МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ "ЛЬВIВСЬКА ПОЛIТЕХНIКА"
РОЗРАХУНОК І КОНСТРУЮВАННЯ МАНОМЕТРА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до розрахунково-графічної роботи
з дисципліни: «Проектування засобів вимірювання механічних величин»
Для студентів спеціальності 7.05100302 і 8.05100302
"Прилади та системи точної механіки"
Затверджено
На засіданні кафедри
«Прилади точної механіки»
Протокол № 1 від 19.08.2011 р.
Львів - 2011
Розрахунок і конструювання манометра: Методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з курсу «Проектування засобів вимірювання механічних величин» для студентів спеціальності 7.05100302 і 8.05100302 «Прилади та системи точної механіки»/ Укл.: Р.М. Дейнека.
Мета роботи – набути навики розрахунку і конструювання манометрів з трубчастим пружнім чутливим елементом.
1. ВСТУП
Манометри і здавачі тиску з трубчастою одновитковою пружиною належать до числа найбільш поширених пружинних манометрів і здавачів тиску. Їх дія базується на використанні залежності між пружньою деформацією чутливого елемента (манометричної пружини) і внутрішнім тиском.
До приладів з трубчастою одновитковою пружиною відносяться манометри, мановакууметри і вакуумметри технічного загального і спеціального призначення (газові), контрольні, взірцеві, манометри для надвисоких тисків, електроконтактні та ін. реле і здавачі тиску, в яких переміщення кінця пружини передається до якоря індуктивного або трансформаторного давача. Найбільш широко використовуються одновиткові пружини еліптичного і плоскоовального перерізів.
2. РОЗРАХУНОК МАНОМЕТРИЧНОЇ ТРУБЧАСТОЇ ПРУЖИНИ
Манометричні трубчасті пружини найчастіше виконують у вигляді одновиткових пружин (трубки Бурдона), вісь яких являє собою дугу кола з центральним кутом 2000…2700. Ці пружини виготовляють з матеріалів, які після механічної і термічної обробок мають високу пружність і міцність. Матеріали, що використовуються для виготовлення пружніх чутливих елементів, повинні володіти достатньою міцністю і витривалістю. Їх механічні характеристики повинні бути стабільними в часі і мало залежати від зміни температури. Фізико-механічні властивості матеріалів, які використовуються для виготовлення манометричних пружин наведені в табл.1.
Таблиця 1. Матеріали для пружніх елементів манометрів.
Матеріал
Марка, ГОСТ
σв, МПа
σт, МПа
Е×104, МПа
Латунь
Л-68
ГОСТ 15527-70
600
400
11,5
Нейзільбер
МНЦ15-20
ГОСТ 492-73
700
500
14,0
Бронза олов’яно-фосфорна
БрОФ6,5-0,4
ГОСТ 5017-74
700
550
11,2
Сталь хромованадієва
Сталь50ХФА
ГОСТ 14959-79
1300
1100
21,2
Сталь
нержавіюча
12Х18Н9Т
ГОСТ 5632-72
500
200
19,0
Для подальшого розрахунку необхідно вибрати геометричні параметри поперечного перерізу (рис.1) плоскоовальної трубки, наведені в табл.2.
Рис.1. Плоскоовальний переріз манометричної трубки.
Таблиця 2. Розміри перерізів трубчастих пружин.
2a, мм
2b, мм
8,0
4,1
8,1
3,8
8,2
3,4
8,3
3,6
8,4
3,1
8,6
3,0
10,6
3,5
10,7
3,3
10,8
3,1
15,0
10,0
40,0
12,0
Товщину стінки h вибирають з ряду:
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,38
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,10
1,20
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
2,00
2,20
Перевірку міцності матеріалу трубки проводять за номограмами (рис.2). Вони розроблені тільки для трубок плоскоовального перерізу з відносним радіусом центральної осі, рівним відповідно 2, 4, 6, 8. Для визначення товщини стінки трубки h необхідно вибрати матеріал і запас міцності трубки n = 1,8…2,5. Потім при відомих σт, n і максимальному вимірюваному тиску P розраховують співвідношення
. (1)
Для визначення за номограмою товщини стінки трубки необхідно задатись співвідношенням , де - радіус кривизни центральної осі пружини: приймають , тут - заданий діаметр корпуса манометра.
Тоді для різних значень знаходять ряд відношень осей перерізу. Для цих варіантів за кривими знаходять безрозмірні напру...
