Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Неодинаковыми, так как на показания манометров влияетдавление, создаваемое столбом жидкости, заполняющей импульснуютрубку (см. рис. 3.4). Наибольшее значение покажет манометр 3, наименьшее — манометр /. На показания манометра 2 столб жидкости небудет оказывать влияния, так как место отбора давления и манометррасположены на одном уровне.03.19. Если манометр установлен ниже паропровода, то импульсная линия заполнена конденсатом и манометр дает показания, завышенные относительно давления в паропроводе на значение гидростатического давления конденсата:.Ap = ftpg = 5-985,4-9,80665 = 48 330 Па « 0 , 0 5 МПа.Следовательно, действительное давлениер д = 5—0,05 = 4,95 МПа.03.20. Дифманометр должен быть сконструирован таким образом,чтобы при изменении температуры среды (при неизменном измеряемомперепаде давлений) плунжер, прикрепленный к центру верхней мембраны, не перемещался.
Это возможно только в том случае, если увеличение объема смеси, заполняющей мембранный блок, за счет увеличения температуры не вызовет изменения объема верхней коробки.Очевидно, что для этого необходимо увеличение объема нижней(плюсовой) коробки, а это возможно, если ее жесткость много меньшежесткости верхней (минусовой) коробки.03.21. Коэффициент преобразования не изменится. Это можно доказать следующим образом.
При нулевом перепаде колокол висит нарастянутой пружине, длину которой в этом положении обозначим через х. При этом вес колокола G уравновешивается силой упругостипружины. где К п — удельная жесткость пружины.При разности давлений Др колокол поднимается на Ах, и условиееГо равновесия запишется в видеG = ApF + Ка {х — Ах),где F — площадь дна колокола.Вычитая из одного уравнения другое, получаемApF^KaAx.Следовательно, коэффициентвыражениемпреобразования будет определятьсяS = Ах/Ар = FIKa,т. е. он оказывается не зависящим от веса колокола.03.22.
Для расчета можно воспользоваться уравнением, связывающим перепад давления Лр и перемещение колокола \х (см. решение03,21):Ах = Ар —, откуда Л"п = ~~ F.АпАхПодставляя заданные значения, получаем*п =1600-9,80665J ^ pл (0,05)2j±—= 7698 Н/м.03.23. Из уравнения, связывающего перемещение колокола с перепадом давления (см. решение 03.21), очевидно, что Длг не зависитот плотности заполняющей жидкости.
Однако следует иметь в видучто под действием перепада происходит перемещение не только колокола, но и жидкости. Уровень жидкости под колоколом опускается авне колокола поднимается, причем разность уровней АН определяется4измеряемым перепадом давлений Ар и плотностью жидкости р: .Ар = AHpg.Плотность жидкости должна иметь такое значение, чюбы АН было меньше допустимого. Например, если р будет очень мало, то притом же Ар значение АН будет велико и жидкость может попасть вимпульсную трубку. Поэтому плотность жидкости должна выбиратьсяв соответствии с диапазоном измерения дифманометра и размерамиколокола.03.24.
Уравнение шкалы кольцевого дифманометра имеет вид [9]Рассуждая, "'так же, как и в 03.26, легко установить, что вторичный прибор будет показывать 1 МПа. При р = 0 указатель будет стоятьна упоре в начале шкалы. При р = 2 МПа прибор покажет нуль, и прир = 4 МПа показание прибора будет 2 МПа.03.28. Работа электросиловых преобразователей основана на принципе силовой компенсации действия чувствительного элемента / (см.рис. 3.9) действием устройства обратной связи- 6. В изображенной схеме при увеличении напора Т-образный рычаг 2 начнет поворачиватьсяФ = arcsinАр,Gaгде Ар — разность давлений, Па; G — вес груза, Н; а — расстояние отоси вращения кольца до центра тяжести груза, м; f—сечение кольца,м2; R — средний радиус кольца м; <р — угол поворота, рад.Из уравнения легко определить вес груза'Rf50-10-M2.8-10-*AДр4000 = 5,14 Н.y =asinq)65-10-3.0,76603.25.
