Методы и средства измерений и контроля. Лабораторный практикум. Учебное пособие

где n – число наблюдений величины Х;

тогда XСР = (7,9960+7,9956+7,9950) / 3 = 7,9955 мм;

б) проводятся 3 наблюдения при измерениях. Если есть различия по величине - Х max и Х min, то поправки существуют и следует оценить норму однократности измерений. К такой норме относится известная зависимость:

И (Р) / S(x) > 8,

где

m1

И (P )= K (P ) åQ2j ,

j =1

m 2

åSi2 (x)

S (x) = i =1

n -1 .

Здесь К(Р) – коэффициент, определяемый принятой Р(Х) и числом m1, составляющих НСП; Иj – найденные статическими методами границы j-й составляющей НСП(неисключённым остатком систематических погрешностей), представляющей границы интервала, внутри которого находится эта составляющая, определяемые при отсутствии сведений о вероятности её нахождения в этом интервале; S (Х) – среднеквадратичное отклонение случайных величин.

При Р = 0,9 и 0,95 К (Р) = 0,95 и 1,1 при любом числе измерительных наблюдений слагаемые m1 и при Р = 0,99 значения 95 К (Р) будут следующие:

= 7,9960, Xi = 7,9956 мм, Х min = 7,9950 мм. Граница доверитель-

ной вероятности разброса результатов наблюдений- Х max - Х min.

41

Необходимо сравнить величину этой границы с величиной поля допуска в НТД, сколько раз вмещается эта граница в величину поля допуска. Если вмещается как минимум один раз с вероятностью 0,99 и 1,0, то априорная информация обеспечивается на 100 % и однократность измерения есть. Если этого оценить сразу нельзя, делается расчет вышеуказанной зависимости.

Делим Θi на S (x), если Θi(P) / S (x) < 0,8, то величиной Θi (P) - НСП пренебрегают и окончательно принимают за погрешность результат измерения:

0,016 / 0,050 < 0,8,

D(P) = Z1,2 · S(x) = e(P) ,

где Z1,2 – коэффициент Лапласа по специальным таблицам от вероятности Р.

D(P) = 1,414 · 0,050 = 0,00707.

Результат измерения

A = X ± e(P) ,

тогда

А = 7,9955±0,00707.

Оформление отчета

1.Название и цель работы.

2.Устройство скобы.

3.Используемые средства измерений и их характеристика.

4.Метод измерений.

5.Условия выполнения измерений.

6.Схема настройки скобы.

7.Результаты измерений и расчетов, выводы.

42

Контрольные вопросы

1.К каким видам измерений относится измерение по лабораторной работе?

2.К какой области измерений относится измерение?

3.Какими величинами необходимо оперировать?

4.Какими методами измерений вы выполняли лабораторную работу?

5.Какой объект измерения предусмотрен?

6.Какие средства измерения необходимы и достаточны?

7.Какие вспомогательные средства необходимы?

8.Как установить необходимое достаточное число наблю-

дений?

9.Относится ли лабораторная работа к измерениям с однократными наблюдениями?

10.Относится ли лабораторная работа к измерениям c многократными наблюдениями?

11.Обработка результатов наблюдений и оценивание погрешностей измерений:

а) какая формула вычисления доверительной границы НСП и, что такое НСП?

б) какая формула вычисления СКО, что такое СКО?

12.Параметры из нормативно-технической документации, являющиеся нормой для результатов измерений для сравнения при испытаниях и контроле.

Лабораторная работа № 7. МАНОМЕТР ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ (ГРУЗОПОРШНЕВОЙ МП-6 КЛАССА 0,05)

(ПК-4)

Цель работы: ознакомить с принципом работы манометров избыточного давления и методикой их поверки.

Приборы: манометр избыточного давления грузопоршневой МП-6.

43

Краткие теоретические сведения

Манометр избыточного давления грузопоршневой МП-6 класса точности 0,05 ГОСТ 8291-83 (в дальнейшем – манометр) предназначен для поверки образцовых пружинных манометров с пределом допускаемой погрешности не менее0,2 % и точного измерения избыточных давлений в диапазоне 40-600 кПа.

Принцип действия манометра заключается в воспроизведении давления в рабочей жидкости под торцом поршня пропорционального массе поршня с грузоподъемным устройством и установленных на нем грузов.

Общий вид манометра с устройством для создания давления показан на рис. 1. Канал цилиндра с целью уменьшения гидравлического давления выполнен в виде двух кольцевых выступов шириной 2,5 мм каждый, расположенных друг от друга на расстоянии 60 мм.

