Приборы для измерения давления

Методы измерения гидростатического давления так же разнообразны, как и конструкции приборов, предназначенных для этого.

Приборы для измерения давления носят общее название манометры. Однако по назначению они подразделяются на барометры, служащие для измерения атмосферного давления, манометры,измеряющие давление выше атмосферного, и вакуумметры,измеряющие давление ниже атмо­сферного.

По принципу действия манометры делятся на жидкостные (водяные, спиртовые, ртутные) и механические (пружинные, мембранные и сильфонные).

Простейшим жидкостным прибором является пьезометр. Он состоит из стеклянной трубки с внутренним диаметром 5…12 мм, помещённой на доске с измерительной шкалой, градуированной обычно в миллиметрах. Верхний конец трубки сообщается с атмосферой, а нижний соединён с сосудом (резервуаром), в котором находится жидкость под давлением. Под действием этого давления жидкость поднимается по трубке на некоторую высоту, называемую пьезометрической высотой.

Пьезометр является достаточно точным прибором. Однако, чтобы ис­пользовать его для измерения больших давлений, требуются очень высо­кие трубки.

Для измерения таких высоких давлений применяют ртутные мано­метры. Поскольку плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды, то и трубки в этих манометрах значительно короче.

Для измерения ещё больших дав­лений, например, в гидросистемах и насосных установках используют пружинные манометры (рис. 1.2). Ос­новной частью таких манометров яв­ляется полая металлическая трубка 1, имеющая эллиптическое поперечное сечение. Один конец её запаян и соединён с механизмом 2, перемещающим стрел­ку; другой конец посредством штуцера 3 подсоединён к исследуемому объёму жидкости.

Рис. 1.2. Пружинный манометр

Под действием давления поступившей жидкости трубка, стремясь выпрямиться, через механизм приводит в движение стрелку, которая по шкале указывает величину давления. Иногда манометры снабжают механизмом, записывающим измеряемое давление.

Для измерений давления ниже атмосферного (разрежений) применяют жидкостные и пружинные приборы, называемые вакуумметрами,прин­цип действия которых аналогичен манометрам.

Глава 2. Механизмы, основанные на применении уравнений гидростатики

Домкрат и гидравлический мультипликатор

В машиностроении широко используется передача энергии и дав­ления различными гидравлическими механизмами, в которых применяются одни и те же принципы работы, основанные на практиче­ской несжимаемости жидкости (высоком модуле упругости) и преобразо­вании сил по закону Паскаля.

Для анализа особенностей работы домкрата рассмотрим сообщающиеся сосу­ды (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема гидродомкрата

Так как давле­ние от приложенной внешней силы по за­кону Паскаля равно­мерно распространя­ется во все стороны, то под действием си­лы F ₁ жидкость вы­тесняется в соседний сосуд под давлением р = F ₁ / S ₁ и действует на поверхность поршня площадью S ₂ с силой, рав­ной F ₂ = F ₁ · S ₂ / S ₁, при этом

.

Рассмотрим случай, когда два поршня соединены друг с другом (рис. 2.2). Данный гидравлический мультипликатор применяется для повышения давления в отдельных элементах гидросистемы, например, в различных приспособлениях.

При этом на поверхность площадью S ₁ действует давление р ₁ и возникает сила F ₁ которая через шток передаётся на поверхность площа­дью S ₁. В результате возникает давление: р₂ = F₁ / S ₂, т.е.

, или .

Следовательно, при пе­редаче давлений их отношение обратно пропорционально отношению площадей поршней.

Гидравлический пресс

В практике существуют гидравлические машины, действие кото­рых основано на применении законов гидромеханики, в частности, на за­коне Паскаля. На рис. 2.5 представлена схема простейшего гидравличе­ского пресса. С помощью такого устройства можно получить значительный выигрыш в силе. Гидравлический пресс состоит из следующих ос­новных частей: рычага 1, малого цилиндра 2 с поршнем диаметром d, большого цилиндра 3 с поршнем диаметром D. Прикладывая к рычагу силу Q, действуем на малый поршень силой P ₁.

Рис. 2.5. Гидравлический пресс

В результате этого жидкость сжимается и давление передаётся на поршень большего цилиндра. Сила давления на поршень диаметром D равна Р ₂. Зная:

соотношения длин рычагов а, b;

диаметры цилиндров;

коэффициент полезного действия пресса, учитывающий потери на трение (η = 0,8…0,85),

можно получить расчетную формулу гидравлического пресса в виде:

.