WROCŁAW

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej

Zakład Metrologii i Badań Jakości

1

Wrocław, dnia

Rok i kierunek studiów

Grupa (dzień tygodnia i godzina rozpoczęcia zajęć)

1.

Imię i nazwisko

2.

Imię i nazwisko

3.

Laboratorium Podstaw Metrologii

Ćwiczenie 7

Imię i nazwisko

Planowanie eksperymentu

Określenie wpływu czynników konstrukcyjnych

na przebieg charakterystyki statycznej P

m

(s) kaskady pneumatycznej

1. Wstęp

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.

P

wej

P

wyj

P

m

d

we

j

d

wy

j

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 P

zas

,

wytworzonym

szczelina s

odsunięcie

przysłony od

czoła dyszy

P

m

(s)

P

zas

wskaźnik P

atm

zawór upustowy „O”

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 P

m

. 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): 1

o

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 P

m

od zmiany wielkości szczeliny s.

WROCŁAW

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej

Zakład Metrologii i Badań Jakości

2

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.

P

zas

Reduktor

ciśnienia

Stabilizator

AEROCON BH4

AEROPAN BO

Manometr

wzorcowy

"0"

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

P

wzor

w [at]

1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

Wskazanie

P

wsk

w [

o

]

c) Z uzyskanych wyników wykonać wykres w układzie jak oś y → P

wsk

, oś x → P

wzor

(patrz

schemat obok). Wykres wykonać na arkuszu formatu A4.

P

wsk

P

wzo

r

3. Wyznaczenie charakterystyk ciśnieniowego przyrządu pomiarowego AEROPAN BO

a) Zestawić układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 4. Przed zamontowaniem dysz pomiarowych stałych

P

zas

Reduktor

ciśnienia

Stabilizator

AEROCON BH4

AEROPAN BO

Śruba

mikrometryczna

Pokrętło nastawcze

dyszy wewnętrznej

Szczelina "s"

Dysza pomiarowa

stała (zewnętrzna)

Rys. 4. Schemat układu pomiarowego do wyznaczenia charakterystyki statycznej ciśnieniowego przyrządu pomiarowego.

(dysze zewnętrzne), dokonać pomiaru ich wymiarów: średnicy otworu d oraz średnicy powierzchni czołowej D (patrz rys). Wyniki
pomiarów umieścić w tabeli.

wymiary dysz

:

dysza 1

dysza 2

dysza 3

czoło dyszy D

d

D

otwór dyszy d

WROCŁAW

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej

Zakład Metrologii i Badań Jakości

3

b)

Dla wybranych trzech dysz pomiarowych (zewnętrznych) wykonać odczyty wskazania p

m

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.

Odczyty na wskaźniku Aeropanu

dysza 1

dysza 2

dysza3

dysza3

Szczelina

„s”

w mm

d

1wej <

d

2wej

d

2wej

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 p

m

.

= f(s)

4 Pytania kontrolne

a) Na podstawie uzyskanych wyników należy odpowiedzieć (pisemnie) na pytania:

I. W jaki sposób na wartość .ciśnienia kaskadowego p

m

wpływa:

-

średnica otworu dyszy wewnętrznej „d

wej

”,

-

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 ?

WROCŁAW

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej

Zakład Metrologii i Badań Jakości

4

b) Odpowiedzi na pytania

I.













II.












III.