Манометр с логометрическим выходным сигналом для измерения давления

А1 Датчик манометра.cdw

Корпус покрыть эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76.
Перед сборкой корпуса соприкасающиеся поверхности промазать
Наименования и позиции деталей в соответствии с таблицей
Винт М2х6 ГОСТ 17473-80
Контрящий винт М2х5 ГОСТ 1491-80
Винт М2х5 ГОСТ 17474-80
Уплотняющая прокладка
Винт М2х5 ГОСТ 17475-80
Штепсельный разъем ШРМ 18х15
Контрящий винт М2х4 ГОСТ 17473-80

Оформление 2 лист.docx

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра Информационно-измерительной техники__
наименование кафедры
на курсовой(ую) проект (работу) по дисциплине
«Авиационные приборы и ИВК»
наименование дисциплины
Студент Галеев М. Р. Группа АП-432 Консультант Токарев В.П.
Тема курсового(ой) проекта (работы)
Требования к оформлению:
Пояснительная записка должна быть оформлена в
В пояснительной записке должны содержаться следующие разделы:
__мембраны расчет передаточного механизма расчет измерительных преобразователей расчет_
Графическая часть должна содержать:
выдачи «18» октября 2012 г. окончания « 7 » декабря 2012 г.

Оформление.docx

Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра Информационно-измерительной техники
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине
«Авиационные приборы и ИВК »
(обозначение документа)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра Информационно-измерительной техники
наименование кафедры
на курсовой(ую) проект (работу) по дисциплине
наименование дисциплины
Студент Галеев М.Р. Группа АП-432 Консультант Токарев В.П.
Тема курсового(ой) проекта (работы)
Требования к оформлению:
Пояснительная записка должна быть оформлена в
В пояснительной записке должны содержаться следующие разделы:
Графическая часть должна содержать:
выдачи «18» октября 2012 г. окончания «07 » декабря 2012 г.

