Описание стенда и манометров

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 P_g = 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 + 2 a (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 2 a (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.

Проведение эксперимента

Ознакомиться с конструкцией поршневого и пружинного манометров. Изучить ручной насос и гидравлический пресс.

Создание условия с заданным давлением масла и измерение давления проводить в следующем порядке. Закрыть вентили 7, 13, 14 и открыть вентили 4, 5 (рис. 3.1.). Ручным насосом предварительно поднять давление масла до 5 … 10 кгс/см² , при этом вести наблюдение за показанием пружинного манометра. Установить грузы на измерительную колонку в соответствии с заданием. Поднять давление в масле до заданного уровня с помощью гидравлического пресса, контролируя его значение по пружинному манометру. Открыть вентиль 7 и вывести поршень в рабочее положение. Сделать отчет давления по пружинному манометру. Перейти на следующий уровень давления в масле. 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 _гр- давление, создаваемое грузами, m _i  - масса разновесов; t - температура воздуха в лаборатории; P _изм - значение избыточного давления, измеренного поршневым манометром; B барометрическое давление.

 

Протокол наблюдений