Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «СамГТУ»)

Кафедра «Автоматизация и управление технологическими процессами»

Реферат

По дисциплине технические измерения и приборы

На тему: «Механические преобразователи»

Выполнил:

Туркин Павел Вячеславович

Проверил:

Гашенко Юлия Валерьевна

Самара 2019

Содержание

Введение

1. Элементарные механические преобразователи

1.1 Рычаг

1.2 Пружина

2. Первичные механические преобразователи

2.1 Мембранные преобразователи

2.2 Уровнемеры поплавковые

2.3 Уровнемеры буйковые

2.4 Маномерты

Введение

Первичные приборы, датчики или первичные преобразователи предназначены для непосредственного преобразования измеряемой величины в другую величину, удобную для измерения или использования. Выходными сигналами первичных приборов, датчиков являются как правило унифицированные стандартизованные сигналы, в противном случае используются нормирующие преобразователи.

Различают генераторные, параметрические и механические преобразователи:

1)Генераторные осуществляют преобразование различных видов энергии в электрическую, то есть они генерируют электрическую энергию.

2)К параметрическим относятся реостатные, тензодатчики, термосопротивления и т.п. Данным приборам для работы необходим источник энергии.

3)Выходным сигналом механических первичных преобразователей является усилие, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины.

1. Элементарные механические преобразователи

В настоящее время в технике широко применяют блочный принцип построения сложных технических устройств. В соответствии с этим принципом функции, выполняемые сложным устройством, разбивают на ряд простых, элементарных. Элементарные функции выполняют и более простые устройства. Любое сложное устройство может быть собрано из таких простых устройств.

Простейшие преобразователи являются основными элементами промышленных измерительных преобразователей и называются элементарными.

Наиболее распространенные механические элементарные преобразователи приведены в таблице 1

Таблица 1. Механические элементарные преобразователи

1.1 Рычаг

Служит для преобразования силы F в угловое перемещение (рис. 1). При малых углах поворота рычага перемещение всех его точек почти линейное. Поэтому рычаг с малым углом поворота можно считать преобразователем силы в линейное перемещение l.

Рычаг может находиться в состоянии равновесия только при отсутствии входного сигнала, когда действующая на него сила F равна нулю. При наличии входного сигнала (F?0) рычаг будет непрерывно поворачиваться и его выходной сигнал -- перемещение l -- непрерывно изменяться. При снятии входного сигнала это изменение прекратится, а положение рычага в этот момент может оказаться любым. Такой вид зависимости выходного сигнала от входного характерен для интегратора. Следовательно, рычажный преобразователь силы в перемещение является интегратором.

1.2 Пружина

Служит для преобразования линейного перемещения l в силу F (рис. 1). Между деформацией пружины l и усилием F имеется линейная зависимость:

F=kl

Коэффициент пропорциональности k, называемый жесткостью пружины, представляет собой коэффициент передачи ее как преобразователя. Жесткость каждой пружины -- постоянная величина. Жесткости пружин различного назначения могут сильно отличаться. Существуют пружины, обладающие очень большой жесткостью, например пружины в рессорах железнодорожных вагонов. Имеются и пружины с очень малой жесткостью, например в наручных часах.

Рис. 1 - Рычаг, пружина

С помощью пружины можно производить и обратное преобразование силы в перемещение. При этом ее статическая характеристика также будет линейной.

2. Первичные механические преобразователи

2.1 Мембранные преобразователи

Преобразователи предназначены для работы со вторичной показывающей, регистрирующей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики и систем управления, работающими от входного сигнала 20-100 кПа. механический преобразователь рычаг манометр

Преимущества: возможность местного отсчета давления питания и выходного сигнала; широкий диапазон перестройки пределов измерения; высокая стабильность нуля и диапазона.

По устойчивости к климатическим воздействиям преобразователи соответствуют климатическим исполнениям УХЛ или Т категории размещения 2 по ГОСТ 15150, но для работы при температуре окружающего воздуха от минус 30 до плюс 50°С и относительной влажности 95+3 (%) при температуре 35°С без конденсации влаги для исполнения УХЛ и 100% при температуре 35°С с конденсацией влаги для исполнения Т.

Воздух питания должен быть подготовлен по классам загрязненности 0;1.

В соединительных линиях, подводящих измеряемую среду к преобразователю, должны быть установлены запорные вентили.

Присоединение и отсоединение преобразователей от соединительных линий, замена уплотнения штоков вентильного блока должно производиться после закрытия запорных вентилей, установленных в соединительных линиях, и сброса давления в преобразователе до атмосферного.

