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

р и а л а, из

которого изготовлен данный

груз,

вес

его

в воздухе ра­

вен весу

(в воздухе) гири, изготовленной

из

материала, плотность

которого

равна 8 г/см3 , а действительная

масса

т.

В тех

случаях, когда необходимо

определять

действительное

дует пользоваться

формулой

_ Р д ( Р м - Р в ) _

( Х Л б )

где

m — значение

массы при принятой условной плотности 8 г/см3 ;

Од.м

и

д д . в — действительные значения соответственно

плотности

груза

и плотности

воздуха, г/см3 ; QM = 8 г/см 3 — условная

плотность

м а т е р и а л а грузов.

значения

прибора

подгоняется под номинальные значения массы

(0,1; 0,5;

1,0 кг и

т. д.) или под значения,

соответствующие вос­

производимому данным грузом давлению .

Масса

грузов манометрических приборов

с верхними пределами

ветствующие з а д а н н ы м значениям

давления

(при

которых

влия­

нием деформации на величину приведенной площади поршня

мож ­

но

пренебречь), д о л ж н а соответствовать

значениям,

вычисленным

по

формуле

т=

,

P F

,

(Х.17)

V

Рм J

где

Р — давление, создаваемое

наложением

груза;

F — приведен­

ная

площадь поршня; g—

ускорение свободного падения.

В литературе и в некоторых

нормативных

документах

формула

д л я расчета массы грузов в целях

удобства

вычислений

иногда

приводится в виде

т

= —

(\

+ ^ - Y

(Х.18)

g

\

Р м /

Легко показать, что ввиду малости отношения

-—

по

сравне-

Рм

нию с единицей т а к а я замена вносит пренебрежимо

малую

погреш­

ность.

Если манометр предназначен

д л я измерения высоких давлений,

т„ = •F { P n

- P n - ù

[1 + 2 р л

(Р„ — Я я _ і ) ] ,

(Х.19)

Рм

где

п — порядковый

помер

груза;

тп

— масса п-го груза,

н а л о ж е ­

ние

которого увеличивает давление под поршнем

на Рп—Рп-й

ß —

коэффициент деформации .

Если манометр имеет цилиндр без противодавления, то коэф ­

фициент ß вычисляется по формуле

1

3 0 l - 1

+

II

(Х.20)

R2

— r°-

2 £ і

Е

где Е и Еі — модули упругости материалов соответственно

цилинд­

ра

и поршня (модуль Ю н г а ) ;

а и ai — коэффициенты

поперечного

сжатия материалов соответственно цилиндра и поршня

(коэффи­

циент Пуассона) ; R — внешний радиус цилиндра .

Если манометр имеет цилиндр с противодавлением, то коэффи­

циент ß вычисляется

по формуле

1

За, -

1 -f.

Ei

За-

3R"--

(Х.21)

2 £ і

/? 2 — г 2

И з формулы (Х.19) видно, что массы

грузов ти

т2,

т3

и т. д. не

равны м е ж д у собой, поэтому в данном случае эти грузы

д о л ж н ы на­

к л а д ы в а т ь с я на грузоприемное

устройство

в

строгой

последова­

тельности: сначала груз с массой

тх (п=1),

затем т2

{ti=2)

и т. д.

Массу грузов рассчитывают по формуле

(Х.19)

в тех

случаях,

когда д е ф о р м а ц и я элементов поршневых пар

вызывает

погреш­

измерения

250—600

кгс/см 2

можно

пользоваться приближенной;

формулой

PF

(Х.22)

m =

( 1 + Р ^ с р ) ,

Рм

где

Р — изменение

давления, соответствующее

положению

данно ­

го

груза;

РСр — полусумма

верхнего

и нижнего

пределов

измере­

ния

манометра .

9*

131:

Методика испытаний

и поверок весов типа О Г В , изложенная в [54],

в основном сводится

к следующим операциям:

группа отключается от манометрической пары и

пресса.

Н а

плат­

форму н а к л а д ы в а ю т с я образцовые гири

в количестве,

соответст­

вующем 50% верхнего предела измерения весов

—

М П 1 а х . Н а

ста­

нину весов устанавливается стойка с индикатором,

измерительный

стержень которого приводится в соприкосновение

с верхним

торцом

силового поршня. Время опускания поршня на

заданное

расстоя­

ние (0,1—0,2 мм)

определяется секундомером.

Д л я измерения

скорости опускания

манометрического

поршня

личестве, соответствующем половине верхнего предела

измерения

весов

2ki і перекрывается вентиль И (см. рис. 39) и с

помощью

М т а х

метрического поршня

и м а н .

hc

Ширина радиальных зазоров

и / і м а и вычисляется

по форму­

л а м :

( X I . 1 )

(XI.2)

При подстановке значений М ш а

х

в уравнения

(XI.1)

и

(XI.2) не­

обходимо учитывать

(приближенно)

массу платформы

и

связанных

с ней деталей.

