彈簧管壓力表檢定.ppt

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1、壓力計(jì)量檢定員考核培訓(xùn)班講義（彈簧管壓力表檢定部分）第一節(jié)彈性元件及特性前面已介紹了幾種常用的測(cè)壓儀器中，如活塞壓力計(jì)，液體壓力計(jì)?，F(xiàn)在向大家介紹另一種壓力儀表—彈簧式壓力表。彈簧式壓力儀表的制造原理是：根據(jù)胡克定律，利用彈性元件在彈性范圍內(nèi)的變形與所受外界壓力成正比的原理制成的測(cè)壓儀器。下面介紹一下彈性元件的有關(guān)特性和力學(xué)性能。一、彈性元件在工業(yè)自動(dòng)化裝置中，通常把利用材料的彈性特性完成各種功能的元件稱(chēng)為彈性元件。彈性元件所能完成的功能有如下幾個(gè)方面：1.對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行變換如把一些難以直接測(cè)量的壓力、流量、溫度等物理量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的長(zhǎng)度

2、、角度、或把流量、溫度、電流、電壓方便的轉(zhuǎn)換成力、壓力和力矩來(lái)測(cè)量。2.介質(zhì)隔離如在強(qiáng)腐蝕性或粘滯介質(zhì)中使用的儀表，為防止這些介質(zhì)進(jìn)入測(cè)量元件的內(nèi)部，可采用彈性元件進(jìn)行隔離。（膜片）3.溫度補(bǔ)償有些儀表要求對(duì)工作環(huán)境變化造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，彈性元件能在一定范圍內(nèi)完成這一功能。如熱敏雙金屬用溫度變化產(chǎn)生變形，可改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的某個(gè)參數(shù)，從而補(bǔ)償儀表的溫度變化。4.貯能計(jì)時(shí)儀表和鐘表中的發(fā)條就是彈性元件，發(fā)條就是典型的彈性元件。很明顯，彈性元件是一種十分重要的功能元件，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響儀表的精度和可靠性。我國(guó)情況：1.建立彈性元件的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)，從

3、事理論和生產(chǎn)技術(shù)的研究。2.做到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。3.規(guī)格品種齊全，質(zhì)量不斷提高。二、種類(lèi)用于工業(yè)儀表中的彈性元件，按結(jié)構(gòu)特征可分成：①片簧②張絲③吊絲⑤盤(pán)簧⑥螺旋彈簧⑦熱敏雙金屬⑧壓力彈簧管⑨膜片、膜盒⑩波紋管⑾振動(dòng)弦，振動(dòng)筒而壓力測(cè)量?jī)x表中常用的是彈簧管（單圈、多圈）、膜片、膜盒和波紋管等。三、基本特性彈性元件雖然種類(lèi)繁多，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也各不相同，但它們卻有共同的基本特性，主要包括以下一些特性：1.彈性特性—作用于彈性元件上的載荷與彈性元件產(chǎn)生的位移之間的關(guān)系稱(chēng)為彈性元件的彈性特性。載荷可能是壓力、力或力矩。位移可能是線(xiàn)位移或角位移。比

4、如膜盒（片）、波紋管的彈性特性是指壓力與線(xiàn)位移的關(guān)系。而單圈彈簧管（多圈）彈性特性是指壓力、力矩與線(xiàn)位移或角位移的關(guān)系。彈性特性可用數(shù)學(xué)式表示：W=?(t.P)Φ=?(t.P.M)式中W—彈性元件的線(xiàn)位移。t—作用在彈性元件上的集中力。P—作用在彈性元件上的壓力。M—作用在彈性元件上的力矩。Φ—彈性元件的角位移。彈性特性也可以用曲線(xiàn)圖表示W(wǎng)(Φ)線(xiàn)（角）位移彈性特性曲線(xiàn)圖123集中力t（P，M）彈性特性可以是線(xiàn)性的如（圖中1）彈性特性可以是非線(xiàn)性的如（圖中2、3）其中：2為遞減特性3為遞增特性用于測(cè)量的彈性元件，不論其特性屬于那一種，都要求能

5、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)其彈性特性，并希望在使用過(guò)程中保持彈性特性不變，否則將影響儀表的精度和穩(wěn)定性。2.靈敏度—彈性元件在單位載荷（壓力、力或力矩）作用下，所產(chǎn)生的位移量叫做彈性元件的靈敏度，一般用“S”來(lái)表示。當(dāng)彈性特性為線(xiàn)性時(shí)，其靈敏度為：Sp=當(dāng)彈性元件為非線(xiàn)性時(shí)，其靈敏度為Sp=3剛度－使彈性元件產(chǎn)生單位位移（轉(zhuǎn)角）所需要的作用壓力（或力矩、力）叫做彈性元件的剛度。一般用K來(lái)表示線(xiàn)性kp=或kM=kp=非線(xiàn)性kp=或kM=kp=?—弧度M—力矩4彈性后效—當(dāng)載荷停止變動(dòng)或完全卸載后，彈性元件不能立刻完成相應(yīng)的位移，而是需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才逐漸完成的

6、現(xiàn)象稱(chēng)彈性后效。由圖所示，當(dāng)作用到彈性元件S上的壓力由零增加到S1，然后在壓力P1保持不變的情況下，位移繼續(xù)增大到S2。反之，當(dāng)壓力降到零時(shí)，位移從S2減小到S3,然后才逐漸降到零。因此彈性后效PS1S2S30P1表現(xiàn)為彈性元件承受壓力后，位移發(fā)生了時(shí)間的遲后性。5彈性滯后—彈性元件在加載與卸載過(guò)程中，彈性特性曲線(xiàn)不相重合的現(xiàn)象稱(chēng)為彈性滯后。從圖中可以看出，在同一壓力P1下S加載與卸載時(shí)的位移不一至分別為S1和S2。用加載和卸載時(shí)位移的最大差值和彈性元件的最Smax大位移的百分比值表示彈性S2滯后的大小S1實(shí)際上，彈性后效和彈性滯后是P1Pm

7、axP同時(shí)發(fā)生的，表現(xiàn)為兩者的疊加，一般不單獨(dú)考慮。彈性后效和彈性滯后疊加后統(tǒng)稱(chēng)為遲滯誤差?？梢?jiàn)由于彈性元件彈性后效和彈性滯后的存在，是使儀表指示誤差的根本原因，因此制造儀表時(shí)，應(yīng)合理選擇彈性元件，力求減小彈性后效和彈性滯后。6溫度影響—是彈性元件的工作溫度發(fā)生變化時(shí)，其幾何尺寸與材料的彈性模量也會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生溫度誤差。彈性模量隨溫度的變化關(guān)系可近似表示為：Et=Eo（1+reΔt）式中Et—當(dāng)溫度為t時(shí)，材料的彈性模量。Eo—當(dāng)溫度為to（20°c）時(shí)，材料的彈性模量。re—彈性模量的溫度系數(shù)。Δt—溫度變化量（Δt=t–to）通常在

8、材料的選擇方面，要用彈性模量re為負(fù)數(shù)的材料，所以當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度下降時(shí)彈性模量增加，位移減小，反之則大。常用材料的彈性模量溫度系數(shù)表材料規(guī)格re磷青銅QSn6.5—