Ниже приведены данные одного из таких устройств-грузопоршневого манометра с пределом 60 кгс/см2. Выпускаются также грузопоршневые манометры на 6 ат, 600 ат и 2500 ат.

Приложение 1.

1.1 Измерение давления. Приборы для измерения давления.

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:

Манометры – для измерения избыточного давления.

Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума).

Мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений.

Барометры – для измерения атмосферного давления.

Баровакуумметры – для измерения абсолютного давления.

Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.

По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить:

Жидкостные - приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, диффманометры и др.

Плотность ртути в 13,6 раз больше плотности воды, высота ртутного столба будет уже в 13,6 раз меньше высоты водного столба. Но такие манометры необходимо делать U-образными (см. рисунок).

 

Рисунок 2.4. Ртутный U-образный манометр

 

1-стеклянная трубка, наполненная ртутью; подсоединяется к устройству, в котором измеряется давление; 2-миллиметровая шкала; 3- вертикальная плоскость, на которой крепится трубка; 4- второй (открытый) конец изогнутой трубки;

 

Разность высот ртути в трубках измеряется с помощью миллиметровой шкалы. Давление можно определить в мм. рт. ст, а затем перевести в Па (давление 1 мм.рт.ст.равняется 133,3 Па)

Грузопоршневые - приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень.

Приборы с дистанционной передачей показаний - приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др.) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, тензосопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.

Пружинные - приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин, например манометры с трубчатой пружиной.

Трубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды воздействует на внутреннюю сторону этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму. При искривлении пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Для измерений давления до 60 или 100 кгс /см² применяются, как правило, согнутые с углом витка около 270°, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиральная пружина).

Так как металл трубчатых пружин и мембран «устаёт», то по истечении некоторого времени их необходимо проверять (в специальных лабораториях) и делать поправки к существующей шкале.

Основными характеристиками трубчатых пружинных манометров являются:

-предел измерения;

- цена деления (равна отношению предела измерений к числу делений шкалы);

- абсолютная погрешность измерения (разность между истинным и измеряемым значениями);

- класс точности прибора (отношение абсолютной погрешности измерения к пределу измерения, умноженное на 100 %) указан на шкале прибора, без процентов.

 

По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие. Образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов.

 

Рисунок 2.5. Манометр с трубкой Бурдона.

Образцовые манометры имеют следующие классы точности:

0,05; 0,2 — грузопоршневые манометры;

0,16; 0,25; 0,4 — пружинные манометры. Рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений. Рабочие манометры имеют классы точности 0,4; 06; 1; 1,5; 2,5; 4.

Для градуировки трубчатых пружинных манометров используют эталонные грузопоршневые прессы (манометры, класс точности 0,05).

Согласно закону Паскаля давление калиброванного поршня 1 с грузом 2 передаётся всем точкам жидкости 4, в том числе и тем, которые воздействуют на свободный конец трубки манометра 3. Избыточное давление калиброванного поршня с грузом легко определить по формуле:

Р = F / S = mg / S

Слово «калиброванный» означает, что масса поршня и грузов (которые можно менять), а также его диаметр, заранее определены с высокой точностью.

Это позволяет определить давление, передаваемое на свободный конец трубчатой пружины с точностью до 0,05% (градуировочные приборы называют грузопоршневыми манометрами).

 

Рисунок 2-6. Схема градуировки манометра.

 

Предположим, что площадь поршня равна 2 см², а масса поршня с грузом 2 к г. Избыточное давление при этом составит:

Р = (2 кг ∙ 9,8 м / с²)/ 2 см² = 2 кгс / 2 см² = 1 кгс / см². Здесь мы заменили 2 ∙ 9,8 ньютона (к г м/ с² ) на 2 к г с (два килограмма силы; по определению килограмма силы это сила, с которой тело массой один килограмм притягивается к Земле с ускорением 9,8 м / с²). Единицу измерения к г с / см² называют технической атмосферой (ат), она равна 9,8 ∙10⁴ Паскаля (Па). В качестве основной единицы её используют при градуировке трубчатых манометров.

Ниже приведены данные одного из таких устройств-грузопоршневого манометра с пределом 60 кгс/см2. Выпускаются также грузопоршневые манометры на 6 ат, 600 ат и 2500 ат.

Манометр грузопоршневой МП-60 (кл.т.0,05)
Назначение: Манометр избыточного давления грузопоршневой МП-60 класса точности 0,05 (в дальнейшем по тексту - манометр) предназначен для поверки и калибровки измерительных приборов давления (деформационных манометров, датчиков, регистраторов и т. д.), а также для непосредственного измерения избыточного давления в подключенных системах. · Технические характеристики манометра соответствуют ГОСТ 8291-83. · Манометр предназначен для работы при температуре окружающего воздуха от 10 до 30.° С и относительной влажности не более 80%.
Технические характеристики: Параметр Значение Верхний предел измерения, МПа (кгс/см2) 6 (60) Нижний предел измерения, МПа (кгс/см2) 0,01 (0,1)   Номинальное значение приведенной площади поршня, см2 0,5 Номинальное значение массы поршня с грузоподъемным устройством, кг 0,5 х 0,98   Давление, создаваемое поршнем с грузоприемным устройством, МПа (кгс/см2) 0,1 (1)   Пределы допускаемой основной погрешности манометра, % - при давлениях от 10 до 100% от верхнего предела измерения - при давлениях до 10% от верхнего предела измерения ±0,05 от измеренного значения давления ±0,05 от 0,1 верхнего предела измерения   Рабочая жидкость: трансформаторное масло по ГОСТ 10121-76 или ГОСТ 982-80   Питание от сети переменного тока, В     Частота, Гц     Габаритные размеры, мм 520 Х 330 Х 490   Масса, кг, не более

1.2. Простейшие гидравлические машины.