весов kx проводится р я д

Д л я определения

постоянной

уравнове­

шиваний путем наложения

на

платформу весов

образцовых

гирь

(в различных комбинациях),

а

на

грузоприемное устройство

мано-

метрического поршня — соответствующего

количества грузов

(из

комплекта весов) .

Дополнительно д л я достижения равновесия на платформу

весов

или грузоприемное устройство манометра

н а к л а д ы в а ю т с я в

необ­

чения массы гирь и грузов д о л ж н ы быть известны с

погрешностью,

составляющей не более 0,1 допустимой

погрешности

весов.

Перед наложением гирь и уравновешиванием нагруженных ве­

сов

они д о л ж н ы быть оттарированы,

т. е. п л а т ф о р м а

и поршень

приведены в равновесие.

Постоянная весов kx вычисляется по формуле

К = - ,

(Хі.3)

ОТ]

где

М, и /П| — массы гирь или грузов,

наложенных на

грузоприем­

ней.

Д л я определения

порога

чувствительности

на

платформу

весов

н а к л а д ы в а ю т с я грузы, составляющие 50 или

100%

максимальной

нагрузки. П л а т ф о р м а

уравновешивается с соответственно

нагружен ­

ным поршнем. З а т е м

на платформу накладывается

дополнительная

гиря, в ы з ы в а ю щ а я заметное

на глаз нарушение

равновесия. Поро ­

гом чувствительности

(или порогом реагирования) называется

мас ­

са наименьшей гири, вызвавшей это нарушение.

Государственная

поверка

грузопоршневых

весов

проводится

ских

у к а з а н и я х [54].

В

заключение следует

остановиться

на влиянии

температуры

поршневых пар грузопоршневых весов на

точность измерения.

П р и изменении температуры

поршневых пар, как

и

всех грузо­

поршневых приборов, изменяются приведенные площади

силового

Fe

и

манометрического

Рмал поршней.

Следовательно,

изменение

температуры

повлечет

за

собой

соответствующее

изменение

по­

стоянной k\,

а это в свою

очередь вызовет погрешность

измерения

массы. Эту погрешность можно рассчитать по формуле

8,иг

=

100 [(«„„„ + Р„а „)

(7-2

— Г 0 )

— («с -f- рс ) (7-х — Г 0 ) 1 %.

(XI.4)

где

амап и ас — коэффициенты линейного

расширения

материала

соответственно манометрического и силового поршней;

ßM an и

ß c —

ветственно манометрической и силовой пары; Тх и Т2

—

температура

соответственно силовой и манометрической пары; Т0

—

температура

поршневых пар, при которой определялась постоянная

k.

Из формулы

(XI.4) видно, что если элементы обеих

поршневых

пар изготовлены из одного м а т е р и а л а с коэффициентом

линейного

расширения а,

то

ЬМт = 2 0 0 а ( Т 2 — Tj).

(XI.5)

И если при этом температура

силовой

и манометрической

пар

одинакова, хотя

может

быть

и не

равна

начальной

температуре

То, то

8лгг =

0.

.Это показывает,

что при a M a n = ß M a n

= ac = ßo = a

и Т\ = Т2

показания

весов не зависят

от температуры о к р у ж а ю щ е й

среды.

Следует отметить, что практически при длительной

работе

ве-

•сов элементы

силовой поршневой пары

нагреваются

и разность

Т2—Т1 может

достигнуть

нескольких градусов. В этом

случае

б м г

новешивания

поршней и снятия показаний.

Во время

нагружения

весов или их

разгрузки п л а т ф о р м а д о л ж н а

быть арретирована, а

механизм вращения цилиндра выключен.

Весы ОГВ (п) с отсчетным устройством

поверяются

по той ж е

ГРУЗОПОРШНЕВЫХ ДИНАМОМЕТРОВ

Грузопоршневые динамометры

с верхними пределами

измерения

10

и 50 тс поверяются с помощью

образцовых динамометров

1-го раз ­

ряда

по методике, изложенной в Г О С Т 14017—68 [59].

При определении постоянной

грузопоршневых

динамометров

(при

аттестациях, испытаниях

и поверках) применяется

поэлемент­

ный

метод, разработанный в М Г И М И П [46].

Постоянная динамометра при поверке поэлементным

методом

определяется следующим образом .

Fc и

FKaB.

Н а х о д я т раздельно значения приведенных площадей

Приведенная п л о щ а д ь Fс силового поршня определяется путем мно­

гократных измерений диаметра

поршня и внутреннего

диаметра

Величина Fc

вычисляется по формуле

FZ = ^-DBDW

(XI.6)

где Д і и £>ц — средние значения диаметров

поршня

и цилиндра со­

ответственно.

