过程装备与控制工程 专业实验指导书 郑州大学化工实验中心 过程装备与控制工程实验室 2007年10月
过程装备与控制工程 专业实验指导书 郑州大学化工实验中心 过程装备与控制工程实验室 2007年10月
前言 化工过程机械专业是一个传统的工科专业，为国家的经济建设培养了许多优秀的专业 技术人才，为我国的石油化学工业的建设与发展作出了突出贡献。随着经济建设的发展及 工业结构的调整，对传统专业也进行调整与改革，从1998级起，全国化工过程机械”专 业改为“过程装备与控制工程°专业，并增设了有关控制方面的课程，以培养面向21世纪 的知识面广、创新能力强、综合素质高的大学生。 为实现“过程装备与控制工程专业的本科教学目的，培养“厚基础、宽专业、高素 质、高能力创新人才，对专业课程体系进行了构建，对专业实验进行了改造与建设，提 升了专业实验装备技术水平，构建了以“过程设备及控制系统”为专业特色的综合实验系 统，以全面培养学生的工程素养，提高学生科技创新能力。 过程装备与控制工程专业的实验装置，有两套多功能综合实验装置（内外压容器基本 实验综合装置，换热器多功能综合实验装置)与单台实验装置若干。 内外压容器基本实验综合实验项目有： (1)内压薄壁容器应力测定实验： (2)外压薄壁容器稳定性实验： (3)离心泵恒转速性能测定实验： (4)恒流量控制实验 (5)恒压力控制实验： (6)液位对象特征测定实验。 换热器多功能综合实验项目： (1)换热器壳体应力测定实验： (2)换热器管程和壳程压力降测定实验： (3)换热器换热性能实验： (4)流体传热系数测定实验 (5)离心泵恒转速性能测定实验： (6)恒压力控制实验： (7)恒流量控制实验 (8)换热器出口温度串级控制实验
前 言 化工过程机械专业是一个传统的工科专业，为国家的经济建设培养了许多优秀的专业 技术人才，为我国的石油化学工业的建设与发展作出了突出贡献。随着经济建设的发展及 工业结构的调整，对传统专业也进行调整与改革，从1998级起，全国“化工过程机械”专 业改为“过程装备与控制工程”专业，并增设了有关控制方面的课程，以培养面向21世纪 的知识面广、创新能力强、综合素质高的大学生。 为实现“过程装备与控制工程”专业的本科教学目的，培养“厚基础、宽专业、高素 质、高能力”创新人才，对专业课程体系进行了构建，对专业实验进行了改造与建设，提 升了专业实验装备技术水平，构建了以“过程设备及控制系统”为专业特色的综合实验系 统，以全面培养学生的工程素养，提高学生科技创新能力。 过程装备与控制工程专业的实验装置，有两套多功能综合实验装置（内外压容器基本 实验综合装置，换热器多功能综合实验装置）与单台实验装置若干。 内外压容器基本实验综合实验项目有： （1）内压薄壁容器应力测定实验； （2）外压薄壁容器稳定性实验； （3）离心泵恒转速性能测定实验； （4）恒流量控制实验； （5）恒压力控制实验； （6）液位对象特征测定实验。 换热器多功能综合实验项目： （1）换热器壳体应力测定实验； （2）换热器管程和壳程压力降测定实验； （3）换热器换热性能实验； （4）流体传热系数测定实验； （5）离心泵恒转速性能测定实验； （6）恒压力控制实验； （7）恒流量控制实验； （8）换热器出口温度串级控制实验。 1
通过本课程的实践教学环节，使学生加深对专业课程有关内容的理解与掌握，掌握专 业实验方法和一些的基本测试技术，提高学生的动手能力和工程实践能力，培养学生观察 问题、分析问题与解决问题的能力，从而全面提高和培养学生的科技创新与实践创新能力， 同时也培养学生的团结协作能力。 本课程的学习要求为：要求学生实验前预习，明确实验目的、实验原理、实验步骤与 方法，了解实验所使用的装置与仪器。在实验过程中，积极听实验指导教师的讲解，并主 动思考，实验操作积极主动，细细致认真，实验记录完整。实验后及时提交实验报告。对 实验报告的要求，根据每个实验的内容特点及有关要求来完成，做到认真规范，内容详实。 实验报告要求： 一，采用统一格式的封面： 二，实验报告按要求顺序装订： 三，每项实验报告内容，一般应包括一些内容： 1实验目的： 2.实验原理： 3.实验装置（要求绘出实验装置示意图，并对各部分进行说明）： 4.实验方法与步骤、实验数据（实验各种测定数据记录值，建议以表格的形式）： 5数据处理与分析（进行有关分析与计算，包括理论值与实验值的误差分析）： 6结果分析、讨论及建议。 参与本次实验讲义修订工作的主要教师有：刘利平、李洪亮、王定标、张循良、陈俊 英等，此外还有一些专业教师对本实验课程提出了一些建议，在此表示感谢。本书编写过 程中参阅的资料有：宋树波等主编《过程装备与控制工程专业实验》、贾高顺《化工机械 专业实验》、北京化工大学编写的《过程装备与控制工程专业多功能综合实验指导书》及 各种仪器说明书等。 编写时间仓促及编者水平有限，难免有不足和欠妥之处，恳请读者提出宝贵意见。 编者 2007年10月