Изменятся, стрелка сдвинется до отказа к нулевой отметке.При правильном включении сигналы ДТП-1 и ДТП-2 равны и включены в противофазе, так чтоG= -При изменении фазы питания ДТП-1 на 180° Ав\ изменит знак на. противоположный, поэтому на усилитель поступит сигналAU = Ае2 + Авг Ф 0.Следящая система будет стремиться уменьшить этот сигнал путемуменьшения Ае2, что возможно при смещении стрелки к нулю. Однакопри нулевом положении стрелки Де 2 =0, но Дег-т^О, поэтому указательбудет сдвинут до упора.03.26. При правильной фазировке преобразователей в режиме компенсации положения их рамок должны быть одинаковыми, т. е.
е\=ег.В этом случае положение стрелки на шкале будет соответствовать из-меряемому давлению (при условии совпадения характеристик преобразователей и встречного включения обмоток). При изменении фазыпитания характеристика преобразователя вторичного прибора (рис.03.1, а) остается неизменной, а характеристика преобразователя первичного прибора (рис. 03.1,6) займет положение, указанное штрихпунктиром, при этом компенсирующее напряжение +0,5 В будет вырабатываться при положении указателя на отметке 1 МПа.03.27.
Для решения нужно сравнить характеристики первичногоПФ1 (рис. 03.2, а) и вторичного ПФЗ преобразователей (рис. 03.2,6).148против часовой стрелки, перемещая Г-образный рычаг 3 и далее плунжер индикатора рассогласования 4 вниз и вызывая этим увеличениевыходного тока / усилителя 5. Действие катушки обратной связи должно быть таким, чтобы вернуть плунжер практически в прежнее положение. Очевидно, что это возможно, если при появлении / катушка будет выталкиваться из магнитопровода.03.29.
Возможно. Для этого на рис, 3.9 катушку следует расположить слева от рычага 7. В реальных приборах используются устройства обратной связи, работающие по такой схеме.03.30. В состоянии равновесия на чувствительный элемент действуют следующие силы: ^и, создаваемая измеряемым давлением, qK, создаваемая устройством обратной связи, и <?н, создаваемая пружиной'149корректора. Силы цж и цк всегда направлены встречно, знак qH можетбыть любым: qa = qK + qn- Если пружина натянута, то qm = qK+qnВ этом случае выходной ток будет иметь заниженное значение, таккак часть усилия qK компенсируется усилием qn, причем занижение растет с увеличением натяжения пружины.
Отсюда следует, что в рассматриваемой задаче натяжение пружины надо увеличить.03.31. Изменение диапазона измерения осуществляется изменениемположения подвижной опоры 9. При разборе задачи следует помнить,что в приборах с силовой компенсацией в момент равновесия усилие,развиваемое чувствительным элементом, qu равно усилию qu, действующему на него со стороны устройства обратной связи, т. е. в точке тqn = qr, (действием пружины корректора пренебрегаем).Увеличение диапазона измерения означает, что выходной ток / должен принимать значение 5 мА при большем давлении р ' „ , в то жевремя до переградуировки / = 5 мА при рмшс<р'. • Усилие ^о.с.
с комаксторым катушка устройства обратной связи 6 действует в точке а нарычаг 7, при переградуировке не изменяется. Но усилие qK, действующее на чувствительный элемент в точке т, зависит от положения опоры .9, причем эта зависимость может быть легко получена при известных плечах рычагов:ab de ef<?к = Яо.с ~.~., $be fm deгде b, d, f — опоры рычагов; с, е — точки подвижного соединения рычагов.
Так как длина плеч ab, be, cd, fm остается неизменной, тоefЧк = Яо.сv А de—и, таким образом, с подъемом опоры вверх qK увеличивается (ef растет, dl — уменьшается). Поскольку с увеличением диапазона измерения?и растет, то опора 9 должна быть сдвинута вверх таким образом, чтобы восстановилось равенство qn = qK. После установки верхнего предела измерения необходимо корректором 8 скорректировать нуль, после чего вновь проверить верхний предел и вновь нуль. Операции повторяются до окончательной установки нуля и верхнего предела.03.32. При выводе зависимости I—f(p) удобнее рассматривать перемещение плунжера индикатора рассогласования от нейтрали при увеличении давления от нулевого. При нарастании давления от нулевогодо значения р чувствительный элемент через рычажную систему отводит плунжер от нейтрального положения, вызывая этим изменение выходного тока. По мере увеличения тока увеличивается противодействиеустройства обратной связи, которое стремится вернуть плунжер в исходное положение.
