Устройство для калибровки датчиков давления

(51)5 6 01 ( 27/ 8 ЛЛИЙМ КВИ г . Сь Бк 1 й/ ИЬсА АНИЕ ИЗОБРЕТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ижевский механический институт (72) А.В,Башкиров и О.М.Копейкин(56) Авторское свидетельство СССР М 972288, кл, 6 01 1 27/00, 1981.Авторское свидетельство СССРМ 1372206, кл. О 01 ( 27/00, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДАТ ЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к приборостро ению и может использоваться для испытания датчиков давления и элементов их . конструкции на этапе разработки, изготовления и контроля, Цель изобретения - расширение диапазона калибровки за счет повышения верхнего предела давления путем увеличения энергии удара поршня до максимально возможных значений, при которых в камере обеспечивается наибольшее . давление на датчики. Устройство состоит из насоса 1 для закачивания под высоким давлением жидкости в гидравлическую полость 2 аккумулятора 3, клапана 4, цилиндра 5 с перемещающимся внутри поршнем 6, испытательной камеры 7 с испытуемыми и образцовыми датчиками 8 давления. Элементы устройства связаны соотношениями М = =(1400,3900) 3 Я; УУ =(1,3.5,7) 10 М, где М - масса поршня, кг;- длина рабочего цилиндра, м; 3 - площадь сечения поршня и рабочего цилиндра, м; И/ - обьем гидрав 2,лической полости пневмогидравлического аккумулятора, м 1, 3 ил,1619083 Е =220 ч гек.М р( Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для испытания датчиков давления,Цель изобретения - расширение диапазона калибровки за счет увеличения верхнего предела давления путем увеличения энергии удара.На фиг,1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 и 3 - рабочие характеристики устройства.Устройство содержит насос 1 для закачивания под высоким давлением жидкости (масла или эмульсии) в гидравлическую полость 2 аккумулятора 3, клапан 4, рабочий цилиндр 5 с поршнем б, испытательную камеру 7 с испытуемыми и образцовыми датчиками 8 давления,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии поршень б удерживается в верхней части рабочего цилиндра фиксаторами (например, шариковыми фиксаторами или вакуумом, создаваемым через отверстие надпоршневой части цилиндра. В газовой полости аккумулятора предварительно закачан газ высокого давления, например азот. Клапан 4 закрыт, т.е. гидравлическая полость аккумулятора и надпоршневое пространство рабочего цилиндра не сообщаются. Рабочий цикл установки начинается с подачи жидкости высокого давления от насоса (гидростанции) в гидравлическую полость аккумулятора. Разделительный поршень аккумулятора, отделяющийся от жидкости, начинает перемещаться вверх, сжимая газ, Таким образом, происходит запасание энергии, величина которой определяется уменьшением объема газа, т.е. величиной гидравлической полости аккумулятора. Когда эта полость будет заполнена жидкостью, с пульта управления поступает сигнал на срабатывание клапана 4, Клапан открывается и жидкость под давлением, равным давлению газа, поступает врабочий цилиндр и начинает разгонять поршень, Скорость поршня изменяется от нуля до некоторого значения, соответствующего при выполнении условий М = (1400.3900) 3Я;Я = (1,35,7) 10 Ммаксимальной энергии удара. Объем гидравлической полости может задаваться поразному, В предпочтительном варианте гидравлическая полость определяется огра:ничителем 9, препятствующим дальнейшему закачиванию жидкости.Если масса поршня превосходит значения, указанные первым соотношением, то его скорость значительно уменьшается, вызывая снижение кинетической энергии, поскольку в предложенном устройстве скорость поршня зависит при прочих равных условиях 5 от объема жидкости, находящейся в гидравлической полости аккумулятора. Тяжелые поршни, имея значительную протяженность, ограничивают объем гидравлической полости аккумулятора и тем самым не позволяют до стичь скорости, соответствующей максимальной кинетической энергии.Если масса поршня меньше значений,укаэанных в соотношении, то его скорость возрастает, но значительно меньше, чем 15 снижение его массы. Таким образом, кинетическая энергия поршня, равная также уменьшается.