通过本课程的实践教学环节，使学生加深对专业课程有关内容的理解与掌握，掌握专 业实验方法和一些的基本测试技术，提高学生的动手能力和工程实践能力，培养学生观察 问题、分析问题与解决问题的能力，从而全面提高和培养学生的科技创新与实践创新能力， 同时也培养学生的团结协作能力。 本课程的学习要求为：要求学生实验前预习，明确实验目的、实验原理、实验步骤与 方法，了解实验所使用的装置与仪器。在实验过程中，积极听实验指导教师的讲解，并主 动思考，实验操作积极主动，细细致认真，实验记录完整。实验后及时提交实验报告。对 实验报告的要求，根据每个实验的内容特点及有关要求来完成，做到认真规范，内容详实。 实验报告要求： 一，采用统一格式的封面； 二，实验报告按要求顺序装订； 三，每项实验报告内容，一般应包括一些内容： 1.实验目的； 2.实验原理； 3.实验装置（要求绘出实验装置示意图，并对各部分进行说明）； 4.实验方法与步骤、实验数据（实验各种测定数据记录值，建议以表格的形式）； 5.数据处理与分析（进行有关分析与计算，包括理论值与实验值的误差分析）； 6.结果分析、讨论及建议。 参与本次实验讲义修订工作的主要教师有：刘利平、李洪亮、王定标、张循良、陈俊 英等，此外还有一些专业教师对本实验课程提出了一些建议，在此表示感谢。本书编写过 程中参阅的资料有：宋树波等主编《过程装备与控制工程专业实验》、贾高顺《化工机械 专业实验》、北京化工大学编写的《过程装备与控制工程专业多功能综合实验指导书》及 各种仪器说明书等。 编写时间仓促及编者水平有限，难免有不足和欠妥之处，恳请读者提出宝贵意见。 编 者 2007年10月 2
目录 实验一内压薄壁容器应力测定 .4 实验二振动与隔振实验， 实验三超声波探伤 .14 实验四空气压缩机性能测定实验 22 实验五外压薄壁容器稳定性实验… 31 实验六恒压力控制实验 .34 实验七液位对象特征测定实验 .38 实验八换热器管程和壳程压力降测定实验..… .46 实验九换热器换热性能实验 …4………………小…………… .48 实验十流体传热系数测定实验79 3
目 录 实验一 内压薄壁容器应力测定…………………………………………………4 实验二 振动与隔振实验…………………………………………………………9 实验三 超声波探伤………………………………………………………………14 实验四 空气压缩机性能测定实验………………………………………………22 实验五 外压薄壁容器稳定性实验………………………………………………31 实验六 恒压力控制实验…………………………………………………………34 实验七 液位对象特征测定实验…………………………………………………38 实验八 换热器管程和壳程压力降测定实验……………………………………46 实验九 换热器换热性能实验……………………………………………………48 实验十 流体传热系数测定实验…………………………………………………79 3
实验一内压薄壁容器应力测定 一、实验目的 1.了解薄壁容器在内压的作用下，容器壳体、封头的应力分布情况： 2.验证薄壁容器应力计算的理论公式： 3.掌握应力电测法的实验操作技能，包括应变片粘贴、灵敏系数和横向效应系数的 测定，了解电阻应变仪等仪器的工作原理、使用方法，内压薄壁容器应力测量。 二、实验内容 对各种典型的顶盖、筒体及其不连续处的应力进行测试。顶盖可以是椭圆形、半球 形、锥形、平板等，可选其中的一、两种进行测定。 三、实验原理及方法 本实验是测定内压薄壁容器外壁上的应力，并与理论计算值进行比较，分析产生误 差的原因，然后对实验结果进行讨论。 1.实验前的准备 (1)了解测试对象的技术参数，包括几何尺寸、材料性能及机械性能指标。 (2)测点选择在容器外壁上给定的区域内选择测量点。 (3)布片方案由于本实验要测量的容器外表面均处于平面应力状态，而且两主应 力方向己知，故每测量点的布片数为两片，其方向分别为径向和周向。 (4)应变片桥接方式因容器是受单一载荷作用，而且是在室内进行测试，故采用同 一温度补偿片的半桥测量方式，并由预调平衡箱实现多点测量。 