Передача давления и энергии через жидкость нашла применение в технике. Так широкое распространение в промышленности и быту получили следующие гидравлические машины:- гидроаккумуляторы; - гидравлические прессы; - мультипликаторы; - домкраты, подъёмники и т.д. Во всех этих машинах, имеющих разное назначение и различную конструкцию, используется закон Паскаля. Гидроаккумуляторы, например, служат для накопления энергии во время пауз в потреблении ее агрегатами гидравлической системы. Гидроаккумулятор в водоснабжении представляет собой бак для воды с эластичной мембраной, в одной части которого находится вода, в другой - сжатый воздух. Он предназначен для хранения некоторого количества воды, находящейся под давлением. Именно гидроаккумулятор обеспечивает давление в системе водоснабжения при выключенном насосе. Гидроаккумулятор состоит из: корпуса 1, резиновой мембраны 7, фланца 3, ниппеля для закачивания и стравливания воздуха в полость 6, ниппеля 5 для стравливания воздуха из полости A. Принцип действия гидроаккумулятора очень прост. Первоначально в полость 6 гидроаккумулятора закачивается сухой воздух, обычно под давлением 1,5 атм. Вода из магистрали через резьбовое соединение поступает в полость А, заполняя ее. Воздух в полости 6 (В) сжимается, а давление повышается. Таким образом, в рабочем состоянии в гидроаккумуляторе всегда находится и воздух и вода, которые разделены между собой диафрагмой, выполненной из пищевой резины. Со временем давление воздуха в полости B может уменьшаться. При нормальной работе один раз в год надо проверить давление воздуха в гидроаккумуляторе при отсутствии воды в полости А. Если давление меньше нормы, то его можно подкачать с помощью обычного автомобильного насоса через ниппель. Сжатый воздух выталкивает воду из мембраны при выключенном насосе и открытом водоразборном кране.В полости А также в процессе работы появляется воздух (выделяется растворённый в воде), поэтому и нужен второй ниппель для его стравливания.

Рис 2.7. Устройство гидроаккумулятора.

Необходимо отметить, что гидроаккумулятор никогда полностью не заполняется водой. Реальный объем воды в нем зависит от многих параметров. Например, от первоначального давления воздуха в гидроаккумуляторе, верхнего и нижнего заданных порогов реле давления в системе, эластичности и геометрической формы диафрагмы, формы гидроаккумулятора.

 

 

Рис. 2.8. Общий вид гидроаккумуляторов, используемых в системе водоснабжения.

 

Бак гидроаккумулятора – стальной сварной, окрашенный порошковой краской с последующим оплавлением, с приваренными ножками; сменная мембрана изготовлена из бутилкаучука. При горизонтальной компоновке имеется площадка для крепления насоса.

В рабочем состоянии со стороны штуцера фланца в мембрану гидроаккумулятора под давлением поступает вода. Гидроаккум. в системе водоснабж.-гиперссылка

Применение гидроаккумуляторов в системе гидропривода при периодическом неравномерном потоке жидкости позволяет уменьшить расчетную мощность насоса и повысить КПД привода в целом. В гидроприводах гидроаккумуляторы запасают энергию во время частичной загрузки источника энергии гидропривода и возвращают её в систему во время интенсивной работы гидропривода. Используют их также для уменьшения пульсаций давления, вызываемых работой насоса, клапанов, распределителей; для защиты системы от возможных гидравлических ударов; для компенсации изменения объёма при изменении температуры и т.п.

Существуют гидроаккумуляторы грузовые, пружинные, с упругим корпусом, пневмогидроаккумуляторы (газогидравлические) без разделителя и с разделителем, мембранный пневмогидроаккумулятор и балонный пневмогидроаккумулятор.

Грузовой аккумулятор представляет собой цилиндр, поршень которого нагружен грузом. Давление жидкости в гидроаккумуляторе определяется площадью поршня (плунжера) и массой груза. Указанные параметры связаны отношением (трением пренебрегаем)

М = p · S; p = М/S,

где М=mg - вес груза, ньютон; р - давление жидкости, Паскал ь; S-площадь сечения поршня, м².

Поскольку масса груза - величина постоянная, давление жидкости в грузовом аккумуляторе не зависит от степени его разрядки (от количества жидкости в цилиндре гидроаккумулятора). Недостатком этих гидроаккумуляторов является их громоздкость. Так, например, для гидроаккумулятора, рассчитанного на давление 21МПа при диаметре поршня 250 мм, масса груза составляет 10т.

Прессы гидравлические.

На рисунке 2-9 дана схема гидравлического пресса. При действии силы F₁ на малый поршень 1 создаётся избыточное давление Р₁ = F₁ / S_1. Согласно закону Паскаля это давление передаётся всем точкам жидкости одинаково. На второй поршень со стороны жидкости будет действовать такое же давление Р₂ = Р₁; Следовательно, сила

F₂ = Р₂ ∙ S₂ = Р₁ ∙ S₂ = (F₁ / S₁ ) ∙ S₂

во столько раз больше силы F₁ , во сколько раз площадь второго поршня больше площади первого поршня (на практике это соотношение несколько меньше).

Гидравлические прессы в сочетании с современными технологиями обеспечивают:

Максимальную надежность и производительность машины

Быструю окупаемость инвестиций

Незначительные затраты на обслуживание и ремонтные работы

 

 

Рисунок 2.9. Схематическое устройство простейшего гидравлического пресса.

 

Выпускаются:

металлообрабатывающие прессы;

прессы для порошковой металлургии, калибровочные прессы

прессы глубокой вытяжки, штамповочные, гибочные, вырубные и т.д.,

линии автоматического прессования