6-лаборатория иши суюқликли босим ўлчаш асбоблари

6-ЛАБОРАТОРИЯ ИШИ
СУЮҚЛИКЛИ БОСИМ ЎЛЧАШ АСБОБЛАРИ
Ишдан мақсад

U-симон босим ўлчаш асбобини ишлашини ўрганиш.

Звенолар коэффициентлари k₁, k₄ ва k₅ ларни ўзгартириб манометрни кучайтириш коэффициентларини ва вақт доимийсини ўзгартиришни ўрганиш

Асосий қисм
U- симон босим ўлчаш асбоби(икки найчали манометр). Босим ўлчайдиган суюқлик манометрлари ўзининг тузилиши нуқтаи назаридан энг содда ўлчаш асбобларига киради.

Бу асбобларнинг ишлаш принципи ўлчанаётган ортиқча босимнинг суюқлик устуни ҳисобига, яъни, гидростатик босим ҳисобига ҳосил бўладиган босим билан мутаносиб бўлишига асосланади.

Маълумки, ишлаб чиқариш жараёнларида ҳар доим икки хил босим билан иш кўрилади: 1) атмосфера босими Р_атм бизга боғлиқ бўлмаган табиий босим; 2) сунъий ҳосил қилинадиган босим. Бу босим техникада абсолют босим Р_абс деб юритилади.


1 - расм. U-симон, икки трубкали суюқлик манометри
Бу тушунтириш умуман ҳусусий хол бўлиб, аслида ўлчанаётган ортиқча босим ҳисобига ҳосил бўладиган куч билан гидростатик босим ҳисобига ҳосил бўладиган кучлар мутаносиблигига асосланади, яъни, тенглама қуйидаги кўринишида бўлади:
(1)
бу ерда S – U симон найчанинг кўндаланг кесим юзаси;

- найчага солинган суюқлик зичлиги;

H=h₁+h₂ - найчада ҳосил бўладиган суюқлик баландлиги.

Агар юза S га тенгламани икки томонини ҳам бўлиб юборсак, у ҳолда:

(2)

ундан

(3)
Агар суюқлик устида бошқа суюқлик бўлса,

у ҳолда

(4)
тенгламасидан фойдланилади.

Ортиқча босим P_ор бирор сабабга кўра ўзгарса унда чап тирсакда суюқликка таъсир этувчи куч N₁=P_op*S ҳосил бўлади, унда суюқлик, N₁ куч ҳисобига ўнг томонга сурилиб, чап тирсакда суюқлик баландлиги h_1-га тушади, ўнг тирсакда эса h₂ баландликка кўтарилади.

Суюқликнинг умумий сатхини сурилиши

H=h₁+h₂ бўлади. (5)

Бир найчали манометр (косали манометр). Бир найчали манометр U- симон манометрни бир тури бўлиб, (4-расм) биринчи найча ўрнида кенг идиш (коса) ишлатилади. Худди U- симон манометр сингари ортиқча босим ҳисобига косадаги суюқлик сатҳи h₁-га пасайиб, найчадаги сатҳ h₂ –га ошади. Бир найчали манометр учун қуйидаги тенгламалар ўринлидир:

2-расм. Бир найчали манометр.
h₁*F=h₂*f , (6)

бундан _. (7)

Манометрдаги суюқликни ҳақиқий баландлиги Н
(8)
га тенг, унда ортиқча босим
. (9)
Агар коса устида суюқлик бўлса, унда Р_орт = (ρ - ρ₁)*g*h₂ (10)
Аниқликни ошириш учун

f/F ≤ 1/400 (11)
олинади.

Унда - ни эътиборга олмаса ҳам бўлади

Р_орт = ρ*g*h₂ (12)

Амалда бундай манометрлар 0.156 МПа (2 кГк/см­­­­) дан ошмайдиган босимларни ўлчашда ишлатилади.

Микроманометрлар. Жуда кичик босимларни ўлчаш учун оғма найчали микроманометрлар ишлатилади (3 - расм).

5-расм Микроманометр

3-расм. Микроманометр.
Найча оғма вазиятда бўлгани сабабли ўлчанаётган босимни мувофиқлаштирадиган суюқлик устуни узунлиги қуйидаги формула билан ифодаланади:

(13)
ёки

(14)
Бу асбоблар 160-1000 Па чегарадаги босимларни ўлчашда ишлатилади, уларни хатоси % дан ошмайди. Юқорида келтирилган принципда ишлайдиган қалқовичли, қўнғироқли ва ҳалқали манометрлар ҳам учрайди
Ишни бажариш тартиби
Структур схемасини кўрайлик:


4- расм. Суюқлик манометрини структура схемаси
1,4,5- кучайтириш звенолари; 3- интегралаш звеноси; 2- солиштириш элементи.

Чап тирсакдаги N₁ куч cуюқликни суриб, ўнг тирсакда ҳосил бўладиган гидростатик куч билан солиштириб туради, токи улар бир-бирига тенглашгунча, демак ишлаш принципи U-симон идишда кучларни мувозанатлашишига асослданади.

