АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ПРИНИЦИП РАБОТЫ КАЛИБРАТОРА ДАВЛЕНИЯ 10
1.1 Анализ технического задания 10
1.2 Обзор аналогов 10
1.2.1 Метран-504 Воздух 10
1.2.2 PK II фирмы «AMETEK, Inc. » 11
1.3 Принцип работы калибратора давления с регулятором расхода 12
1.4 Элементы калибратора давления 14
1.4.1 Пневматические сопротивления - дроссели. Классификация
пневматических сопротивлений, их назначение и разновидности 14
1.4.2 Пневматическое сопротивление типа «сопло-заслонка» 16
1.4.3 Пневматическое сопротивление типа капилляр 19
1.4.4 Пневмоёмкости 22
1.4.5 Эластичные мембраны 23
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК КАЛИБРАТОРА ДАВЛЕНИЯ 26
2.1 Получение математической модели статики калибратора давления. .. 26
2.2 Моделирование статических характеристик калибратора давления. ... 30
2.3 Математическая модель динамики калибратора давления 35
2.4 Моделирование динамических характеристик калибратора давления.40
2.4.1 Моделирование динамики расходов G1 - С7,Сизм 44
2.4.2 Моделирование динамики давлений р 1i(t) - р5Д1), p(t), posi(t) 49
2.4.3 Моделирование динамики перемещения жестких центров и поршня. 57
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБЪЕМОВ РЕСИВЕРОВ НА
УСТОЙЧИВОСТЬ КАЛИБРАТОРА ДАВЛЕНИЯ 68
3.1 Определение границ устойчивости системы 68
3.2 Оптимизация переходного процесса калибратора давления 72
4 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КАЛИБРАТОРА ДАВЛЕНИЯ 79
ЗАКЛЮЧЕН
ИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация. Сборочный чертеж 89
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг программы в MathCAD: решение ХУ 98
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Листинг программы в MathCAD: построение областей устойчивости 104
В современной промышленности для управления технологическими процессами, а также для обеспечения безопасной работы производства необходимо контролировать изменение давления среды, а также измерять его в целях проведения различных работ и экспериментов.
Для обеспечения исправной и точной работы датчиков давления, а также их калибровки и градуировки используется эталонный прибор - калибратор давления.
К динамическим характеристикам калибратора относятся такие характеристики, величина которых зависят от времени. Такие характеристики вносят в систему динамические погрешности, которые могут привести к задержке отображения реального значения измерения или даже к возникновению колебаний. Данная выпускная квалификационная работа направлена на изучение влияния конструктивных параметров на возникновение колебаний, а также их величину.
Цель выпускной квалификационной работы - исследование области устойчивости параметров калибратора давления и их влияния на его устойчивость.
Для достижения поставленной цели выпускной квалификационной работы были выявлены и решены следующие задачи:
1. Анализ технического задания.
2. Обзор аналогов.
3. Получение математических моделей статики и динамики калибратора давления.
4. Моделирование статических и динамических характеристик калибратора давления.
5. Исследование влияния объемов ресиверов на устойчивость калибратора давления. Определение границ устойчивости системы.
6. Разработка конструкторской документации.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы:
1. Получены математические модели статики и динамики калибратора давления, проведены и проанализированы моделирования его статических и динамических характеристик. Определено время переходного процесса, которое удовлетворяет техническому заданию:
• среднее время установки переходного процесса расходов G1 - G7, Gизм t = 0,956 с.;
• среднее время установки переходного процесса динамик давлений Pi -Р5, р, poc = 1,12 с.;
• среднее время установки переходного процесса динамик перемещений жестких центров и поршня t = 0,4 с.;
• средняя собственная частоты колебаний заслонок и поршня
f = 133,33 Гц.
2. Определены границы устойчивости системы t = 0,38 - 0,45 с, что меньше исходной на 0,07 с. Оптимизировано время переходного процесса путем оптимизации объема третьего ресивера, т.е. исходные значения объемов ресиверов Vrs 1, Vrs2 являются оптимальными и равны Vrs 1 = 0,0001 л, Vrs2 = 0,000055 л, а исходное значение объема ресивера Vrs3 = 0,0002 л необходимо увеличить в 1,5 раза до значения Vrs3 = 0,0003 л, чтобы добиться уменьшения времени переходного процесса системы с 10 секунд до 1 секунды.
3. В ходе проведенных ранее исследований было установлено, что изменение объема третьего ресивера позволяет уменьшить время переходного процесса системы, это было учтено при разработке конструкции.
Разработана 3-D модель калибратора давления. Разработан комплект конструкторской документации, который состоит из трех чертежей формата А1: сборочные чертежи калибратора давления и проточной камеры, и рабочий чертеж сопла и сборочного чертежа регулятора расхода формата А3. Также для каждого сборочного чертежа разработана соответствующая спецификация.Поставленные задачи к выпускной квалификационной работе выполнены в полном объеме. По результатам проведенных исследований была
опубликована статья в журнале «Точная наука».