Рис. 1. Манометр избыточного давления (грузопоршневой МП-6 класса 0,05): 1 - колонка грузопоршневая эталонная; 2 - устройство для создания давления; 3 - колонка грузопоршневая поверяемая; 4 - набор грузов; 5 - устройство для наблюдения за взаимным расположением поршней; 6 – осветители; 7 - бачок; 8 - винты регулировочные; 9 – пресс; 10 - винты опорные; 11,12,13 - вентили запорные

44

Ограничитель хода поршня выполнен в виде втулки с эксцентричным отверстием, закрепляемой на цилиндре и ограничивающей ход поршня в пределах 15 мм. Манометр работает следующим образом. После установки и закрепления на горизонтальном основании устройства для создания давления выньте поршень из цилиндра.

Ввернуть цилиндр в присоединительное отверстие устройства для создания давления.

Заполнить рабочей жидкостью систему устройства для создания давления:

а) закрыть все вентили; б) залить рабочую жидкость(трансформаторное масло) в

бачок 12; в) открыть вентили 1,5, ручным скальчатым насосом уда-

лить воздух из соединительных трубок на участках между насосом и воронкой;

г) закрыть вентиль 1, открыть вентили 2 и 4, а также насосом удалить воздух из соединительных трубок на участке между штуцерами для присоединения поверяемых манометров;

д) открыть вентиль 3 и плунжерным прессом подать рабочую жидкость в присоединительные штуцера (при появлении рабочей жидкости в присоединительных штуцерах закрыть вентили 2, 4) и цилиндр манометра, при появлении рабочей жидкости установить поршень с грузоподъемным устройством(предварительно надеть втулку-ограничитель) в цилиндр, следить за тем, чтобы под поршнем не оставалось воздуха.

Поршень манометра вставить в цилиндр аккуратно. Количество рабочей жидкости, необходимой для заполнения системы устройства для создания давления, не более 0,5 дм3.

Расход рабочей жидкости на каждый поверяемый манометр не более 0,08 дм3.

Погружение поршня в цилиндр производить в момент переливания рабочей жидкости через край цилиндра.

Проверить отсутствие воздуха в системе устройства для создания давления – при открытых вентилях 2, 3, 4 и вращении маховика плунжерного пресса 7 по часовой стрелке в отверстиях присоединительных штуцеров должна появиться рабочая жидкость, воздушные пузырьки должны отсутствовать.

45

Манометр установить по уровню. Для этого уровень положить на грузоподъемное устройство манометра и при помощи регулировочных винтов, расположенных на основании устройства для создания давления, добиться симметричного расположения пузырьков в зоне центральных штрихов ампул.

После чего манометры пружинные присоединяются к штуцерам устройства для создания давления, далее на грузоприемное устройство накладывается определенное количество грузов и плунжерным прессом создается давление, при котором поршень установится в рабочее положение, определяемое совпадением риски на поршне и указателе на втулке-ограничителе хода поршня. При этом величина созданного давления определяется по обозначениям на грузах и грузоприемном устройстве и массе образцовых гирь.

Если грузы подогнаны с учетом нормального ускорения свободного падения, то величина давления(на уровне торца поршня) вычисляется по формуле

где Рн – давление, обозначенное на грузах и грузоприемном устройстве, кПа; m – масса образцовых гирь, кг; g – 9,80665 м/с2; qm – местное ускорение свободного падения, м/с2; F – приведенная площадь поршня, м2 ; ρв – плотность воздуха (1,2 ∙10 -3 г/см3); rm – плотность материала грузов (8 г/см3).

Технические требования назначаются согласно ГОСТ8291-83 «Манометры избыточного давления грузопоршневые. Общие технические требования» и указаны табл. 1.

46

Порядок выполнения работы

Поверка манометров избыточного давления грузопоршневых типа МП-6 производится согласно ГОСТ8.479-82 «Манометры избыточного давления грузопоршневые. Методы и средства поверки».

1.Внешний осмотр. При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие поверяемых манометров требованием ГОСТ 8291-83 в части:

• наличия технического описания и инструкции по эксплуатации, паспорта, свидетельства о предыдущей поверке;

• наличия маркировки манометров, их частей, деталей и грузов;

• отсутствия механических повреждений и следов коррозии на деталях манометров и грузах;

• отсутствия повреждений антикоррозийного покрытия;

• наличия полного набора грузов;

• одинаковой, в пределах одного комплекта, подгонки поршня с грузоприемным устройством и грузов под номинальную массу или под номинальное давление.

