– Деформационные (приборы давления с упругими чувствительными элементами)

(действие основано на зависимости упругой деформации чувствительного элемента от измеряемого давления)

Приборы давления, основанные на использовании деформации или изгибающего момента упругих чувствительных элементов, воспринимающих измеряемое давление среды и преобразующих его в перемещение или усилие, применяют в различных областях техники в широком диапазоне измерений — от 5 кгс/м2 (50 Па) до 10 000 кгс/см2 (1000 МПа). Они изготовляются в виде тягомеров, напоромеров, тягонапоромеров, манометров, вакуумметров и мановакуумметров.

В зависимости от назначения приборы давления с упругими чувствительными элементами разделяются на образцовые и рабочие.

В качестве упругих чувствительных элементов в приборах давления используются мембраны, мембранные коробки, сильфоны и трубчатые пружины. Мембраны, мембранные коробки и сильфоны применяют в качестве чувствительных элементов также и в дифманометрах.

Одной из основных характеристик упругого чувствительного элемента является зависимость перемещения λ определенной его точки от действующей нагрузки р (давления или разности давлений) или сосредоточенной силы q. Статическая характеристика λ = f (р) или λ = f (q) упругого чувствительного элемента в зависимости от конструкции и способа его кагружения может быть линейной и

нелинейной. Обычно при проектировании упругих чувствительных элементов стремятся получить линейную их характеристику, а в слу-

чае нелинейной характеристики дня получения равномерной шкалы прибора применяют различные спрямляющие устройства.

Вследствие несовершенства упругих свойств реальных материалов ход статической характеристики λ = f (р) чувствительного элемента при увеличении и уменьшении нагрузки в пределах упругих деформаций неоднозначен и образует так называемую петлю гистерезиса. Размер гистерезиса является важной характеристикой, поскольку он определяет погрешность прибора. Существенное влияние на размер гистерезиса оказывают химический состав, структура материала и значение напряжений в материале чувствительного элемента. Гистерезис выражается обычно в процентах:

Несовершенство упругих свойств материала выражается также в том, что при постоянной нагрузке возможно изменение деформаций во времени. Это явление называется последействием. Если после снятия нагрузки деформации по истечении некоторого времени исчезают полностью, то такое последействие называется упругим. В результате упругого последействия стрелка прибора после

снятия нагрузки не сразу возвращается на нуль. Следует иметь в виду, что упругое последействие, складываясь с «чистым» гистерезисом, дает увеличение петли гистерезиса (см. рис). Поскольку имеет место одновременное проявление упругого последействия и «чистого» гистерезиса, то в практике их обычно не разделяют, а результат их совместного действия называют «практическим гистерезисом» или просто гистерезисом.

Под пластическим последействием понимают явление, при котором некоторая часть деформации в чувствительном элементе сохраняется при полной его разгрузке по истечении любого интервала времени. По истечении достаточно длительного времени напряжения в чувствительном элементе могут полностью исчезнуть. Ослабление напряжений с течением времени при условии постоянной деформации называется релаксацией напряжений. Интенсивная релаксация напряжений в упругом чувствительном элементе может быть причиной выхода его из строя.

Для уменьшения влияния релаксации и последействия на рабочие качества упругих чувствительных элементов они подвергаются в процессе изготовления стабилизации, т. е. специальной технологической операции, во время которой процессы пластического течения почти полностью заканчиваются.

При применении приборов давления следует иметь в виду, что в условиях переменной температуры изменение модуля упругости большинства материалов упругих чувствительных элементов приводит к появлению дополнительной температурной погрешности показаний прибора. В некоторых случаях дополнительная температурная погрешность может возникнуть также в результате изменения линейных размеров упругого чувствительного элемента при его

нагреве.

Для давлений до 5МПа пружины делают из латуни и бронзы.

Для давлений выше 5МПа – сталь(легированная), никелевый сплав.

Такие манометры бывают:

- образцовые (МО);

- общего назначения (ОБМ)

МО разных классов точности: 0.15; 0.25; 0.4.

О БМ: 1.5; 2.5; 4 (хуже).

Виды упругих элементов:

1. Плоская мембрана – из стали или бронзы.

Плоские мембраны находят применение главным образом в приборах давления специальных конструкций, например пьезокварцевых, емкостных, индуктивных, с тензопреобразователями и т. д. Приборы этого типа обладают малой инерционностью и их можно использовать для измерения переменных давлений с частотой до нескольких сотен и тысяч герц.