Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Планетарный преобразователь расхода для пневматических измерительных устройств Сентяков, Кирилл Борисович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Сентяков, Кирилл Борисович. Планетарный преобразователь расхода для пневматических измерительных устройств : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.13.- Ижевск, 2000.- 179 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/1888-1

Введение к работе

Объектом исследования является планетарный преобразователь расхода (ППР), используемый в качестве вторичного преобразователя пневматических устройств измерения линейных размеров.

Предметом исследования является математическая модель силового воздействия закрученного потока газа на свободный чувствительный элемент (ЧЭ) в вихревой камере (ВК) планетарного преобразователя расхода и математическая модель движения чувствительного элемента.

Актуальность. Задача автоматизации измерения линейных размеров является приоритетной в приборостроении и машиностроении, решение которой обеспечивает повышение качества изделий. Среди широкого разнообразия средств автоматического контроля наиболее перспективны выделяющиеся своей простотой, надежностью и высокой точностью пневматические приборы. Научные и инженерные работы в области пневматических устройств известны и позволили последним получить широкое распространение в приборостроении и машиностроении, как средств послеоперационного контроля или пороговых датчиков в релейных схемах технологического контроля.

Широкое внедрение пневматических устройств измерения линейных размеров в адаптивные системы автоматического управления технологическим процессом сдерживается отсутствием пригодных для этой цели вторичных преобразователей - конструктивно простых и имеющих высокую точность. Применяемые для этих целей манометры и ротаметры характеризуются относительно высокой погрешностью измерения и, кроме того, не могут быть использованы в современных цифровых системах управления без аналогово-цифровых преобразователей, а известные расходомерные устройства с частотным выходным сигналом (тахометрические расходомеры) относительно сложны конструктивно. И то и другое сводит на нет главное достоинство пневматических систем - простоту, надежность и высокую точность.

В связи с этим, создание простого и точного преобразователя расхода, применимого в качестве вторичного преобразователя пневматических устройств измерения линейных размеров, является перспективной и актуальной задачей.

Целью данной работы является повышение точности измерения линейных размеров пневматическими устройствами за счет создания нового, конструктивно простого и технологичного планетарного преобразователя расхода, работающего на эффекте взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Анализ современных средств измерения линейных размеров, в частности пневматических устройств измерения, их измерительных схем и вторичных преобразователей.

  2. Разработка новой принципиальной схемы планетарного преобразователя расхода, реализующего эффект взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере, систематизация геометрических параметров преобразователя, газодинамических параметров и выделение целевых функций преобразователя.

  3. Теоретические и экспериментальные исследования физических принципов работы преобразователя на основе классических законов газовой механики, физики и создание его математической модели.

  4. Создание методики оптимизационного расчета геометрических параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды.

5. Определение метрологических характеристик планетарного
преобразователя расхода и характеристик пневматических
измерительных устройств с таким преобразователем.

Методы исследований:

Теоретические исследования выполнены на основе классических законов гидрогазомеханики, теоретической механики, теории автоматического управления, теории оптимизации, аналитических методов и средств вычислительной техники, методов математического анализа, дифференциального и интегрального исчисления.

Экспериментальные исследования базируются на использовании современного оборудования и средств измерительной техники в лабораторных условиях на специально разработанных экспериментальных установках. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики средствами вычислительной техники.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

  1. Разработан новый планетарный преобразователь расхода, реализующий эффект взаимодействия закрученного потока газа с цилиндрическим объектом в вихревой камере, планетарные движения чувствительного элемента которого происходят без реактивных сил трения скольжения, что обеспечивает высокую точность измерения.

  2. Создана математическая модель воздействия закрученного потока газа на чувствительный элемент планетарного преобразователя расхода в вихревой камере: законы распределения нормальных напряжений по поверхности чувствительного элемента, законы распределения скоростей потока в вихревой камере с чувствительным элементом.

  3. Получены уравнения динамики и статики движения чувствительного элемента планетарного преобразователя расхода в вихревой камере, учитывающие геометрические параметры преобразователя и свойства рабочей среды.

  4. Разработана методика оптимизационного расчета внутренних параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды.

Практическая ценность.

Применение разработанного планетарного преобразователя расхода в пневматических устройствах измерения линейных размеров позволяет повысить точность таких измерений и, кроме того, решает проблему подключения пневматических измерительных устройств к цифровым системам управления или регистрации без использования аналогово-цифрового преобразования.

Техническая новизна разработанного преобразователя подтверждается приоритетом на изобретение по заявке на авторское свидетельство.

Методика оптимизационного расчета планетарного преобразователя расхода принята к использованию на ГПО "Боткинский завод", а пневматическая система измерения толщины первичной базальтовой нити с вторичным планетарным преобразователем расхода внедряется в производство в ЗАО "Базальтовое волокно" (г. Воткинск) с ожидаемым годовым экономическим эффектом 27 тысяч рублей.

Основные результаты работы отражены в 8 научных публикациях: 3 статях, приоритете на изобретение, докладывались на следующих научно-технических конференциях:

XXXI научно-техническая конференция ИжГТУ, г. Ижевск, 15 апреля 1998.

"Пневмогидроавтоматика - 99" г. Москва, 24 ноября 1999 г.

"Современное газоиспользующее оборудование и технологии в решении энергосберегающих и экологических проблем" г.Ижевск, 17 декабря 1999 г.

"Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия" г.Ижевск, февраль 2000 г.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенные на 165 с. машинописного текста. В работу включены 60 рис., 12 табл., список литературы из 111 наименований и приложение (акты использования результатов работы).

Похожие диссертации на Планетарный преобразователь расхода для пневматических измерительных устройств