2.2 Уровнемеры поплавковые

Уровнемер поплавковый предназначен для выдачи электрического дискретного сигнала об уровне жидкости и уровне раздела двух несмешивающихся жидкостей в аппаратах и резервуарах технологических установок. В поплавковых уровнемерах имеется плавающий на поверхности жидкости поплавок, в результате чего измеряемый уровень преобразуется в перемещение поплавка. В таких приборах используется легкий поплавок, изготовленный из коррозионно-стойкого материала. Показывающее устройство прибора соединено с поплавком тросом или с помощью рычагов. Поплавковыми уровнемерами можно измерять уровень жидкости в открытых емкостях.

2.3 Уровнемеры буйковые

Уровнемеры буйковые - регуляторы буйковые пневматические предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров производственных технологических процессов с целью выдачи информации в виде стандартного пневматического сигнала об уровне жидкости или границы раздела двух несмешивающихся жидкостей, находящихся под вакуумметрическим, атмосферным или избыточным давлением. В буйковых уровнемерах применяется неподвижный погруженный в жидкость буек. Принцип действия буйковых уровнемеров основан на том, что на погруженный буек действует со стороны жидкости выталкивающая сила. По закону Архимеда эта сила равна весу жидкости, вытесненной буйком. Количество вытесненной жидкости зависит от глубины погружения буйка, то есть от уровня в емкости. Таким образом, в буйковых уровнемерах измеряемый уровень преобразуется в пропорциональную ему выталкивающую силу. Поэтому зависимость выталкивающей силы от измеряемого уровня линейная. В буйковых уровнемерах буек передает усилие на рычаг промежуточного преобразователя. Выходной сигнал первого уровнемера -- унифицированный пневматический, второго -- унифицированный электрический сигнал (постоянный ток). Принцип действия буйковых уровнемеров позволяет в широких пределах изменять их диапазон измерения. Это достигается как заменой буйка, так и изменением передаточного отношения рычажного механизма промежуточного преобразователя.

2.4 Маномерты

При проектировании и эксплуатации систем отопления наиболее важным показателем и параметром является давление теплоносителя. При нормальном давлении, находящемся в пределах гидравлического графика, рабочий процесс идет без нарушений, теплоноситель доходит до самых отдаленных точек системы отопления. При превышении давления выше критической точки возникает опасность разрыва трубопроводов. При понижении давления ниже допустимого возникает угроза кавитации - образования пузырьков воздуха, приводящих к коррозии и разрушению трубопроводов. Для того, чтобы удерживать показатели давления на требуемом уровне, нужно постоянно за ними наблюдать. Именно для этого и применяются манометры - приборы, которые это самое давление измеряют.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования.

Виды давления:

· Атмосферное (барометрическое) давление - давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.

· Абсолютное давление - полное давление с учетом давления атмосферы, отсчитываемое от абсолютного нуля.

· Избыточное давление - разность между абсолютным и барометрическим давлениями.

· Вакуум (разрежение) - разность между барометрическим и абсолютным давлениями.

· Дифференциальное давление - разность двух измеряемых давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды.

Принцип действия пружинного манометра.

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры. Их достоинства в том, что они просты по конструкции, надежны и пригодны для измерения давления среды в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от 0,1 до 4000 бар) (рис 2).

Упругие чувствительные элементы деформационных манометров:

а -- трубчатые пружины;

б -- сильфоны;

в, г -- плоские и гофрированные мембраны;

д -- мембранные коробки;

е -- вялые мембраны с жестким центром.

Рис 2 - Элементы деформационных манометров

Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом, смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Шкала проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол. Между измеряемым давлением и деформацией трубки существует прямолинейная зависимость и стрелка, отклоняясь относительно шкалы манометра, показывает величину давления.

Принцип действия мембранного манометра.

Рис. 3 - Мембранный манометр

Принцип действия мембранного манометра основан на пневматической компенсации, где сила развиваемая измеряемым давлением уравновешивается силой упругости мембранной коробки. Чувствительный элемент прибора состоит из двух спаянных между собой мембран образующих мембранную коробку 1. Измеряемое давление через штуцер подводится к внутренней полости коробки. Под действием разности атмосферного и измеряемого давления коробка изменяет свой объем, что вызывает перемещение жёсткого центра верхней мембраны которая через поводок 2 и рычаг 3 перемещает стрелку прибора 4 (рис 3).

Размещено на Allbest.ru