Скорость поршня, от которой зависитэнергия удара. связана с объемом гидравлической полосги аккумулятора, Если объем меньше указанного соотношения, то не будет достигнута максимальная скорость, возможная для выбранной массы поршня. Если объем гидравлической полости превосходит указанное соотношение, то большой объем 30 жидкости, вытесняемой давлением газа изаккумулятора, потребует значительной длины разгона поршня, что увеличивает потери энергии на трение, а также резко усиливает нестационарный характер процесса в аккумуляторе. Указанные обстоятельства снижают скорость поршня перед соударением, и максимально возможная энергия удара, обеспечивающая максимальное давление в камере, не будет достигнута.Если выполнены указанные соотношения, которые в совокупности обеспечивают достижение максимально возможной энергии удара, то амплитуда давления в камере будет определяться выражением, исходящим из энергетической теории удара 50 где Рм - максимальное значение давления вкамере;Е - кинетическая энергия поршня;Ко - модуль упругости среды, размещенной в камере и передающей давление из 55 датчика;Ю - объем испытательной камеры.Как видно из приведенной формулы,максимальное давление зависит кроме энергии удара от физических свойств среды в камере и ее объема, Для одинаковых камери сред, передающих давление на датчики,величина давления прямо пропорциональна корню из энергии удара,П р и м е р, Для проверки устройствавыполнен макетный образец, содержащий 5пневмогидравлический аккумулятор типаАР,5/320, быстродействующий клапан эаслончатого типа, соосно расположенный рабочий цилиндр, площадь сечения которогоравна 0,000382 м, насос в составе гидростан2ции СВ, испытательные камеры объемом26,0 10 и 64,2 10 м . Максимальнаядлинарабочего цилиндра составила 0,74 м. По длине рабочего цилиндра расположены магнитоиндукционные датчики перемещения 15поршня, с помощью которых определяетсяего скорость. В качестве жидкости, разгоняющей поршень, использовалось масло И-ЗО,в качестве среды в испытательной камере -масло И-ЗО, парафин, пластилин. В качестве 20образцового датчика применялись датчикидавления типа Т 6000 со следующими паспортными данными: диапазон измеряемыхдавлений до 600 МПа, частота собственныхколебаний не менее 200 кГц, нелинейность 25статической характеристики менее 1 оь. Испытаниям подвергались трубчатые чувствительные элементы тензорезисторныхдатчиков ПД,В экспериментах использовались десять поршней разной массы от 0,041 до0,0855 кг, объем гидравлической полости аккумулятора изменялся от 1,38 10 м, изменение длины рабочего цилиндраимитировалось изменением длины столба 35жидкости, разгоняющей поршень, и изменением длины поршней разной длины массы. Давление газа в аккумуляторесоставляло от 2.8 до 1,5 МПа. На графиках(фиг,2 и 3), построенных по экспериментальным данным, видно, что энергия удара достигает своего наибольшего значения лишьпри определенных соотношениях конструктивных параметров устройства. При изме 45 нении любого конструктивного параметра устройства, входящего во взаимосвязанные комплексыМ И1 Я Мза пределы указанных соотношений, наблюдается резкое уменьшение кинетической энергии поршня и соответственно давления в камере.Формула изобретенияУстройг.тво для калибровки датчиков давления, содержащее рабочий цилиндр с гнездами для испытуемых и образцовых датчиков давления, в катаром размещен поршень, и пристыкованную к торцу рабочего цилиндра цилиндрическую камеру с источникам давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона калибровки эа счет увеличения энергии удара, она снабжено размещенным в цилиндрическ:. й камере дополнительным поршнем со штокам, снабженным регулируемым ограничителем хода поршня и управляемым клапаном, установленным между внутренними полостями рабочего цилиндра и цилиндрической камеры, при этом надпоршневая полость цилиндрической камеры заполнена газом, а подпоршневая - жидкостью и к ней подключен источник давления, причем масса поршня, длина рабочего цилиндра, объем подпоршневой полости цилиндрической камеры и площадь поперечного сечения рабочего цилиндра удовлетворяют условиюМ = (14003900) 3 Я;ЧЧ = (1,3,5,7) 10 М,где М - масса поршня, кг;- длина рабочего цилиндра,м;Я - площадь поперечного сечения рабочего цилиндра, м;И - объем подпоршневой полости цилиндрической камеры, м .-10 оставитель М,Жуков ехред М.Моргентал . алий едактор В,Данк рек Подписноеитета по изобретениям и открытиямква, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СССР Го Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 39ВНИИ Тираж рственного к 113035, М