров производиться в следующем порядке:

В один из штуцеров грузопоршневого манометра устанавливают образцовый пружинный манометр.

В системе создают давление, равное 50% номинального значения шкалы регулируемого манометра, для чего маховик 11 вращают по часовой стрелке до тех пор, пока стрелка образцового пружинного манометра не установится против соответствующего значения отметки шкалы. При этом угол между тягой 10 и хвостовиком зубчатого сектора 8 регулируемого манометра должен быть равен 90° (рисунок 1). В противном случае шкала прибора получится неравномерной.

Чтобы установить угол между тягой и хвостовиком зубчатого сектора равным 90°, освобождают винты 5 (рисунок 1) и проворачивают передаточный механизм в том или другом направлении до необходимого положения, после чего винты 5 закрепляют.

Создают в системе предварительное давление, равное примерно 10% номинального значения шкалы, регулируемого манометра, стрелку манометра закрепляют на оси с таким расчётом, чтобы конец её находился против соответствующей отметки регулировочной шкалы.

Вращением маховика 11(рисунок 2) в манометрической системе повышают давление до максимального значения шкалы регулируемого манометра, при этом стрелка образцового пружинного манометра должна установится на заданном значении. Если стрелка регулируемого манометра не устанавливается против отметки верхнего предела шкалы нужно изменить передаточное число механизма. Для этого осторожно перемещают нижний конец тяги по прорези хвостовой части зубчатого сектора, предварительно ослабив с помощью отвертки винт 11 (рисунок 1). Перемещают тягу настолько, чтобы стрелка прибора устанавливалась против отметки верхнего предела шкалы, при выполнении этой операции необходимо левой рукой поддерживать хвостовик.

Нужно помнить, что если стрелки прибора не доходит до отметки верхнего предела шкалы, тягу передвигают в сторону оси вращения зубчатого сектора, т.е. увеличивают размах стрелки. Если стрелка устанавливается за пределом шкалы, тягу передвигают в противоположную сторону, т.е. уменьшают размах стрелки.

Давление в системе снижают до первоначального значения. Стрелка прибора при этом может совпадать с отметкой (в пределах половины допустимой погрешности) на шкале, а в некоторых случаях может и не совпадать. В случае совпадения стрелки с отметкой верхнего предела приступают к поверке прибора по всей шкале. В противном случае снова меняют передаточное число механизма, как указано в п.5 и продолжают производить регулировку, пока стрелка прибора не войдет в пределы шкалы.

После окончания регулировки стрелку прибора и регулировочную шкалу снимают и устанавливают циферблат и стрелку. Стрелка плотно насаживается постукиванием молоточком по специальной оправе, с таким расчетом, чтобы она не имела возможности повернуться по оси.

Производят поверку по всей шкале. Поверку манометров с трубчатой пружиной классов точностиI: 1,5 и 2,5 должна производиться не менее чем в пяти оцифрованных точках, равномерно распределённых по всей шкале. Движение стрелки в пределах всей шкалы должно быть плавным, не иметь скачков. Перед отчетом показаний по манометрам необходимо слегка постучать рукой.

Поверка может быть проведена и путем сравнения показаний поверяемого манометра с калиброванными грузами, накладываемыми на грузоприемную тарелку грузопоршневого манометра. На каждом грузе обозначено давление, которое он производит на рабочую жидкость, находящуюся в системе манометра.

Для получения требуемого давления грузовым методом на грузоприем-ную тарелку прибора кладут столько грузов, чтобы указанное давление в сумме составляло необходимую величину. При этом должно быть учтено давление, указываемое грузоприемной тарелкой с поршнем 2 (рисунок 2).

Отчет по шкале проверяемого манометра должен производиться во время вращения поршня 2, погруженного от 1/2 до 2/3 его длины. Вращение создают от руки. Требуемое положение поршня в колонке устанавливают вращением маховика 11 (рисунок 2).

Поверку производят не менее чем в пяти оцифрованных точках равномерно распределенных в пределах всей шкалы путем сравнения с калиброванными грузами, накладываемыми на грузоприемную тарелку грузопоршневого манометра.

Для получения требуемого давления грузовым методом на грузоприемную тарелку кладут столько грузов, чтобы указанное давление в сумме составляло необходимую величину. При этом должно быть учтено давление, оказываемое грузоприемной тарелкой с поршнем 2.

Поверку производят при повышении (прямом ход) и при понижении давления (обратный ход), т.е. при прямом (п/х) и обратном ходе (о/х).

Результаты поверки заносят в таблицу поверки (таблица 1).

Определить наибольшую погрешность прибора и дать заключение о возможности его дальнейшей эксплуатации.

Таблица 1 – Результаты поверки

На чем основан принцип действия манометра с одновитковой трубчатой пружиной?

На чем основан принцип действия грузопоршневого манометра?

Что является чувствительным элементом трубчатого манометра?

Для чего служит передаточно-множительное устройством?

Чем устраняется «мертвый» ход стрелки?

Для чего манометры окрашивают в разные цвета?

Как выбрать шкалу образцового манометра для поверки технических манометров?

При каком значении давления устанавливают стрелку манометра?

С какой целью устанавливают угол 90° и как?

Как настраивают показания манометра на максимум?

Какие правила по технике безопасности необходимо соблюдать при выполнении работы?

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/147470-prakticheskaja-rabota-po-discipline-metody-i-