ПЗ Курсовой проект Манометр NEW Мой окончательный.doc

Техническое задание 2
Принципиальная схема прибора 5
Структурная схема прибора 6
Расчет статических характеристик 7
1 Расчет прогибов и напряжений в плоской мембране 7
2 Расчет передаточно-множительного механизма 10
3 Расчет параметров электрической схемы 13
4 Расчет логометра 15
4.1 Расчет зубчатого механизма 16
Расчет и анализ погрешностей 18
Список использованной литературы 19
Техническое задание:
Разработать систему измерения давления (манометр) со следующими
Диапазон измерения: 0 2 МПа
Выходной сигнал: Логометр 0 05 mA
Напряжение питания Uпит : 27В ± 5% ; 364 В 400Гц
Погрешность измерения % : 3%
Диапазон рабочих температур: -50[pic] +100
Манометр — прибор измеряющий давление жидкости или газа. Авиационные
манометры делят на манометры измеряющие абсолютное давление разность
давлений (дифференциальные) и отношение двух давлений.
Дифференциальные манометры используются для измерения избыточных
давлений жидкостей и газов в различных отсеках АД (в топливной системе
системе смазки и т.д.).
Манометры абсолютного давления (моновакууметры) применяются для
измерения давления во всасывающих системах.
Манометры отношения давлений служат для контроля степени сжатия газов в
различных ступенях ГТД.
Помимо манометров со стрелочной индикацией на летательных аппаратах
широко применяются сигнализаторы и датчики давлений. Сигнализаторы давлений
включают электрический сигнал при выходе измеряемого давления за допустимые
для нормальной работы двигателя пределы. Датчик давления выдает
электрический сигнал пропорциональный измеряемому давлению и используемый
для автоматического управления системами ЛА или для дальнейшей передачи на
указатели в дистанционных манометрах.
По методам измерения давления манометры можно разделить на следующие
[pic]механические (недистанционные) в том числе жидкостные весовые и
[pic]электромеханические в которых механический чувствительный элемент
сочетается с электрической дистанционной передачей.
[pic]электрические в том числе электронные газоразрядные радиоактивные
тепловые пьезорезисторные.
При использовании чисто механических манометров давление должно
подводиться с помощью трубопроводов непосредственно к приборной доске
самолета. Наличие трубопроводов снижает эксплуатационную надежность системы
(из-за возможной разгерметизации системы в случае поломки трубопровода) и
приводит к запаздыванию показаний при измерении давления. Именно этот
фактор обуславливает бесперспективность развития недистанционных
От этих недостатков избавлены дистанционные электромеханические
манометры в которых датчик содержащий механический чувствительный элемент
с электрическим преобразователем устанавливается непосредственно у
объекта измерений. При этом электрические сигналы снимаемые с датчика
передаются по электропроводам и воспринимаются расположенным на приборной
доске электроизмерительным прибором или используется в системах
автоматического регулирования.
В электрических манометрах в качестве чувствительных элементов
применяются гофрированные мембраны мембранные коробки манометрические
Для преобразования деформации упругих элементов в электрический сигнал
применяются либо омический (потенциометрический) преобразователь либо
индуктивный преобразователь преобразующий перемещение чувствительного
элемента в электрический сигнал удобный для дистанционной передачи. В
качестве указателей в манометрах обычно применятся логометры с подвижным
Потенциометр как преобразователь деформации в электрическое
сопротивление включается в мостовую схему или в схему потенциометрической
дистанционной передачи. В измерительных схемах осуществляется компенсация
температурной погрешности.
Принципиальная схема прибора.
Электромеханический дистанционный манометр с потенциометрическим
преобразованием. [pic]
Рис.1 Принципиальная схема прибора
В качестве указателя применяю логометр с подвижными магнитами.
Сигнал деформации упругого элемента (мембраны) используется для перемещения
движка потенциометра. При изменении давления деформация мембраны (1)
(Рис.1) через передаточный механизм (2) вызывает перемещение щётки
потенциометра (R) в результате чего обеспечивается изменение величин
сопротивлений R3 и R4. Эти части потенциометра являются переменными плечами
моста постоянного тока. Два других плеча образованы резисторами R1 и R2.
Рамки логометра R5 и R6 включены свободными концами к диагонали моста и
общей точкой – к полудиагонали моста состоящей из резисторов
термокомпенсации R'7 и R''7. Изменение сопротивлений R3 и R4 потенциометра
