Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Граменицкий В.Н. Грузопоршневые измерительные приборы

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

6.02 Mб

Скачать

☆

1 / 151 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 > Следующая >>>

В. H . Г Р A M Е H И Ц К И Й

ГРУЗОПОРШНЕВЫЕ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ

ПРИБОРЫ

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

М о с к в а — 1973

УДК 3S9 : 531.787.3

Грузопоршневые измерительные приборы. Г р а н е й и ц- к и й В. H. М., Издательство стандартов, 1973, 144 с.

Книга содержит технические описания и элементы теории разработанных в СССР эталонных п образцовых грузопоршневых измерительных приборов, основанных на принципе неуплотиенного поршня и применяемых в поверочной практике, а также для точных измерении давления, силы и массы.

В ней освещается опыт разработки и применения преци зионных грузопоршиевых измерительных приборов, накоплен ный за многие годы во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологической службы (ВНИИМС).

Книга предназначена для работников поверочных и науч но-исследовательских учреждении н лабораторий КИП пред приятий, применяющих грузопоршневые измерительные при боры.

В работе содержатся материалы, которые могут быть по лезны студентам метрологических учебных заведений, а также конструкторам, работающим в области создания прецизионных механических приборов, и студентам приборостроительных фа культетов.

Таблиц 2, иллюстраций 51, библиография 60 назв.

ПР Е Д И С Л О В И Е

Внастоящее время в различных областях измерений применяется большое число приборов, основанных на принципе неуплотненного поршня.

Литература по вопросам разработки и применения грузопоршневых измерительных приборов с неуплотненным поршнем весьма

ограничена. Наиболее полно	д а н н а я	тема освещена		в монографии
М. К. Жоховского «Теория и	расчет	приборов	с	неуплотненным
поршнем» [1]. Р а з р а б о т а н н а я	М. К.	Жоховским	теория позволяет

проводить полный гидродинамический расчет поршневых систем, обоснованно выбирать оптимальные конструктивные параметры приборов, оценивать погрешности приборов и т. д. Однако в лите ратуре отсутствуют систематизированные материалы об устройстве,

методах испытаний и особенностях		эксплуатации	изготовляемых
и применяемых в С С С Р	эталонных	и образцовых	грузопоршневых
приборов, представляющие практический интерес			д л я '	работников
метрологических учреждений, научно-исследовательских				институтов
и других организаций,	проводящих	точные измерения		давления,
силы и массы.
Отдельные сведения	о наиболее	распространенных		грузопорш

невых измерительных приборах имеются в нормативных докумен


тах (стандартах,	инструкциях		по поверке, методических указаниях)
Государственного	комитета		стандартов Совета Министров	С С С Р
(Госстандарта С С С Р ) ,		а т а к ж е в статьях, опубликованных		в	жур
налах «Измерительная		техника», «Приборостроение», в трудах			мет
рологических институтов и в других изданиях.

В основу настоящей книги положен материал, накопленный ав тором за многие годы работы по созданию, испытаниям и эксплуа тации эталонных и образцовых грузопоршневых измерительных приборов.

О наиболее в а ж н ы х приборах приведены подробные сведения, включающие вывод основных расчетных формул, методику испы тания, оценку метрологических показателей и т. п.

Автор	надеется,	что эти сведения будут полезны работникам,
эксплуатирующим		такие приборы или проводящим их испытания
и поверку, а т а к ж е		работникам проектных организаций, использу
ющим в	р а з р а б а т ы в а е м ы х		приборах принцип неуплотненного
поршня.
Автор	в ы р а ж а е т	глубокую благодарность докт. техн. наук про
фессору М. К. Жоховскому за			рецензирование книги.

ВВ Е Д Е Н И Е

Пр и б о р ы, основанные на принципе неуплотненного поршня, впер вые были предложены для точных измерений давлений еще в прош лом веке, однако их широкое применение началось лишь в последние десятилетия.

Кприборам, основанным на этом принципе, относятся в первую очередь эталонные и образцовые грузопоршневые манометры из быточного давления, образцовые манометры абсолютного давления, образцовые барометры, образцовые вакуумметры, мановакуум - метры и дифференциальные манометры. Н а том ж е принципе осно вана работа образцовых грузопоршневых динамометров (силоиз-

мерительных м а ш и н ) , грузопоршневых весов большой грузоподъ емности и других грузопоршневых измерительных приборов.

Отличительной особенностью грузопоршневых приборов с неуп лотненным поршнем является их высокая точность, обусловлен ная отсутствием нежидкостного («сухого») трения между поверх ностями поршней и цилиндров. Приборы этого типа могут воспро изводить измеряемые величины с наивысшей точностью, что позво ляет применять их в качестве эталонных и образцовых.