Суюқлик манометрини ишлаш принципини соддароқ қуйидаги кўринишда ифодалаймиз. Бу ерда иккита занжир ифодалаган, яъни:
- тўђри занжир, кириш сигнали Р_ор , чиқиш сигнали _— Н;
- тескари занжир, кириш сигнали – Н, чиқиш сигнали <sub>— Nг.

Ишлаш схемаси</sub>


Суюқлик манометрини ташкил этувчи турли типик звеноларни тенгламалари:
N₁ = Р орт *S; (15)
ΔТ = Т ₁ - Т гж (16)
Н = (1.Т) ∫ ΔТ ве; (17)
Р _г =ρ*п*Рж (18)
N _г =Р _г*S = ρ*g*H* S; (19)
Суюқлик манометрини ишлаши суюқликка таъсир этаётган кучларни компенсацияланишига асосланади. Чап тирсакда хосил бўлаётган N₁ куч ўлчанаётган ортиқча босимга пропорционал, ўнг тирсакдаги куч эса иккала тирсакларда суюқлик сатхларни ўзгариши хисобига гидростатик босим хосил қилаётган гидростатик куч N_г –ни белгиловчи сатх га пропорционалдир, демак, N₁ = N_Г . Манометрни ишлаш принципи кучларни компенсациялашига, мувозанатланишига, бир-бирига тенглашишига асосланади. Структуа схемадан кўриниб турибдики, суюқликли манометр мураккаб қурилмага тегишли, чунки уни таркибида 3 та кучайтириш (1,4,5) звенолари, 1 та интеграл (3) звеноси ва 1 та солиштириш элементлари бор. Звенолар ўзаро кетма-кет ва қарама-қарши параллел уланганлар, яъни, манометр аралаш уланишга эга бўлган мураккаб қурилма экан. Структура схемадан манометрни узатиш функциясини топамиз:

Бунинг учун аввал 3,4,5 звенолар учун

W₁(p)= (20)
Манометрни умумий узатиш функцияси
W(p)= = (21)
га тенг бўлади.

бу ерда k- ўзгартириш коэффициенти, Т- вақт доимийси.

Демак, манометр биринчи тартибли нодаврий звено экан.

Уни ўзгартириш (кучайтириш) коэффициенти

(22)
га тенг. Формуладан кўриниб турибдики, коэффицентни ўзгартириш учун ни ўзгартириш керак, яъни, найчага симоб ўрнига спирт қуйилса унда кучайтириш коэффициенти ошади, k зичликка тескари пропорционал экан. Вақт доимийси Т эса

(23)

га тенг. Вақт доимийси ўзгарса ҳам s ўзгарса ҳам ўзгаради. Вақт Т ҳам зичликка ва найча кўндаланг кесим юзасига тескари пропорционал экан.

Манометрни статик характеристикасини (10) формуладан топсак
Н = 1 / (ρ*g)*Р₁ (24)
бўлади.

Манометрни динамик характеристикаси 12 формкула билан ифодаланади, дифференциал тенгламаси эса қуйидагича ёзила:

ТdН/dt + Н = К*Р₁ (25)

Ишни бажаришга топшириқ
Дастурий пакетлар “MATLAB” ва “Simulink” дан фойдаланиб манометрни 3-расмда келтирилган структура схемасини йиғинг


5-расм. Манометрни структура схемаси

1,4,5-кучайтириш звеноси

2- солиштириш элементи

3- интеграл звено

Кириш сигналини бериш учун генератор 6- ни ва индикатор 7-ни ўланг.

Бунинг учун :

1. 
   “Matlab” пакетидаги “Simulink” га кирамиз;
   
2. 
   “Simulink”да янги бўш ойна очамиз;
   
3. 
   Керакли звеноларни бўш ойнага маълумотлар базасидан олиб ўтамиз;
   
4. 
   Ҳар бир звенода манометрни конструктив ўлчамларидан келиб чиқиб тегишли ўз коэффициентларини ўрнатамиз. Бунинг учун, звенога кириб, коэффициентлар ўзгартирилади;
   
5. 
   Манометрни ишлаш принципига кўра звеноларни ўзаро бир-бирлари билан улаймиз;
   
6. 
   Генератор ёрдамида манометр киришида турли таъсир этувчи сигналларни амалга оширамиз (поғонали, дельта, синусоидал);
   
7. 
   Схемани чиқишини индикаторга улаймиз (чиқишдаги динамик ўзгаришларни кўриш мақсадида);
   
8. 
   Структура схемани, пуск тугмачасини босиб ишга туширамиз;
   
9. 
   Кириш сигнали таъсирида манометрдаги суюқлик маълум баландликка экспонента бўйича кўтарилади, уни индикатор ёрдамида график кўринишида кўрамиз.
   

Назорат саволлари

1. 
   Суюқлик манометрларини ишлаш схемасини келтиринг ва қисқача ишлашини ёзиб тушунтиринг;
   
2. 
   Манометрни структура схемасини келтиринг;
   
3. 
   Структура схемаси асосида топилган узатиш функциясини ва дифференциал тенгламасини келтиринг;
   
4. 
   Кучайтириш коэффициенти ва вақт доимийси тенгламасини келтиринг, уларни қайси катталикларга бођлиқлигини ёзиб тушунтиринг.
   
5. 
   Манометрни қайси типик звенога тааллуқли тўғрисида фикрингизни билдиринг