книги из ГПНТБ / Соловьев А.И. Проектирование механизмов приборов и аппаратов

6. Бесшкальный дифференциальный манометр с силовой

компенсацией

Бесшкальный дифференциальный манометр с силовой компен­ сацией предназначен для измерения разности давлений так назы­ ваемого избыточного давления или разряжения и для измерениярасхода газа по зависимости между скоростью в трубопроводе и скоростью расхода (истечения).

Сущность компенсационного метода измерения заключается в том, что измеряемая величина уравновешивается однородной с неювеличиной и оценивается по значению последней. У обычных, не компенсационных дифференциальных манометров, ход чувствитель­ ного элемента мал. Это ограничивает их точностные возможно-

сти ( ± 2 % ) .

В манометре с силовой компенсацией тяговое усилие чувстви­ тельного элемента автоматически уравновешивается усилием, соз­ даваемым пневматической системой при однозначной зависимости между измеряемым давлением и величиной или плечом действия, уравновешивающего усилия.

Схему пневматического уравновешивания удобно применять в дистанционных приборах с пневматической передачей результатовизмерения, к которым относится рассматриваемый бесшкальный дифференциальный манометр.

Принцип действия дифференциального манометра с силовой компенсацией состоит в следующем. Измеряемый перепад давления

лие Pi, передаваемое иглой 2 на балансирный рычаг 4. На этот же рычаг через ролик 3 промежуточного балансирного рычага 5 воз­ действует игла 6 мембраны 7 обратной связи. Тяговое усилие мем­ браны 7 создается сигнальным давлением Р с в линии дистанцион­ ной передачи, представляющим собою пневматический сигнал, по­ ступающий-на вторичный прибор.

Воспользовавшись эквивалентной рычажной схемой манометра (рис. 72, в), запишем условие равновесия балансирного рычага 4' (см. рис 72, б)

(325)

где Ро и Р — давления, оказываемые иглами 6 и 2 на рычаги 5 и Поскольку усилия мембран, пропорциональные действующим;

на них избыточным давлениям, практически не зависят от статиче­ ских характеристик мембран, то

(326) >

ло 8 — заслонка 10) мембраны 7 обратной связи, и промежуточного рычага 4.

На сигнальное давление Р с , действующее на мембрану обрат­ ной связи, влияет давление воздуха Р„> поступающего через дрос­

всей системы восстановится. Таким образом, автоматически поддер­ живается пропорциональность сигнального давления и измеряемого перепада давлений.

вследствие довольно быстрого восстановления равновесия системы. Перемещение заслонки 10 в пределах расчетных значений пере­

пада давлений АР не должно превышать 0,01—0,03 мм.

Диапазон измерений меняется перемещением ролика 3 по резь­ бовой части рычага 5.

Масштаб чувствительности механизма дифференциального ма­ нометра 10:1.

Применение описанной системы силовой компенсации позволяет достичь точности, соответствующей классам 0,2 или 0,5 — значи­ тельно превосходящей точность обычных . мембранных приборов прямого преобразования.-

Переходя к расчету прибора, заметим, что мембраны широко используются в качестве чувствительного элемента манометриче­ ских приборов высоких классов точности. С их помощью можно из­ мерять давления от сотен атмосфер до нескольких миллиметров водяного столба. Кроме того, мембраны используются как раздели­ тели двух сред и как гибкие уплотнители для передачи перемеще­ ний из области положительных или отрицательных давлении.

Рабочий диаметр мембраны определяется заданными габарита­ ми прибора, величиной эффективной площадки, прогибом центра,

.запасом прочности и другими техническими требованиями. Диаметр мембран обычно лежит в пределах 10—15 мм, 200—300 мм.

Толщина мембраны выбирается в зависимости от ее чувстви­ тельности и прочности, от свойств материала и обычно составляет 0,06—1,5 мм для металлических мембран [2].

