1.4.Расчет статической характеристики ипд:

Статическая характеристика – это зависимость выходной в еличины преобразователя от входной величины, при условии, что входное воздействие постоянная величина.

В нашем случае статическую характеристику ИПД для измерительной цепи изображённой на Рис. 3.5 можно записать в следующем виде:

; (1.21)

где - коэффициент симметрии цепи ; ;

; (1.22)

где - относительное изменение сопротивления тензорезисторов.

Коэффициент тензочувствительности , откуда ;

; (1.23)

где

; (1.25)

; (1.26)

; (1.27)

;

Тогда номинальное выходное напряжение будет:

;

Рис 1.11Статическая характеристика ИПД

Найдем чувствительность прибора:

; (1.28)

.

1.5.Анализ влияния основных конструктивных пара метров ипд на статическую характеристику преобразователя

Будем менять основные конструктивные параметры преобразователя : маленькую полуось b1 и большую полуось a трубки Бурдона, ширины консольной балки b2, толщины стенки трубки Бурдона h1, толщины консольной балки h2, длина консольной балки l в сторону увеличения и в сторону уменьшения относительно номинального (ранее рассчитанного) значения. При этом будем обращать внимание насколько сильно изменение каждого из конструктивных параметров влияет на выходное напряжение.

Рис 1.12Зависимость U_вых от величины маленькой полуоси трубки Бурдона b1.

Рис 1.13Зависимость U_вых от величины ширины консольной балки b2.

Рис 1.14Зависимость U_вых от толщины стенки пружины h1.

Рис 1.15Зависимость U_вых от толщины консольной балки h2.

Рис 1.16Зависимость U_вых от длины консольной балки l.

Рис 1.16.Зависимость U_вых от величины большой полуоси трубки Бурдона а.

Исходя из данных приведенных в виде графиков можно сделать вывод что наиболее существенное влияние на статическую характеристику оказывает параметр h2 (высота балки). Следовательно, чтобы повысить чувствительность прибора целесообразно будет уменьшать параметр h2.

Вязкость жидкости

 

Жидкость

1) это тело, обладающее свойством текучести, легкой подвижностью, способное изменять свою форму под воздействием внешних сил и температурных изменений.

2) агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты как твёрдого тела, так и газа, обладает, однако, рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная — текучесть. Подобно твёрдому телу, жидкость сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность, обладает определённой прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т. д. С другой стороны, взятая в достаточном количестве жидкость принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний.

 

    Жидкость, как всякое физическое тело, состоит из отдельных молекул. Молекулы очень малы по сравнению с объемами, рассматриваемыми при изучении жидкости, поэтому в гидравлике не рассматривается молекулярное строение жидкости, предполагая, что жидкость представляет сплошную, непрерывную среду. Жидкости делятся на два вида: капельные и газообразные.

 

Капельные жидкости — малосжимаемые (вода, нефть, керосин и др.), являются объектом изучения гидравлики и обладают определенным объемом, величина которого практически не изменяется под воздействием внешних сил. Капельные жидкости не всегда заполняют предоставленный им объем, образуя ограниченную поверхность. Например, как указано на рис. 1 , грунтовые воды (являющиеся капельными жидкостями), заключенные в первом от поверхности земли водоносном пласте, подстилаемом водоупором, на какой-то период времени образуют свободную поверхность уровня грунтовых вод H_гр.в. В русле реки А на рис. 1 капельная жидкость для того же времени образует свободную поверхность уровня речных вод Н_р. Капельная жидкость может заполнить часть трубы, образуя свободную поверхность, как это представлено на рис. 1. Капельные жидкости обладают капиллярными свойствами. Представим себе, что над свободной поверхностью уровня в порах грунта, вследствие капиллярных свойств капельной жидкости, образуется зона капиллярной каймы. В этом случае может возникнуть необходимость расчета ее высоты и движения воды в данной зоне. Такие вопросы решаются путем гидрогеологических и фильтрационных методов.

рис. 1

а) грунтовые и речные воды

б) вода в трубе

 

Газообразные жидкости занимают все предоставленное им пространство, не имеют свободной поверхности и значительно изменяют свой объем и форму, сжимаясь и расширяясь под воздействием внешних сил. Газообразные жидкости в гидравлике не рассматриваются.

Для возможности применения математических решений при изучении жидкости вводится понятие идеальные и реальные жидкости.

 

Идеальные — невязкие (совершенные) жидкости обладают следующими свойствами: абсолютной подвижностью, т. е. отсутствием сил трения и касательных напряжений; абсолютной неизменностью в объеме под воздействием внешних сил.

 

Реальные — вязкие (действительные) жидкости обладают: сжимаемостью, сопротивлением растягивающим и сдвигающим усилиям, вязкостью, т. е. возникновением при движении внутреннего трения между частицами.

Идеальной жидкости в природе не существует, она является как бы моделью реальной жидкости.

 

На жидкость, находящуюся в состоянии равновесия или движения, действуют силы: массовые и поверхностные.

 

Массовые, или объемные, силы пропорциональны массе, а при однородной жидкости и объему. К этим силам относятся: собственная масса жидкости, силы инерции и центробежные силы.

 

Поверхностные силы пропорциональны площади той поверхности, на которую они действуют. К этим силам относятся: а) силы нормальные к поверхности жидкости (сжатия, давления, растяжения) ; б) касательные (силы трения, возникающие только при движении жидкости).

 

Рассмотрим свойства жидкости.

 

1.  Плотность жидкости ρ — количество массы (т), содержащееся в единице объема W

кг/м3

 

2.  Сила тяжести

p=m·g, H

 

3.Сжимаемость . Капельные жидкости оказывают большое сопротивление сжимающим усилиям и допускают значительное давление. Рассмотрим на рис.2 первоначальный объем жидкости W, м³. Под влиянием давления объем жидкости уменьшится. Вводится коэффициент объемного сжатия ß_W, который характеризует уменьшение объема жидкости под влиянием давления

 

Знак минус показывает, что приращению давления соответствует уменьшение объема жидкости.

рис. 2

 

Коэффициент объемного сжатия воды зависит от давления и изменяется в незначительных пределах. Так, при изменении давления от 9,81·10⁴ до 2,5·10⁸ Па ß_W изменяется от 4,9·10^-10 до 2,85·10^-10 м²/Н. В гидравлических расчетах ß_W принимают постоянным и равным 4,9·10^-10 м²/Н.

 

Модуль упругости  воды — величина,   обратная   коэффициенту объемного сжатия

Н/м2=Па

 

4.  Температурное расширение. Жидкие тела при колебании температуры изменяют свой объем и плотность. Коэффициент

температурного расширения ß_t

выражает относительное увеличение объема при повышении температуры на 1°С

 

где W – первоначальный объем; dW – изменение объема; dt – изменение температуры  на  1°С. Размерность ß_t в системе СИ 1°С. Значение  ß_t приведено в таблице.