Sprawozdanie - Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej
Zakład Metrologii i Badań Jakości
WROCŁAW
Wrocław, dnia
Rok i kierunek studiów
Grupa (dzień tygodnia i godzina rozpoczęcia zajęć)
1.
Imię i nazwisko
Laboratorium Podstaw Metrologii
2.
Imię i nazwisko
Ćwiczenie 7
3.
Imię i nazwisko
Planowanie eksperymentu
Określenie wpływu czynników konstrukcyjnych
na przebieg charakterystyki statycznej Pm(s) kaskady pneumatycznej
1. Wstęp
dwyj
Pwej
dwej
a) Pneumatyczne przyrządy do pomiarów długości pracują wg metody pomiaru zmian ciśnienia, zwanej często także zasadą
ciśnienia dynamicznego (spiętrzenia). Szybkość przepływu względnie czasowe natężenie przepływu, dające się nastawić (regulować)
zależnie od odległości dyszy mierniczej od powierzchni obrabianego przedmiotu, powoduje powstanie ciśnienia statystycznego
pomiędzy dyszą zasilającą kaskadę (dyszą wejściową), a dyszą wyjściową, która w pneumatycznych przyrządach jest dyszą
pomiarową. Taki układ dysz, przez który przepływającym czynnikiem jest powietrze, nazywamy kaskadą pneumatyczną.
Pm
Pwyj
Rys. 1. Schemat kaskady pneumatycznej
W oparciu o zasadę budowy kaskady pneumatycznej zbudowany jest ciśnieniowy przyrząd pneumatyczny AEROPAN BO.
Schemat kaskady pneumatycznej przyrządu AEROPAN BO przedstawiono na rysunku 2. Powietrze pod ciśnieniem Pzas, wytworzonym
wskaźnik
zawór upustowy „O”
Patm
odsunięcie
przysłony od
czoła dyszy
Pzas
Pm (s)
szczelina s
zmiana przekroju dyszy
wewnętrznej (zawór stożkowy)
Rys. 2. Schemat budowy kaskady pneumatycznej przyrządu pomiarowego AEROPAN BO.
przez sprężarkę, dostaje się do komory roboczej przyrządu. Zasilanie odbywa się przez dyszę o regulowanej, za pomocą ruchomej
iglicy, powierzchni przekroju otworu. Komora robocza wyposażona jest w zawór upustowy oraz wskaźnik (manometr) do pomiaru
ciśnienia Pm. Powietrze opuszcza komorę roboczą przez dyszę o stałym przekroju. Wypływ z dyszy stałej jest ograniczony przez
przysłonę, oddaloną od czoła dyszy o odległość s.
Parametry układu pomiarowego pneumatycznego przyrządu pomiarowego Aeropan BO:
•
ciśnienie zasilania precyzyjnego stabilizatora ciśnienia: 3 ÷ 5 MPa,
•
ciśnienie zasilania układu pomiarowego (stabilizowane): 1,5 MPa,
•
wartość działki elementarnej wskaźnika zmian ciśnienia (manometru): 1o
b) Charakterystyka statyczna to zależność funkcyjna pomiędzy sygnałem wyjściowym oraz sygnałem wejściowym i zakłóceniami
wyznaczonymi w stanach ustalonych. Stan ustalony to stan, dla którego w układzie nie występują już zmiany sygnału wyjściowego.
W przypadku ciśnieniowego przyrządu pneumatycznego charakterystyką statyczną nazywamy zależność zmian ciśnienia w komorze
roboczej Pm od zmiany wielkości szczeliny s.
1
Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej
Zakład Metrologii i Badań Jakości
WROCŁAW
2. Wzorcowanie manometru ciśnieniowego przyrządu pomiarowego AEROPAN BO
a) Zestawić układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku. Do króćca przeznaczonego do podłączenia dyszy
pomiarowej dołączyć igelitowy wąż zasilania manometru wzorcowego (kontrolnego), zamykając tym samym komorę pomiarową
kaskady pneumatycznej.