Д и а м е т р ы поршня

измеряются в трех

поясах,

расположенных

1

1

3

н а — , —

и — в ы с о т ы

поршня, по трем направлениям,

расположен ­

ным

под углом

120° друг к другу, с погрешностью,

не

превышаю ­

щей

± 2 5 мкм.

Д л я измерения

диаметров

поршня применяется

скоба

с

конце­

выми мерами 3-го

р а з р я д а .

Внутренние

диаметры

цилиндра

измеряются

в

той

его

части,

в которой

располагается

силовой

поршень, по

двум

поясам, нахо­

д я щ и м с я

на

р а с с т о я н и я х — и — в ы с о т ы

цилиндра

(считая

от

его

к р а я ) , и

по

трем

направлениям

(через

120°)

с

погрешностью,

не

превышающей

± 5 0

мкм. Д л я

измерения

внутренних

диаметров

ци­

линдра применяется

индикаторный

нутромер с концевыми

мерами

4-го разряда .

Приведенная площадь

F M a n манометрического

поршня

опреде­

ляется методом

сличения

с образцовым

грузопоршиевым

маномет­

ром МП - 60 1-го

р а з р я д а при

давлениях

15, 30,

45

и 60

кгс/см2 . Д л я

определения

FMan

пользуются

методикой, применяемой

при

поверке

манометров

МП - 60

2-го р а з р я д а [20].

Среднее значение / " " м а й

вычисляется по формуле

4

Y

F

^ м а „ =

~—.

(XI.7)

Полученное

значение FM!m

может

быть использовано

д л я

вычис­

ления постоянной

k,

если

к а ж д о е

из четырех

значений

FU№

будет

отличаться

от

среднего

FMaa

на

величину,

не

превышающую

ствующем

половине максимального давления

( / п ^ 5 0

кг), и

изме­

ряется скорость

опускания

манометрического

поршня

и М а н .

Ширина / г М а п

зазора

вычисляется по

формуле

и

-1 / б^маіі^ман^маіі^ман

/ Ѵ Т Q\

"•ман

—

у

.

( Л і . й )

где Р^50

кгс/см2 ;

( х м а н

— динамическая

вязкость

жидкости,

запол­

няющей манометрическую

пару;

г м а и

— радиус

поршня;

/ м а н —

длина части поршня, погруженной

в цилиндр.

Ширину зазора

hc в силовой паре определяют

косвенным

путем.

Д л я этого

на место

поверяемого динамометра

устанавливается ме­

ответствующем 50%

максимального давления в приборе.

В

приборе создается заданное

давление и измеряется скорость

и'

опускания манометрического

поршня

при

этих условиях.

Ширина

зазора

в силовой поршневой

паре,

соответствующая

указанной

нагрузке

на поршень,

7. В. В. Б а X в а л о в а, М. К. Ж о х о в с к и й. Экспериментальное

исследова­

ние деформационных погрешностей

поршневых манометров при давлении до

10000 кгс/см2 . В сб.: «Исследования

в области измерений высоких давлений». Тру­

ды ВНИИФТРИ, вып. 75 (135). М., Изд-во стандартов,

1964.

8. В. В. Б а х в а л о в а, В. П. С е м и н . Установка

с образцовым

поршневым

цовый манометр класса 0,02 от 0 до 2,5 кгс/см2 . «Измерительная

техника», 1961,

•№ 11.

19. К. К- С о к о л о в . Переносной грузопоршневой манометр

для поверки

сфигмоманометров. «Измерительная техника», 1964, № 1.

25. Ю. А. Т р е с к и н.

Гидравлический

поршневой

манометр.

Авт. свид.

№ 79202. «Бюллетень изобретений», 1950, № 3.

26. Р. Я- Г о р е л и к и С. Б. Э л ю к а м . Поршневой

манометр с автоматиче­

ской сменой грузов. «Приборостроение», 1958, № 1.

27. А. М. К и п н и с и

П. П. К о г а н. Стенд для регулирования

манометров.

«Электропромышленность и приборостроение»,

1960, № 19.

41.

В. Н. Г р а м е н и ц к и й. Грузопоршневые дифференциальные манометры.

«Измерительная техника», 1968, № 4.

42.

В. Н. Г р а м е н и ц к и й. Поршневой дифференциальный манометр. Авт.

свид. № 99190. «Бюллетень изобретений», 1954, № 10.

43.

М. К. Ж о х о в с к и й . Прибор для поверки весов. «Метрология», 1939,

52. А. Н. П а в л о в с к и й

и В. Г. Ц е и т л и н. Испытательная расходомерная

установка для исследования

сопел, диафрагм и труб Вентури. В сб.: «Новые из­

мерительные приборы и методы их поверки», вып. 7, М., Стандартгиз, 1961.

53. А. И. П е т р о в. Поверка объемных

счетчиков на жидкостях-заменителях.

В сб.: «Исследования в области измерения

давления, расхода и вакуума». Труды