Расчет узлов и деталей мембранного дифференциального манометра

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное 
учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Факультет: Приборостроение и радиоэлектроника

 Кафедра: ПР-2 - Метрология, сертификация и диагностика 

Направление: 221700.68

Дисциплина: Теория и расчет измерительных преобразователей и приборов

Домашняя контрольная работа

на тему: Расчет узлов и деталей мембранного дифференциального манометра

9

Вариант 11

студента 4-ого курса

группы ПР2-13 -01Д

Базанова Артёма Олеговича

Шифр 120041 Руководитель: Геращенко Елена Константиновна

 

Москва

2015

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Задание на контрольную работу…………………………………………………….

1 Определение статической  характеристики……………………………………….

2 Расчёт дифманометра………………………………………………………………

2.1 Кинематический расчёт  передаточно-множительного механизма…………….

3 Графическое построение  характеристики мембраны…………………………….

3.1 Определение геометрических  параметров мембраны………………………….

Список литературы…………………………………………………………………....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на контрольную работу

 

Задание:

Провести расчёт преобразователя с дроссельным чувствительным элементом и мембранным дифманометром, изображённом на рисунке 1

Рисунок 1 – Тип рычажно-передаточного механизма

 

 

 

Определить:

1 Перепады давления P, соответствующие 6 – 7 точкам диапазона измерения расхода Q0 и построить функцию ΔP=f1(Q0).

2 Детали мембранного дифманометра:

а) кинематичку передаточно-множительного механизма;

б) характеристику мембраны, если задана линейная шкала при нелинейной характеристики мембраны;

в) геометрические характеристики мембраны.

Исходные данные:

1 Измеряемая среда: вода

2 Коэффициент расхода  α=0,95

3 Радиус жесткого центра  мембраны r=8*10-3м.

4 Модуль зубьев зубчатой  передачи m=0,3*10-3 м.

5 Наибольший измеряемый  объёмный расход Q0=698 м3/ч.

6 Внутренний диаметр трубопровода  DT=175*10-3 м.

7 Угол шкалы дифманометра φшк=360 ͦ .

8 Тип рычажно-передаточного  механизма: вариант №1 (рисунок 1).

9 Длина поводка тангенского механизма a=10*10-3, м.

10 Начальый угол установки поводка γ0= -8 ͦ.

11 Характеристика мебраный: линейная.

12 Максимальный ход мембраны, соответствующий Q0: ω=3*10-3, м.

13 Рабочий диаметр мембраны 2R=60*10-3, м.

14 Форма гофрировки мембраны: трапецеидальная.

15 Материал мембраны: E=12,7*1010 Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение  статической характеристики

Перепады давления ΔP, соответствующие расходу

Q0=698 м3/ч

Определяются по формуле:

 

откуда

 

где p – плотность измеряемой среды, (для воды p=1*103 кг/м3);

       F – площадь трубопровода.

Площадь трубопровода определяется по формуле:

 

Разобьём диапазон измерения расходомера на 6 частей и для каждого значения Q0 определим ΔP.

Так, для максимального расхода Q0 = 698 м3/ч:

 

 

 

 

 

 

 

Данные расчёта по всему диапазону измерения сводим в таблицу 1:

Таблица 1

	1	2	3	4	5	6	7
Объёмный расход Q0, м3/ч	0	116,3	232,7	349	465,3	581,6	698
Перепад давления ΔP*10-3, Па	0	1	4,2	9,3	16,6	25,9	37,6
Угол поворота стрелки прибора φшк, ͦ	0	60	120	180	240	300	360
Ход мембраны ω*10-3, м	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3
Угол поворота кривошипа γ0, ͦ	-8 ͦ	-5o17΄	-5o17΄	-5o17΄	-5o17΄	-5o17΄	-5o17΄
Передаточное отношение тангенсного механизма utg*103, 1/м	0,098	0,099	0,099	0,099	0,099	0,097	0,097

Зависимость ΔP=f1(Q0) изобразим графически на рисунке 2 – «Характеристика дифманометра». Углы поворота стрелки φо прибора, соответствующие опорным значениям расхода Q0, заносим в таблицу 1 (строка 3). На рисунке 2 строим характеристику шкалы φошк=f4(Q0).

2 Расчёт дифманометра

2.1 Кинематический расчёт  передаточно-множительного механизма:

а) передаточное отношение дифманометра определяется из соотношения:

 

причём uД=utg*uзп,

где utg – передаточное отношение тангенсальной передачи,

      uзп – передаточное отношение зубчатой передачи;

 

 

б) передаточное отношение utg определяем по заданным размера тангенсной передачи

 

 

 

Определим пределы изменения угла γ, соответствующие ходу мембраны ω=-3*10-3 м, пользуясь характеристикой механизма:

γ=f(ω)

Для данной тангенсной передачи зависимость между перемещением мембраны ω и углом поворота кривошипа γ выражается следующей формулой:

)

Для каждого из шести участков хода ω мембраны определим γ и utg из выражения:

 

Тогда при ω=0 мм

tgγ=tgγ0, γ= -8o

а следовательно,

 

При ω=0,5 мм

 

 

а следовательно,

 

При ω=1 мм

,

 

а следовательно,

 

 При ω=1,5 мм

,

 

а следовательно,

 

При ω=2 мм

,

 

а следовательно,

 

При ω=2,5 мм

,

 

а следовательно,

 

При ω=3 мм

,

 

а следовательно,

 

Данные расчёта по всем шести участкам заносим в таблицу 1.

Из таблицы 1 видно, что: utg=0,09*10-3 1/м = const

а следовательно, и uд= utg* uзп=const

в) передаточное отношение зубчатой передачи:

 

Назначаем число зубцов триба: ZT=12

Тогда число зубцов сектора будет: Zc=ZT*uзп=12*23=276

 

 

 

 

3 Графическое  построение характеристики мембраны

 

По характеристикам ΔP=f1(Q0), ω2=f(ΔP) и ω=f3(φoшк) строим характеристику шкалы φшк=f4(Q0).

Характеристика мембраны линейная. Изображаем график относительной чувствительности на рисунке 3.

Изображаем график мембраны профиля 1 на рисунке 4.

Рисунок  3 – График зависимости ω/DΔp от D/h. График относительной чувствительности.

Вычислив величину:

 

По кривой относительной чувствительности, определяем безразмерный параметр:

 

откуда:

 

 

 

3.1 Определение геометрических параметров мембраны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Профиль мембраны, обеспечивающий линейную характеристику по давлению. Мембрана профиля 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Асс Б.А., Жукова Н.М., Антипов Е.Ф. Детали и узлы авиационных приборов и их расчёт. – Москва: Машиностроение, 1966. – 411с.