"0"
Pzas
Reduktor
ciśnienia
Stabilizator
AEROCON BH4
Manometr
wzorcowy
AEROPAN BO
Rys. 3. Schemat układu pomiarowego do wzorcowania manometru ciśnieniowego przyrządu pomiarowego.
b) Pokrętłem „0” dokonać zmian wartości ciśnienia w układzie pomiarowym co 0,1 at dla całego zakresu wskazań manometru
(przyrząd wskazujący Aeropan BO), wyniki zapisać w tabeli:
Wartość zadana
Pwzor w [at]
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
c) Z uzyskanych wyników wykonać wykres w układzie jak oś y → Pwsk, oś x → Pwzor (patrz
schemat obok). Wykres wykonać na arkuszu formatu A4.
Pwsk
0,6
0,5
0,4
Wskazanie
Pwsk w [o]
Pwzor
3. Wyznaczenie charakterystyk ciśnieniowego przyrządu pomiarowego AEROPAN BO
a) Zestawić układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 4. Przed zamontowaniem dysz pomiarowych stałych
Pokrętło nastawcze
dyszy wewnętrznej
Szczelina "s"
Pzas
Reduktor
ciśnienia
Stabilizator
AEROCON BH4
Śruba
mikrometryczna
AEROPAN BO
Dysza pomiarowa
stała (zewnętrzna)
Rys. 4. Schemat układu pomiarowego do wyznaczenia charakterystyki statycznej ciśnieniowego przyrządu pomiarowego.
D
d
(dysze zewnętrzne), dokonać pomiaru ich wymiarów: średnicy otworu d oraz średnicy powierzchni czołowej D (patrz rys). Wyniki
pomiarów umieścić w tabeli.
wymiary dysz:
czoło dyszy D
otwór dyszy d
2
dysza 1
dysza 2
dysza 3
Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej
Zakład Metrologii i Badań Jakości
WROCŁAW
b) Dla wybranych trzech dysz pomiarowych (zewnętrznych) wykonać odczyty wskazania pm dla zmiennych wartości szczeliny „s”.
W tym celu należy ustawić wskazanie bębna śruby mikrometrycznej na zero, następnie dosunąć czoło dyszy do wrzeciona śruby
mikrometrycznej. Zmieniając nastawy na bębnie śruby mikrometrycznej co 0,01 mm odczytywać wskazania przyrządu. Dla dyszy
3trzeciej (ostatniej z dysz wykorzystanych w pomiarach) powtórzyć pomiar dla innej wartości przekroju dyszy wewnętrznej - obrót
pokrętła dyszy wewnętrznej zgodnie z wskazówkami zegara - zmniejsza efektywny przekrój dyszy. Wyniki pomiarów umieścić
w tabeli.
Szczelina
„s”
w mm
dysza 1
Odczyty na wskaźniku Aeropanu
dysza 2
dysza3
d1wej < d2wej
dysza3
d2wej
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
c) Z uzyskanych wyników pomiarów dla każdej kombinacji dysz (wejściowej i wyjściowych) wykonać wspólne (na jednym arkuszu
A4) wykresy zależności pm. = f(s)
4 Pytania kontrolne
a) Na podstawie uzyskanych wyników należy odpowiedzieć (pisemnie) na pytania:
I. W jaki sposób na wartość .ciśnienia kaskadowego pm wpływa:
-
średnica otworu dyszy wewnętrznej „dwej”,
-
średnica otworu dyszy pomiarowej (zewnętrznej) „d”,
-
średnica czoła dyszy pomiarowej (zewnętrznej) „D”?
II. Jak wyznacza się wartość przełożenia (wzmocnienia) na podstawie wykresu ?
III Jakie elementy układu pomiarowego i postępowania pomiarowego mogą powodować błędy pomiarów ?
3
Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej
WROCŁAW
Zakład Metrologii i Badań Jakości
b) Odpowiedzi na pytania
I.
II.
III.
4