Методические указания к лабораторной работе №1 по курсу «Измерительные преобразования и преобразователи»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Донской государственный технический университет

Кафедра «Технология технического регулирования»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе №1 по курсу

«Измерительные преобразования и преобразователи»

«Измерительные преобразователи с упругими элементами»

Ростов-на-Дону, 2012

Составители: доцент, канд. техн. наук ,

доцент

УДК 621.753(075.8)

Методические указания к лабораторной работе №1 «Измерительные преобразователи с упругими элементами» / ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2012, 8 с.

В методических указаниях рассматриваются принцип действия, устройство и основные характеристики измерительных преобразователей с упругими элементами. Приведены порядок определения функции преобразования, а также методика обработки результатов измерений.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Метрология и стандартизация» и проходящих лабораторный практикум по дисциплине «Измерительные преобразования и преобразователи».

Печатается по решению методической комиссии факультета «Приборостроение и техническое регулирование»

Научный редактор: заведующий кафедрой «Технология технического регулирования» к. т.н., доц. .

© Издательский центр ДГТУ, 2012

1. Цель работы

Изучение принципа действия, устройства, назначения и основных характеристик измерительного преобразователя с упругими элементами в образцовом переносном динамометре системы .

2. Оборудование

2.1. Образцовый динамометр системы .

2.2. Прибор для определения твердости ТШ-2.

2.3. Набор грузов.

3. Общие положения

Измерительные преобразователи (ИП) с упругими элементами предназначены для преобразования механической величины (сосредоточенной силы, крутящего момента, давления газа или жидкости) в деформацию упругого элемента. Деформация воспринимается или непосредственно наблюдателем, или подвергается дальнейшему преобразованию последующими ИП с входной величиной в виде механического перемещения. В практике измерений часто используется образцовый динамометр системы Токаря, основной конструктивный элемент которого представляет собой ИП с упругими элементами. Входной величиной такого преобразователя является приложенная сосредоточенная сила, а выходной – деформация упругого элемента.

Схема динамометра представлена на рисунке 1. Основной частью динамометра является упругое тело 1, выполненное в виде симметричной замкнутой рамки. Индикатор часового типа помещается в рамке, состоящей из нижней крышки 2, верхней крышки 3 и стяжных болтов 4, закрепленных гайками 5. Индикатор вставляется в разрезную втулку 6 и крепится винтом так, что измерительный наконечник упирается в нижнюю центральную часть рамки.

Рисунок 1 - Образцовый динамометр системы Токаря

Прилагаемое к динамометру усилие вызывает прогиб пластин упругого тела, измеряемый с помощью индикатора 7.

Теоретическое значение прогиба в зависимости от приложенного усилия выглядит следующим образом:

(1)

где YT - теоретический прогиб упругого элемента;

– длина балки; E– модуль упругости материала балки;

b – максимальная ширина балки; h – толщина балки;

P – приложенная нагрузка.

Выражение (1) можно представить в виде: (2)

где значение коэффициента представляет собой теоретическую чувствительность ИП.

Для используемого в настоящей работе динамометра расчетное значение =0,015. Поэтому: (3), где выражен в мм; а – в кГ.

Для выполнения данной лабораторной работы необходимо определение экспериментальной функции преобразования .

Для приложения к динамометру необходимой нагрузки предусмотрено использование прибора для измерения твердости (рисунок 2), во втулке станины 1 которого вмонтирован винт 2 с опорным столиком 3, перемещающимся маховиком 4. В верхней части станины размещена рычажная система с передаточным отношением 1:50, с помощью которой прилагаемая нагрузка, создаваемая с помощью набора грузов 5, передается от рычага 6 к наконечнику 7.

Рисунок 2 - Прибор для измерения твердости

4. Методические указания по проведению лабораторной работы

4.1. Ознакомиться с общими положениями (п.3).

4.2. Рассчитать значения прогибов упругого элемента для интервала нагрузки от 0 до 150 кГ с шагом 25 кГ в соответствии с выражением (3). Результаты занести в таблицу 1.

4.3. Определить экспериментальную функцию преобразования ИП. Для этого:

4.3.1. Включить электроконтактное сигнальное устройство.

4.3.2. Установить на опорном столике прибора динамометр в вертикальном положении и вращением маховичка приподнять столик до соприкосновения с верхним наконечником.

4.3.3. Медленным вращением маховичка приподнять опорный столик до срабатывания электроконтактного сигнального устройства.

4.3.4. Установить шкалу индикатора на «0», тем самым образовавшееся значение прогиба упругого элемента принимается за нулевое (соответствует Р=0).

4.3.5. Опустить опорный столик до отключения электроконтактного сигнального устройства.

4.3.6. Установить на подвесной штанге начальный груз весом 0,5 кГ, соответствующий усилию на динамометре 25 кГ.

4.3.7. Повторить выполнение п. 4.3.3.

4.3.8. Снять показание индикатора (экспериментальное значение прогиба упругого элемента) и занести его в таблицу 1.

4.3.9. Повторить выполнение п. 4.3.5.

4.3.10. Установить на подвесной штанге следующий груз весом 1 кГ, образовав усилие на динамометре 50 кГ, и повторить выполнение предыдущих пунктов для всего интервала нагрузок с шагом 25 кГ. Полученные значения занести в таблицу 1.

4.3.11. Повторить выполнение предыдущих пунктов при уменьшении нагрузки от 150 кГ до 0. Значения прогиба упругого элемента занести в таблицу 1.

4.3.12. Выполнить линеаризацию полученной зависимости с помощью метода наименьших квадратов. Для этого представить ее в виде: и определить значение по формуле: (4). Результат занести в таблицу 1.

4.3.13. Построить графики зависимости и от нагрузки .

4.3.14. Определить абсолютную мультипликативную погрешность ИП: , где

4.3.15. Определить относительную мультипликативную погрешность ИП: .

Таблица 1

, кГ	,мм	, мм
Увелич.	Уменьш.

5. Содержание отчета: цель работы; оборудование; таблица 1 с результатами измерений и вычислений; график зависимости и , выводы.

Редактор

В печать

Объем усл. печ. л. Офсет. Формат 60х84/16.

Бумага тип №3. Заказ № . Тираж. Цена свободная.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.