2.Опробование. При опробовании проверяют эксплутационные свойства манометра:

• соединение поршня с грузоприемным устройством должно исключать взаимное относительное перемещение;

47

•поршень, смазанный рабочей жидкостью, должен свободно, без затираний, вращаться в цилиндре и перемещаться вдоль оси цилиндра;

•грузы должны легко, без заедания, накладываться один на другой на грузоприемное устройство и сниматься без относительного радиального перемещения.

3. Определение метрологических характеристик. Отклонение от перпендикулярности опорной плоскости грузоприемного устройства к оси поршня определяют при вертикальном положении поршня одним из двух способов.

Первый способ. На опорную плоскость устанавливают уровень или квадрант в двух взаимно перпендикулярных положениях, не приводя поршень во вращение.

Разность показаний уровня или квадранта не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 8291-83.

Второй способ. Манометр отключают вентилем от устройства для создания давления. Устанавливают на штативе индикатор в вертикальное положение. Наконечник индикатора приводят

всоприкосновение с опорной плоскостью грузоприемного -уст ройства на расстоянии (40±2) мм от его оси и рукой приводят во вращение поршень с грузоприемным устройством, наблюдая при этом за перемещением стрелки индикатора.

бодного вращения поршня принимают интервал времени от момента, соответствующего начальной частоте его вращения, равной (120±10) мин-1, до полной остановки поршня. Начальную частоту вращения поршня определяют подсчетом числа оборотов за 10 с.

48

Для удобства подсчета между грузами следует положить полоску бумаги. Продолжительность свободного вращения поршня, приведенная к температуре 20 ºС, должна быть не менее 2 мин.

Если температура манометра в момент измерений отличается от 20 ºС, то значение продолжительности вращения необходимо привести к температуре 20 ºС пересчетом по формуле

h

t20 = t ×h20 ,

где τ20 - приведенное значение продолжительности вращения, с; τ - подсчитываемое значение продолжительности вращения, с; η - значение динамической вязкости рабочей жидкости при измерении, Па · с; η20 - значение динамической вязкости рабочей жидкости при температуре 20 ºС, Па · с.

Скорость опускания поршня определяют при нагрузке, соответствующей верхнему пределу измерений поверяемого материала. При этом запорный вентиль должен быть перекрыт, а частота вращения поршня с грузами быть не менее 20 мин-1.

Для определения скорости опускания поршня измеряют расстояние, на которое переместился поршень за некоторый промежуток времени. Расстояние измеряют микроскопом или индикатором, интервал времени опускания поршня отсчитывают по секундомеру.

Если температура в момент измерений отличается от20 ºС, то значение скорости опускания необходимо привести к температуре 20 ºС, пересчитав по формуле

n20 =n × h

h20 ,

где v20 – приведенное значение скорости опускания, мм/мин;

v - подсчитанное значение скорости опускания, мм/мин. Приведенную площадь поршня определяют методом сли-

49

чения поверяемого манометра с образцовым манометром. При этом проводят гидростатическое уравновешивание поршней одним из способов.

Прямое уравновешивание масс поршней с грузоподъемным устройством и помещенных на них грузов. Поршни поверяемого и образцового манометров необходимо установить так, чтобы в

момент их равновесия нижние торцы поршней располагались в одной горизонтальной плоскости. В противном случае необходимо определить расстояние по вертикали между нижними торцами поршней и внести поправку на значение массы столба жидкости. Взаимное положение поршней должно быть определено с- по грешностью не более 1мм.

Проверка соответствия действительных значений массы грузов расчетным или номинальным значением. Масса грузов и масса поршня с грузоприемным устройством должны быть - по догнаны в зависимости от назначения под номинальное значение массы или давления.

Отклонение действительных значений массы поршня с грузоприемным устройством и массы каждого груза, подогнанных под номинальное значение массы, от номинальных значений не должно превышать значений, указанных в ГОСТ 8291-83.

Масса поршня с грузоприемным устройством и масса каждого груза, подогнанных под номинальное значение давления, должны быть рассчитаны с учетом полученного нового значения

приведенной площади поршня по формулам приведенным в ГОСТ 8291-83.

Отклонение действительных значений массы поршня с грузоприемным устройством и массы каждого груза от расчетных значений не должно превышать значений, указанных в ГОСТ 8291-83.

Действительные значения массы грузов, поршня с грузоприемным устройством и дополнительных грузов проверяют взвешиванием на образцовых весах с применением образцовых гирь.

При соблюдении всех требований предел допускаемой основной погрешности поверяемого манометра не должен превышать значения, установленного в ГОСТ 8291-83.

50