На рис. 3.1. показана схема стенда, на котором размещены манометры. Их соединяет система коммуникаций. Коммуникации и манометры заполнены маслом. Это масло является веществом, давление Р которого измеряется в эксперименте.
Насос и гидравлический пресс предназначены для создания условий, при которых масло имеет заданное значение давления. В процессе поверки в качестве образцового используется поршневой манометр 8 (тип МП-600). В качестве поверяемого - пружинный манометр (тип 1226).
Рис. 3.1. Схема установки.
1 - масляная емкость; 2 - шариковый клапан; 3 - ручной насос; 4 - запорный вентиль насоса; 5 - запорный вентиль манометра; 6 - пружинный манометр; 7 - запорный вентиль измерительной колонки; 8 - измерительная колонка; 9 - грузы; 10 - цилиндр пресса; 11 - винт пресса; 12 -маховик пресса; 13 - вентиль, соединяющий поршневой манометр с атмосферой; 14 -вентиль, отключающий поршневой манометр от установки; 15 - цифровой манометр МИДА; 16 – блок преобразования; 17 – вольтметр В7-78/1
|
|
Ручной насос 3 служит для заполнения системы трубопроводов поршневого манометра маслом из емкости 1 и для создания предварительного давления масла в коммуникациях.
Вентили и шариковый клапан 2 предназначены для разъединения и соединения масляных коммуникаций. Вентиль 4 отключает насос от остальной части стенда. Вентиль 13 служит для снижения давления в манометре и сброса масла в бак 1. Вентиль 5 отключает трубчатый манометр 6 от поршневого манометра. Необходимое давление в опыте создается винтовым гидравлическим прессом, содержащим узлы 10, 11 и 12.
Манометр МП-600 класса точности 0,05 предназначен для измерения избыточного давления, проверки и градуировки пружинных, образцовых и других манометров, имеющих допустимую погрешность 0,1% и более. Верхний предел измерения- 600 кгс/см2 , нижний предел измерения - 10 кгс/см2. Допустимая погрешность измерения манометра МП-600 составляет 0,05% от действительного значения измеряемого давления. Значение рабочей площади поршня составляет F 0 = 0,05 см2. Конструкция поршневого манометра изображена на рис. 3.1. Поршень расположен внутри измерительной колонки 8. Снизу поршень находится в контакте с маслом, сверху на поршне располагаются грузоприемное устройство и грузы - цилиндрическиедиски 9 известной массы.
Метод измерения давления с помощью поршневого манометра состоит в том, что оператор соединяет манометр и исследуемое рабочее тело, изменяет массу грузов и добивается равновесного положения поршня, при этом величина давления считывается с грузов – дисков или вычисляется по расчетному уравнению (3.1) и массе грузов 9.
|
|
В процессе измерения давления поршень должен находиться во вращательном движении для снижения силы трения. Для достижения равновесия наряду с грузами – дисками, на которых выбито значение соответствующего давления в кгс/см2, могут использоваться грузы в виде гирь.
Связь между массой грузов, рабочей площадью поршня F и измеряемым избыточным давлением Р изм выражается соотношением:
P изм = (P гр + )(), (3.1)
где P изм - измеряемое давление масла; P гр - давление, которое создается грузами-дисками, установленными на измерительной колонке, кгс/см2; m Г-масса разновесов, кг; F - рабочая площадь поршня, см2; r - плотность воздуха при комнатных условиях; r гр - плотность материала грузов, g м - местное ускорение свободного падения.
Множитель () учитывает влияние Архимедовой силы на грузы, расположенные на грузоприемном устройстве.
Масса грузов m г задана для следующего условия: ускорение в географическом месте измерения равно нормальному ускорению свободного падения, g o = 9,80665 м/с2. В связи с этим для местного ускорения свободного падения g м для данной географической широты следует вводить поправку в результаты измерения в виде
D Pg = P изм((g м/ g 0) – 1), (3.2)
где g м =9,8156 м/с2 - ускорение для широты Москвы.
При отклонении температуры окружающего воздуха от 20 оC должно учитываться термическое расширение поршня и цилиндра в виде зависимости
F =F 0(1 + 2a (T - 273.15)), (3.3)
где F 0 – площадь поршня при температуре 20 0C, T - температура окружающего воздуха, K; a=11,5×1 -6, 1/K - коэффициент линейного расширения материала поршня и цилиндра. Соответствующая поправка к давлению вычисляется по формуле
D PT = P изм 2a (T - 273.15).
Пружинный манометр 6 (см. рис. 3.1) предназначен для измерения давления в диапазоне от 0 до 250 кг/см2, имеет равномерную шкалу 0...400 делений и допустимую погрешность 0.15 %, которая вычисляется от верхнего предела шкалы.
Метод измерения давления с помощью трубчатого манометра [1] состоит в том, что оператор соединяет манометр с исследуемым веществом, регистрирует положение n, дел,. стрелки манометра в делениях шкалы. Измеренное давление P, кгс/см2, рассчитывают, используя цену деления C, (кгс/см2)/дел, шкалы манометра.
Задание
1. Изучить метод измерения давления с помощью поршневого и пружинного манометров, а также устройство этих измерительных приборов.
2. Провести поверку пружинного манометра с помощью МП-600. Выбор значения интервала давлений для поврки согласовать с преподавателем.
3. Вычислить поправку, выявить источники погрешности, возникающие в процессе поверки, оценить величину случайной и систематической погрешности для поршневого и пружинного манометров.