При определенном / усилия в точке т уравновесятся и рычажная система останется в покое, но плунжер при этомв исходное (нейтральное) положение не возвратится, так как в противном случае выходной ток был бы равен нулю. Если бы не былопротиводействия обратной связи, то перемещение плунжера под действием чувствительного элемента с линейной характеристикой линейноопределялось бы значением р:•51 = k1p.Аналогично перемещение под действием обратной связи S2 = kJ{для первой разновидности обратной связи).Разность Si—S 2 будет остаточным отклонением плунжера от перввначального положения, значение которого линейно связано с напряжением AU, снимаемым с индикатора рассогласования.
При линейномусилителе/==йуД[/. Окончательно получим/ = ky At/ = ky k3 (kxp — k2I),или1 + kyk-lkzk2где k3 — линейный коэффициент, устанавливающий зависимость междунапряжением AU и смещением плунжера от нейтрали.Следовательно, для первой разновидности обратной связи статическая характеристика преобразователя линейна.Для второй разновидности обратной связи52 = k2P;I = ky AU = ky ks (hp — k2P),илиky k2k3l2 + / = ky k-Jlzp.Разделив все члены на ky и учитывая, что 1//гу=0, имеемk2P = klP; l=y~-p = kiVp.• Преобразователь с такими характеристиками используется в дифманометрах-расходомерах, измеряющих перепад на сужающих устройствах.03.33.
Для измерения разрежения. Выходное давление усилителя 5воздействует на сильфон обратной связи 4 и далее на Г-образный рычаг 3 и стремится повернуть Т-образный рычаг 2 по часовой стрелке.Очевидно, что действие измерительного сильфона 1 должно быть обратным, т. е. усилие на Т-образный рычаг со стороны сильфона 1 должно быть направлено вниз.
Это возможно, если при увеличении (поабсолютному значению) измеряемого параметра сильфон сжимается,т. е. если находится под разрежением. Чтобы прибор мог измерять на-пор, сильфон должен быть подключен к правой части рычага 2 в точке Ь. Остальные элементы схемы, в том числе индикатор рассогласования, остаются неизменными.03.34. При компенсации усилий в точке 6 усилие со стороны сильфона обратной связи 4 должно уравновешиваться усилием, создаваемымчувствительным элементом 1 и пружиной, корректора нуля. Со стороны обратной связи к точке b приложено усилиеп -*-Ьк.Чк — ^>о Рвых.
,Окончательно получим соотношение плеч / 3 / ^ = М 9 .Из дополнительного соотношения /2 + / з = П 5 мм получаем /3 == 68,7 мм.03.36. В приборе с диапазоном измерения 0—16 кПа усилие в точке 6, создаваемое пружиной корректора нуля, qK0 = 4 Н. Это усилиесохранится и после переградуировки, поскольку по условию задачистепень сжатия пружины, не изменилась. При р = 0 и новых значенияхh и h <7ко должно уравновешиваться усилием обратной связи'>'2*4где h = 115—56 = 59 мм.При нулевом.измеряемом давленииUh40-56<?ко = S 0 Рвых.н - ~ = 2-10-*-2-10* - — - г - = 4 Н.Izh59-38где рВых.н = 0,02 МПа — значение выходного давления, соответствующее нулевому входному давлению. Усилие <7ко должно компенсироваться усилием пружины корректора нуля, которое, очевидно, не должнозависеть от измеряемого давления.При рВых = 0,1 МПа40-56- Q - n - = 2 0 И.59-38Следовательно, искомое максимальное входное давление рМакс должно создавать в точке Ъ усилие?и=,2-10-«.Ы0Рмакс = <?и/5и = 16/10-10-* = 0,016 МПа.03.35.
Составим уравнения равновесия для случаев р = 0 и р ==рмапс используя общее уравнение равновесияРвых S0 ——— = q0 +pSa,где qa — усилие в точке Ь, создаваемое пружиной корректора нуля, которое должно быть равным усилию обратной связи при рВых.н== 0,02 МПа=20 кПа.Отсюда'2<4_ .,-, hh—Рвых.ноо ~Г~. сг Pi>ii-»2'4При р = 25 кПа и рвых = 0,1 МПа = 100 кПа имеем' 40/340/310o.2-—iL_ = 20.-2-—JL-+25-10.1<1- Оботсюда:РвыхРв х= -^- -^- = ^ ^ - ^ ^ = 1 2 , 8S0kl3- 2-10-*40-68,7кПа.Очевидно, что. при переградуировке необходимо корректироватьнижний предел изменения, выходного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