Работы по созданию образцовых грузопоршневых			измеритель
ных приборов в нашей стране		были начаты в середине 20-х годов.
В этот	период в Главной палате мер и весов (сейчас		Всесоюзный
ордена	Трудового Красного	Знамени научно-исследовательский

институт метрологии им. Менделеева — В Н И И М ) наивысшая точ ность измерения давления, обеспечиваемая .образцовыми грузопоршневыми манометрами с верхними пределами измерений 25 и

300 кгс/см2 *,	характеризовалась	предельной	погрешностью
0,2-0,3%.
* Здесь и далее	величина давления выражается в широко		распространенной

и допускаемой стандартами внесистемной единицей давления килограмм-сила на

квадратный сантиметр	(кгс/см2 ). В международной системе (СИ) единицей	дав
ления является паскаль	(Па), равный ньютону, деленному на квадратный	метр

(Н/м2 ). Эта единица ввиду ее малости пока не получила широкого практического

применения. В необходимых случаях для перевода					значений давления,	выражен
ных в килограмм-силах			на квадратный сантиметр, в единицы давления,			выражен
ные в	паскалях	или	мегапаскалях,	следует	пользоваться соотношениями:
1 Па =	1 Н/м2 =	1,019716- Ю - 5 кгс/см2 ;		ІМПа = 1 МН/м2 = 10,19716		кгс/см2 .

В 30-е годы П. В. Индриком ( В Н И И М ) была разработана и внедрена в поверочную практику группа образцовых грузопоршневых манометров избыточного давления с верхними пределами из мерения 50, 500 и 2000 кгс/см 2 и Д . В. Несговоровым ( В Н И И М ) — грузопоршневой манометр с верхним пределом измерения избыточ ного давления 5000 кгс/см 2 [2].

В этот ж е период в Московском государственном институте мер и измерительных приборов — МГИМИГІ (до декабря 1972 г. Все союзный научно-исследовательский институт Государственного ко митета стандартов Совета Министров С С С Р — В Н И И Г К , в настоя щее время Всесоюзный научно-исследовательский институт метро

логической службы — В Н И И	М С ) М. К. Жоховским была	предло
ж е н а принципиальная схема	и разработана конструкция	грузо-

поршневых манометров высокого и сверхвысокого давлений с из мерительным мультипликатором, что позволило ему в тот период создать группу образцовых грузопоршневых манометров избыточ


ного давления		с верхними пределами				измерений		2000, 5000			и
10000 кгс/см2 .
Предельная относительная погрешность грузопоршневых мано
метров, разработанных					тогда во В Н И И М		и М Г И М И П ,		составила
у ж е 0,02—0,2% от измеряемой величины избыточного								давления .
Достижения		наших		метрологов уж е в тот период				вывели		совет
скую	манометрию		на уровень, достигнутый				за рубежом,		а по неко
торым	показателям		превосходящий.
В первые послевоенные годы одновременно с работами по соз
данию	образцовых		грузопоршневых манометрических						приборов		в
М Г И М И П были возобновлены прерванные							войной работы по соз
данию	грузопоршневых силоизмерительных						приборов	(образцовых
динамометров,		приборов			для «безгирной» поверки товарных					весов
и др . ) . В результате				за	послевоенные	годы в Советском				Союзе

были разработаны десятки новых моделей образцовых и эталонных приборов, основанных на применении неуплотненного поршня, что позволило в области измерения давления и в ряде смежных обла стей обеспечить возросшие потребности народного хозяйства и, в частности, потребности метрологических и поверочных учреждений страны высокоточными измерительными приборами. В настоящее время, кроме внедрения в поверочную практику, приборы с неуп лотненным поршнем применяются в системах автоматического ре гулирования, в расходомерных испытательных установках, в уста


новках	дл я испытания счетчиков промышленных			жидкостей, в уста
новках	дл я градуировки и поверки образцовых			мерников	и во мно
гих других поверочных		и измерительных	устройствах.
В настоящее время		грузопоршневые	измерительные		приборы,
разработанные и изготовляемые в Советском				Союзе, охватывают
диапазон давлений от 0		до 20000—25000 кгс/см2 ,		массы	до 5000 кг
и силы до 50000 кгс ( 1 кгс = 9,8066 Н ) .
Наиболее высокая точность измерения, достигаемая в настоя
щее время в Советском		Союзе с помощью грузопоршневых прибо-

ров, характеризуется пределами допускаемых погрешностей изме рения давления 0,001—0,002%, больших масс 0,005—0,010% и боль ших сил 0,05—0,2%.

Создание высокоточных грузопоршневых измерительных прибо ров было бы невозможно без глубоких теоретических и экспери

ментальных

исследований

грузопоршневых приборов. Такие иссле

д о в а н и я в течение

многих

лет

проводились

М. К. Жоховским в

М Г И М И П ,

позднее

во

Всесоюзном

научно-исследовательском

институте

физико-технических

радиотехнических

измерений

( В Н И И Ф Т Р И ) .

