Описание стенда и манометров. На рис. 3. 1. Показана Схема стенда, на котором размещены манометры

На рис. 3.1. показана схема стенда, на котором размещены манометры. Их соединяет система коммуникаций. Коммуникации и манометры заполнены маслом, давление которого Р измеряется в эксперименте.

Насос и гидравлический пресс предназначены для создания давления в системе. В процессе поверки в качестве образцового используется поршневой манометр 8 (тип МП-600). В качестве поверяемого - пружинный манометр 6 (тип 1226) и цифровой манометр МИДА.

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.

 

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

 

Вентиль 5 отключает пружинный манометр 6 от поршневого манометра. Необходимое давление в опыте создается винтовым гидравлическим прессом, содержащим узлы 10, 11 и 12.

Вентиль 14 подключает к стенду цифровой манометр МИДА 15 и функционально связанные с ним: а) блок преобразования 16 и цифровой вольтметр В7-78/1, отмеченный как 17.

Манометр МП-600 класса точности 0,05, предназначен для измерения избыточного давления, поверки и градуировки пружинных, образцовых и других манометров, имеющих допустимую погрешность 0,1% и более. Верхний предел измерения давлений - 600 кгс/см² , нижний предел измерения - 10 кгс/см². Допустимая погрешность измерения давления манометром 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. Каждый диск снабжен надписью, которая указывает давление, создаваемое этим диском, например, P _д = 10 кгс/см².

Метод измерения давления с помощью поршневого манометра состоит в том, что оператор создает контакт между манометром и исследуемым веществом, варьирует массу грузов на грузоприемном устройстве, меняя число дисков и устанавливая равновесное положение поршня, при этом величина давления считывается с грузов – дисков и вычисляется по расчетному уравнению (3.1).

В процессе измерения давления поршень должен находиться во вращательном движении для устранения возможных перекосов и снижения силы трения. Для достижения полного равновесия наряду с грузами – дисками могут использоваться грузы в виде гирь.

Связь между массой грузов, рабочей площадью поршня F и измеряемым избыточным давлением Р _изм выражается соотношением:

 

                         ,                       (3.1)

 

где P _изм - измеряемое давление масла; P _гр - давление, которое создается грузами - дисками, установленными на измерительной колонке, и грузоприемным устройством, кгс/см²; m _Г -масса разновесов; F - рабочая площадь поршня; r _В - плотность воздуха при комнатных условиях; r _ГР - плотность материала грузов, g _М - местное ускорение свободного падения.

Множитель  учитывает влияние Архимедовой силы на грузы - разновесы, расположенные на грузоприемном устройстве.

Значение давления P _д, создаваемое диском, задано для следующего условия: ускорение свободного падения g _o равно нормальному ускорению свободного падения, то есть g _o = 9,80665 м/с². В связи с этим для местного ускорения свободного падения g _м, которое зависит от географической широты, следует вводить поправку D P_g в результаты измерения в виде

 

                         ,                                (3.2)

 

где g _м =9,8156 м/с²  - ускорение для широты Москвы, P _гр = Σ P _{д i}  - давление, которое создается грузами, имеющими номиналы (P _{д i}).

При отклонении температуры окружающего воздуха от 20 ^оC необходимо учитывать термическое расширение поршня в виде зависимости

 

                         ,                            (3.3)

 

где F ₀ – площадь поршня при температуре 20 ⁰C, T - температура окружающего воздуха, K; a=11,5×10 ^-6, 1/K - коэффициент линейного расширения материала поршня. Соответствующая поправка к давлению вычисляется по формуле

                         ,                            (3.2)

 

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 пружинного манометра [1] состоит в том, что оператор соединяет манометр с системой и регистрирует положение стрелки манометра в делениях шкалы. Измеренное давление P, кгс/см², рассчитывают, используя число делений и цену деления C, (кгс/см²)/дел, шкалы манометра.

 

Проведение работы

В работе необходимо провести поверку пружинного манометра и цифрового манометра МИДА с помощью грузопоршневого манометра МП-600.

При подготовке к работе необходимо ознакомиться с конструкцией поршневого и пружинного манометров, изучить ручной насос и гидравлический пресс. Затем необходимо установить заданное давление масла и измерить его. Для этого: закрыть вентили 7, 13 и открыть вентили 4, 5, 14 (рис. 3.1.). Ручным насосом предварительно поднять давление масла до 5 … 10 кгс/см² , при этом вести наблюдение за показанием пружинного манометра и манометра МИДА. Установить грузы на измерительную колонку поршневого манометра в соответствии с заданием. Поднять давление масла в системе поршневого манометра до заданного уровня с помощью гидравлического пресса, контролируя его значение по пружинному манометру. Открыть вентиль 7 и вывести поршень в рабочее положение. Сделать отсчет давления по пружинному манометру и по манометру МИДА. Определить давление (кгс/см²) масла в заданных состояниях с помощью поршневого  манометра, в том числе избыточное P _изми абсолютное Р _абс давления. Занести результаты измерений в протокол (табл. 3.1). Рассчитать давление (кгс/см²) масла в заданных состояниях с помощью пружинного манометра и манометра МИДА.

                                                                                                                      

Т а б л и ц а 3.1

Данные по поверке манометров

№ опыта	Р пр, дел.	Р мида, В	Р гр, кгс/см^2	m i, кг	t, ^oC	P изм, кгс/см^2	B, мм рт. ст.	Р абс, кгс/см^2
1
2
...

Перейти на следующий уровень давления в масляной системе. Выполнить пошаговое измерение давления при подъеме и снижении давления (7-10 шагов).

В лабораторной работе измеряются следующие величины: P _пруж - давление, измеряемое пружинным манометром; P _мида - давление, измеряемое манометром МИДА; P _гр- давление, создаваемое грузами, m _i  - масса разновесов; t - температура воздуха в лаборатории; P _изм - значение избыточного давления, измеренного поршневым манометром; B -барометрическое давление (определяется по барометру); Р _абс - абсолютное давление.

 

3.5 Содержание отчета

 

· Краткое описание схемы и принципа стенда.

· Протокол опытных данных и результаты их обработки.

· Для грузопоршневого манометра МП-600 следует оценить случайную и систематическую погрешности измерения давления, учитывая следующие метрологические данные: допустимая погрешность рабочей площади поршня F ₀ составляет ± 0,05 %, погрешность разновесов приведена в паспорте (учесть поправки, связанные с изменением температуры и давления).

· Для пружинного манометра и манометра МИДА необходимо определить поправку к их показаниям. Определить случайную и систематическую погрешности при измерениях давления пружинным манометром и манометром МИДА. Построить график отклонений показаний пружинного манометра и манометра МИДА и найти эмпирическую зависимость для поправок.

3.6 Контрольные вопросы

 

· Как рассчитать случайную погрешность измерения, которое проведено с помощью: а) пружинного манометра, б) манометра МИДА?

· Как рассчитать систематическую погрешность поршневого манометра?

· Какие устройства и элементы входят в стенд для поверки манометров?

_______________________________

Лабораторная работа № 4