5.2. Основные теоретические полпжения

Работа пружинных манометров основана на уравновешивании давления измеряемой среды силой, возникающей при упругой деформации пружины. Наибольшее распространение имеют технические пружинные манометры с одновитковой трубчатой пружинной (рис. 5.1). Среда, давление которой измеряется, через канал в штуцере, подается во внутреннюю полость пружины 2. Конец пружины, соединенный со штуцером, неподвижен, а другой, запаянный, свободен и соединен с указательной системой 3.

Обозначим параметры пружины: r₁ – радиус внутренней образующей пружины, r₂ – наружной, b – малая ось эллипса, α – угол закручивания пружины (центральный угол).

Если увеличить давление в пружине, то параметры эти изменятся и будут: , , , . Длина дуги окружности равна rα. Длины внутренней и наружной образующих от изменения положения свободного конца пружины не изменяются,

и

(45)

так как r₁ – r₂ = b и – = b, то из (45) следует:

(46)

С ростом давления малая ось эллипса пружины b увеличивается, т.е. , но тгда , т.е. при увеличении давления среды трубчатая пружина уменьшает свою кривизну, раскручиваясь.

Пусть , , , тогда уравнение (46) будет иметь вид

,

откуда

(47)

Рис. 5.1

Таким образом, изменение угла раскручивания одновитковой трубчатой пружины пропорционально начальному углу закручивания, деформации малой оси эллипса трубки и обратно пропорционально малой оси после раскручива­ния пружины.

Шкала пружинного манометра равномерная, так как пружина работает в зоне пропорциональности между напряжением и деформацией. Классы точно­сти пружинных технических манометров: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4.

Для поверки манометров применяют образцовые грузопоршневые мано­метры (класс точности 0,2 или 0,05 по ГОСТ 8291—94) или образцовые пру­жинные манометры по ГОСТ 6521—94. Рабочей жидкостью, применяемой для поверки манометров по образцовым пружинным манометрам при давлении до 60 МПа (600 кгс/см²), должно быть трансформаторное масло по ГОСТ 10121-96.