Работы М. К. Жоховского завершились созданием общей тео

рии приборов

с неуплотненным

поршнем

[1]. Применение этой тео

рии в практике разработки и

испытаний грузопоршневых

прибо

ров, при расчете поршневых систем

позволило

научно

обосновать

выбор оптимальных

конструктивных

параметров р а з р а б а т ы в а е м ы х

приборов и предъявляемые

к ним технические требования, а

т а к ж е

р а з р а б а т ы в а т ь

методы

метрологических

испытаний

аттестации,

обеспечивающие заданную

высокую

точность этих

приборов.

Р а з р а б о т к а общей теории приборов с неуплотненным поршнем обеспечила возможность создания большой группы высокоточных измерительных приборов и, в частности, возможность создания Го сударственного (первичного) эталона давления, построенного по схеме грузопоршневого манометра с неуплотненным поршнем.

Раздел первый

О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я О Г Р У З О П О Р Ш Н Е В Ы Х П Р И Б О Р А Х С Н Е У П Л О Т Н Е Н Н Ы М П О Р Ш Н Е М

Г л а в а	I . П Р И Н Ц И П ДЕЙСТВИЯ .
	ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ
Во всех	принципиальных схемах и конструкциях грузопоршневых

измерительных приборов чувствительным элементом, воспринимаю

щим измеряемую величину, является поршневая

пара — поршень и

цилиндр, взаимно

притертые друг к другу. Поэтому принцип дейст

вия

приборов с

неуплотненным

порш-

нем будем

рассматривать

на

примере

наиболее простого прибора грузопорш-

невого манометра

избыточного

давле

ния

простым

неуравновешенным

поршнем,

являющегося

родоначаль

ником

всех

современных

грузо

поршневых

измерительных

приборов

(рис.

1).

Манометр состоит из поршня, при

тертого к цилиндру. М е ж д у поршнем и

цилиндром

отсутствуют

механические

уплотнения, а радиальный зазор меж

ду ними составляет несколько микро

метров. К верхней части поршня при

соединено

грузоприемное

устройство

( т а р е л к а ) .

Если манометр подключить к про

странству, в котором создано избыточ

ное давление, то д л я уравновешивания

Рис.

1. Схема грузопоршне-

поршчя

на

грузоприемное

устройство

потребуется наложить некоторое коли

вого

манометра с

простым

чество

грузов.

поршнем:

/ — поршень;

2 — цилиндр; 3 —

Условие

равновесия

выразится

грузоприемное

устройство с гру-

уравнением

•fr	(1.1)

где P — избыточное давление на уровне торца поршня; G и G 0 —

вес (в воздухе) соответственно груза и поршня с грузоприемным


устройством;		/ т — сила		гидравлического трения,		действующая на
боковую	поверхность		поршня в		направлении,	противоположном
действию	сил	G и G0 ;	г — радиус		поршня.
Сила	/ т складывается			из двух	составляющих.	При протекании

жидкости через зазор между поршнем и цилиндром под действием

давления	Р возникает сила fx		гидравлического	трения,	действую
щ а я на	боковую	поверхность	поршня. Согласно	теории	приборов
с неуплотненным		поршнем [1]
		fi	= *rhP,		(1.2)

где h — ширина радиального зазора между поршнем и цилиндром.

Если при этом поршень опускается с «собственной»		скоростью,
т. е. со скоростью, необходимой для компенсации	вытекающей через
зазор жидкости, то возникает дополнительная	сила	гидравличе

ского трения Ï2, вызываемая движением поршня относительно ци

линдра	(в осевом направлении) .
Д л я	определения / 2 воспользуемся	общей формулой, определяю
щей силу гидравлического трения,		возникающую при взаимном

перемещении поршня и цилиндра с некоторой скоростью Ѵ\. Соглас

но	теории [1]
				/ , =	^	ь		(1.3)
						h
где	/ — длина притертой			части	цилиндра (в осевом			направлении),
І-і — динамическая			вязкость жидкости, заполняющей					зазор м е ж д у
поршнем и цилиндром.
	Если скорость V] принять равной «собственной» скорости ѵ опу
скания поршня		и	учесть,	что в этом			случае
				«	=	- ^ ,		(1.4)
						КГ*
где	Q — расход	жидкости		через		зазор, определяемый по формуле
				Q	=	^	,	(1.5)
						OU./
то	из выражений		(1.3), (1.4) и		(1.5)		получим:
				/* =		т р	-	( L 6 )
Следовательно,
				G f G 0 —кгЛЯ—
			Р =					(1.7)

1 / 151 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