(R) вызывают соответствующие изменения отношений токов в рамках логометра.
Катушки логометра имеют одинаковое количество витков но разные
размеры так как одна катушка охватывает другую. Для симметрии схемы
последовательно с малой катушкой включён добавочный резистор R0. В качестве
указателя в манометре применяется логометр с неподвижными рамками
(катушками) и подвижными магнитами. Применение логометра обеспечивает
независимость показаний прибора от колебаний питающего напряжения.
Структурная схема прибора.
Рис. 2. Структурная схема прибора
Звено 1 – плоская мембрана преобразующая давление P в перемещение ( центра
Звено 2 – передаточно-множительный механизм преобразующий перемещение
центра мембраны ( в перемещение движка потенциометра Y=f2(().
Звено 3 – потенциометр преобразующий перемещение щетки потенциометра Y в
изменение отношения сопротивлений [pic] [pic].
Звено 4 – электрическая схема которая преобразует отношения сопротивлений
потенциометра [pic] в изменение отношения токов [pic] в рамках логометра
Звено 5 – логометр преобразующий изменения соотношений токов [pic] в
угловое перемещение ( подвижной системы указателей
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
1 Расчет прогибов и напряжений в плоской мембране.
В качестве основных характеристик плоских мембран принимаю зависимость
перемещения (прогиба) центра мембраны.
Мембрана нагружена давлением: P = 2 МПа = 20 · 105 Па = 20 кГсм2
Рис. 3.Плоская мембрана
Материал: сплав прецизионный 40КХНМ (ЭИ995) ГОСТ 10994-74
Хим. состав: никель 153% кобальт 398% хром 196 % железо 17% молибден
% марганец 18% медь 01%.
Модуль упругости: Е = 21 · 105 МПа
(коэффициент характеризующий сопротивление материала растяжению или сжатию
при упругой деформации)
Предел упругости: y = 1700 МПа
(максимальная величина механического напряжения при которой деформация
данного материала остаётся упругой)
Радиус мембраны: R = 20 мм
Толщина мембраны: h = 05 мм
Для того чтобы определить при больших или при малых перемещениях работает
мембрана подсчитаю ее прогиб по формуле полученной на основе линейной
[pic] = [pic] = [pic] [pic]= 2
Поскольку [pic] [pic] следует решать по нелинейной теории:
[pic] = [pic] = [pic] = 24 – безразмерный параметр давления
По рис. 4. [6 с.246] определяю:
- относительный прогиб в центре мембраны;
- безразмерный параметр эквивалентного напряжения в опасной точке [pic] =
Рис. 4 Безразмерные величины прогиба [pic] напряжения [pic] и объема
[pic] в зависимости от параметра давления [pic]
Относительный прогиб в центре мембраны: [pic] [pic] = 14
Следовательно прогиб мембраны: [pic] = 14 · h = 14 · 05 = 07 мм
Наибольшее эквивалентное напряжение:
[pic]=[pic] · [pic] = 5 · [pic] = 656 МПа
Коэффициент запаса: n = [pic] = [pic] = 25 > 1
(отношение некоторого предельного напряжения к максимальному напряжению
возникаемому в конструкции).
2 Расчет передаточно-множительного механизма.
Рис. 5. Схема передаточного механизма.
Передаточное число i механизма связано с параметрами механизма
[pic] – длина намотанной части потенциометра в мм.
Задам [pic] = 10 мм так как перемещение центра мембраны: [pic] = 07 мм то
Передаточное число: [pic] = 14 = i т. е. 14 = [pic]
Приму [pic] = 375 мм тогда знаменатель будет равен: 375 · 10 = 375 мм
= [p [pic] = 14 · 10 = 140 мм. Приму [pic] = 23 мм
тогда [pic] = [pic] = 6 мм.
передаточно-множительного
Определяю точку приложения толкателя качалки:
[pic] = [pic] => [pic] = [pic] => x = [pic] = 16 мм от оси вращения.
Определяю угол отклонения [pic]:
По теореме косинусов : с2 = а2 + а2 – 2а · а · соs[pic]
соs[pic] = [pic] = [pic] => [pic] = 260
Средняя длина витка потенциометра: [pic] где
b=10 мм – ширина каркаса;
h=3 мм – высота каркаса.
[pic] = 2 · (3 + 10) = 26 мм
[pic] - удельное сопротивление в ом · мм2м.
Материал проволки: константан
(медно-никелевый сплав характеризующийся слабой зависимостью
электрического сопротивления от температуры идёт на изготовление
измерительных приборов высокого класса точности)
Хим.состав: Cu около 59% с добавкой никеля Ni 39 - 41% и марганца
[pic] = 05 ом · мм2м
d = [pic] = [pic][pic] [pic] = 003 мм
Число витков намотки потенциометра:
n = [pic] = [pic] = 333 витка
l = [pic] · n = 26 · 333 = 8 658мм = 8 м
3 Расчет параметров электрической схемы.
При расчете электрической схемы необходимо определить зависимость [pic]
где I1 и I2 токи в рамках логометра.
Рис. 6. Принципиальная электрическая схема манометра.
Сопротивления R3 и R4 образуют 2 переменных плеча мостовой схемы. Два
других плеча образованы сопротивлениями R1 и R2. Рамки логометра имеющие
сопротивление R5 и R6 присоединены свободными концами к диагонали моста