Нанесение кольцевых волн (гофр) увеличивает рабочие прогибы мембраны. Изменяя размеры и форму гофр, можно управлять ее упругой характеристикой. Поэтому гофрированные мембраны при­

с большой глубиной гофрировки имеют большее сопротивление из­ гибу и поэтому их характеристики будут ближе к линейным, чем характеристики мембран с мелкой гофрировкой, у которых растя­ жение гофр, а следовательно, и нелинейность характеристики про­ являются при меньших прогибах.

Наибольшей линейностью обладают мембраны трапецеидально­ го профиля с достаточной шириной центрального плоского участка. Однако влияние профиля на характеристику невелико и поэтому удобнее добиваться нужной характеристики мембраны изменением ее толщины, а не глубины гофрировки. Форму профиля и число воли обычно выбирают из конструктивных или технологических со­

где 1Э ф—относительная эффективная площадь, показывающая, какую часть от полной площади составляет эффектив­ ная;

R—радиус мембраны.

Сдругой стороны,

Сосредоточенная сила

р = 1-15,6= 15,6 кГ.

Зависимость между прогибом К жесткого .центра мембраны и сосредоточенной силой Р выражается равенством

в исходное положение, если центр мем'браны 1 станет перемещать­ ся. Если допустить, что в выражении. (327) Ъ = Ъ\; аі = а, что кон-

структивно легко выполнимо -и рс = Ар (Ар — I кГ/см2), а р с в приборах с пневматической компенсацией обычно задается в пре­

зовать и в качестве мембраны обратной связи. Вместе с тем это имеет и положительные стороны, поскольку упрощается изготовле­ ние прибора.

Рычажная система прибора конструируется с учетом выраже­ ния (327) и на прочность не проверяется.

Кроме рассмотренных нами приборов-датчиков в системах авто­ матики используются различные их модификации с той ж-е мето­ дикой кинематического проектирования и расчета.

Глава седьмая

МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РАДИО­ ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ

.1. Общие требования к радиоэлектронным аппаратам

Радиоэлектронные аппараты как элементы систем автоматиче­ ского слежения и управления, выполненных по блок-схеме, пока­ занной на рис. 3, конструируются с соблюдением следующих ос­ новных требований.

Общеэксплуатационные требования: обеспечение удобства и без­ опасности эксплуатации; устойчивости в отношении механических воздействий.

Конструктивные требования: надежность работы в условиях эксплуатации, заданных в тактико-технических требованиях; удоб­ ство и безопасность эксплуатации; минимальные габариты и вес; максимальная унификация деталей узлов и приборов; максималь­ ная применяемость стандартных и нормализованных изделий; удобство доступа к деталям, узлам и приборам при замене их; тех­ нологичность конструкции.

Кроме перечисленных основных требований междуведомствен­ ная нормаль предусматривает специальные требования к деталям, узлам и приборам; к габаритам и весу, к материалам и покупным изделиям; к покрытиям и окраске; к органам управления, контроля и индикации; к внутриблочному электромонтажу; к тепловому ре­ жиму, вентиляции и воздушным фильтрам; к амортизации и «ме­ таллизации» (заземлению); к электрической прочности изоляции.

При этом можно ожидать достаточное охлаждение дросселей, трансформаторов и других, излучающих тепло элементов.

Плотность КОМІПОНОВКИ аппарата с 'высоким напряжением эле­ ментов предопределяется электрической прочностью и теплооб­ меном.

Центр тяжести аппарата относительно внешних координатных осей XZY, совпадающих с тремя пересекающимися ребрами кожу­ ха, определяется координатами

(341)

Желательным является максимальное приближение центра тя­ жести к геометрическому центру кожуха аппарата, обусловленное соответствующей внутренней компоновкой аппарата. При этом раз­ мещенные симметрично одинаковые амортизаторы будут иметь по­ чти одинаковые условия нагружения.

Амортизация аппарата достигается [18; 48; 58] применением то­ го или иного вида нормализованных амортизаторов. Конструктив­ ные разновидности амортизаторов и их силовые геометрические ха­ рактеристики приводятся в табл. 15—23.