а общей точкой – к полудиагонали моста состоящей из сопротивлений [pic]
R5 и R6 – катушки логометра R6 R5
R0 – добавочное сопротивление для симметрии схемы
[pic] – для температурной компенсации (Cuprum Cu)
Величины сопротивлений в схеме прибора:
R = R1 = R2 = 1200 Ом
R5 = 280 Ом (Cu) => R5 = R6 + R0 = 220 + 60 = 280 Ом
[pic] = 2120 Ом (Cu)
[pic] = 330 Ом (константан)
Подставив значения сопротивлений:
[pic] = [pic] = [pic] = 2120 Ом
Характеристика электрической схемы:
[pic] =[pic] +[pic] = 2120 + 330 = 2450 Ом
[pic] = [pic] = [pic] = 07179
Зависимость угла поворота α подвижной системы от отклонения токов в рамках
можно определить по следующей формуле:
[pic] = k · (- arctg [pic]) где
j – угол между постоянными магнитами логометра (1200)
k –коэффициент усиления для увеличения радиуса отклонения стрелки
Исходя из отношения токов: [pic] =07179 подбираю минимальные значения
Произвожу расчет угла поворота подвижной системы без учета добавочного
коэффициента усиления k.
[pic] = - arctg [pic] [pic] = 440
Исходя из технического требования нужно обеспечить угол отклонения
стрелки логометра не менее 1200. Для выполнения данного условия произвожу
расчёт с добавочным коэффициентом усиления: [pic] = 27
В результате при величинах тока I1 = 002786 А и I2 = 002 А добился
поворота стрелки логометра на 1200.
Добавочный коэффициент усиления может быть реализован в виде зубчато-
реечного механизма с коэффициентом передачи равной 27.
Рис. 7. Схема зубчато-реечного механизма логометра.
4.1 Расчет зубчатого механизма.
Кинематический анализ зубчатого механизма.
Принципиальная схема механизма:
А – вход (угол поворота подвижной системы)
В – выход (угол поворота стрелки на шкале)
Составляю передаточное отношение:
iряд = (-1)n · [pic] где
n – число пар внешнего зацепления;
iряд1 = (-1)1 · [pic] = - [pic]
iряд2 = (-1)1 · [pic] = - [pic]
iАВ = - [pic] · (- [pic]) = [pic]
Выше указанное передаточное отношение верно если в качестве z1 z2 z3 z4
используютя зубчатые колеса. На входе (z1) и выходе (z4) используются
сектора. Данные секторы полностью соответствуют требуемым углам отклонения
подвижной системы (440) и стрелки логометра (1200).
Приму количество зубьев сектора z1 = 16. Зубчатое колесо z2 аналогично
равно 16-ти чтобы совершать полный оборот на 3600. Так как сектор z4
соответсвует выходному значению в 1200 следовательно колличество зубьев на
нем должно быть в 27 раза больше чем на z1:
· 27 = 43 зубьев. Ось зубчатого колеса z2 является осью колеса z3. Для
выполнения требуемого передаточного отношения колличество зубьев на колесе
z3 должно соответствовать колличеству на секторе z4 т. е. 43 зубьев.
-сектор z1 = 16 зубьев;
-колесо z2 = 16 зубьев;
-колесо z3 = 43 зубьев;
-сектор z4 = 43 зубьев.
выполняется увеличенная передача момента поворота подвижной системы на 440
в поворот стрелки логометра на 1200.
Расчет и анализ погрешностей.
При расчете суммарной погрешности следует учитывать систематическую
составляющую инструментальной погрешности
как наиболее характерную для данного типа прибора.
Суммарная погрешность находится по следующей формуле:
где (1 – погрешность мембраны которая складывается из погрешностей
изменения жесткости мембраны во времени и неточностей изготовления. Эти
погрешности нормируются при проектировании и изготовлении и не превышают
(2 – погрешности передаточно-множительного механизма вызванные
наличием люфтов зазоров и влиянием температуры. Компенсируется подбором
материалов и конструктивными способами.
(3 – погрешность потенциометра; складывается из витковой и
технологических погрешностей.
Максимальная величина витковой погрешности выражается по следующей формуле:
[pic] = [pic] · [pic] [pic] = [pic] · [pic] = 038
[pic] = [pic] · 100% = [pic] · 100% =015%
(4– суммарная погрешность логометра. Принимается равной 0.9 %
Исходя из этого получим :
[pic] 3% манометр соответствует заданным параметрам.
Список использованной литературы.
Токарев В.П. Методические указания к выполнению курсового проекта по
дисциплине «Авиационные приборы и измерительно вычислительные
комплексы» Уфа.2009 г.
Боднер В.А. Авиационные приборы. М.: Машиностроение 1969г.
Лаврова А.Т. Элементы автоматических приборных устройств . — М.:
Машиностроение 1975 г.
Асс Б.А. Жуков Н.М. Детали и узлы авиационных приборов и их расчет.
—М.: Машиностроение 1966 г.
Ефанов В.Н. Токарев В.П. Авиационные приборы и измерительно-
вычислительные комплексы. —М.: Машиностроение 2010 г.
Андреева Л. Е. Пономарев С. Д. Расчет упругих элементов машин и
приборов. — М.: Машиностроение 1980 г.

Специ.spw

Уплотняющая прокладка