2.现场实验工作 (1)测点表面的打磨、划线和清洗脱脂处理： (2)应变片的粘结，应变片与连接线的焊接与固定 (3)应变片与应变仪的连接： (4)静态电阻应变仪、预调平衡箱的调整与操作： (5)容器加载测量，记录数据。 3.数据处理及应力计算 (1)原始测量数据整理 首先进行原始数据的整理，并进行系统修正误差计算。如进行灵敏系数K值的计算， 应变片横向效应的修正计算，连接导线电阻的修正计算，电阻应变片不符合标准值的修正 计算。上述这些计算，根据实际情况选用。 (2)应力计算公式 根据修正计算后的主应变，可计算出设备的主应力，应力计算公式为： -(+ (1-1) 4
一、实验目的 实验一 内压薄壁容器应力测定 1. 了解薄壁容器在内压的作用下，容器壳体、封头的应力分布情况； 2. 验证薄壁容器应力计算的理论公式； 3. 掌握应力电测法的实验操作技能，包括应变片粘贴、灵敏系数和横向效应系数的 测定，了解电阻应变仪等仪器的工作原理、使用方法，内压薄壁容器应力测量。 二、实验内容 对各种典型的顶盖、筒体及其不连续处的应力进行测试。顶盖可以是椭圆形、半球 形、锥形、平板等，可选其中的一、两种进行测定。 三、实验原理及方法 本实验是测定内压薄壁容器外壁上的应力，并与理论计算值进行比较，分析产生误 差的原因，然后对实验结果进行讨论。 1. 实验前的准备 （1）了解测试对象的技术参数，包括几何尺寸、材料性能及机械性能指标。 （2） 测点选择 在容器外壁上给定的区域内选择测量点。 （3） 布片方案 由于本实验要测量的容器外表面均处于平面应力状态，而且两主应 力方向已知，故每测量点的布片数为两片，其方向分别为径向和周向。 （4）应变片桥接方式 因容器是受单一载荷作用，而且是在室内进行测试，故采用同 一温度补偿片的半桥测量方式，并由预调平衡箱实现多点测量。 2. 现场实验工作 （1）测点表面的打磨、划线和清洗脱脂处理； （2）应变片的粘结，应变片与连接线的焊接与固定； （3）应变片与应变仪的连接； （4）静态电阻应变仪、预调平衡箱的调整与操作； （5）容器加载测量，记录数据。 3. 数据处理及应力计算 （1）原始测量数据整理 首先进行原始数据的整理，并进行系统修正误差计算。如进行灵敏系数K值的计算， 应变片横向效应的修正计算，连接导线电阻的修正计算，电阻应变片不符合标准值的修正 计算。上述这些计算，根据实际情况选用。 （2） 应力计算公式 根据修正计算后的主应变，可计算出设备的主应力，应力计算公式为： E 12 4 （1-1）
E 「(+ Π (1-2) (3)测量误差计算 =10x2 根据压力容器理论，分别计算各部分的理论应力值，并计算其相对误差： 口f=口数100% (1-3) 四、实验装置 实验装置如图1-1所季。⑦ 图11内压容器应力测定实验装置 1一45℃锥形封头（内径400mm,厚度3.55mm)；2-平盖（直径400mm,厚度21mm): 3标准椭圆形封头（内径400mm,厚度4.78mm):4圆形筒体（内径400mm,厚度 4.78mm）: 5一标准蝶形封头（内径400mm,厚度4.78mm):6-圆筒体（内径158mm,厚度2.5mm) 实验中所用设备的材料均为碳钢。 实验中所用的仪器主要有：静态电阻应变仪、欧兆表以及帖片工具等。 五、实验步骤 1.贴应变片。根据选择的测点和布片方案，进行表面打磨、划线定位，清洗表面脱脂。 粘结应变片，并对其进行固定及防护等。 2.检查贴好的应变片质量。用欧兆表（即摇表）检查应变片电阻丝与金属工件表面之 间的绝缘度。其绝缘电阻不得低于100MQ。 3.连线。用相同长度与相同型号的导线，连接应变片与静态应变仪，导线进行固定
E （3） 测量误差计算 12 （1-2） 根据压力容器理论，分别计算各部分的理论应力值，并计算其相对误差； 理 100% 四、 实验装置 实验装置如图1-1所示。 理 （1-3） 图1-1 内压容器应力测定实验装置 1—45℃锥形封头（内径400mm，厚度3.55mm）； 2—平盖（直径400mm，厚度21mm）； 3—标准椭圆形封头（内径400mm，厚度4.78mm）； 4—圆形筒体（内径400mm，厚度 4.78mm）； 5—标准蝶形封头（内径400mm，厚度4.78mm）； 6—圆筒体（内径158mm，厚度2.5mm） 实验中所用设备的材料均为碳钢。 实验中所用的仪器主要有：静态电阻应变仪、欧兆表以及帖片工具等。 五、实验步骤 1. 贴应变片。根据选择的测点和布片方案，进行表面打磨、划线定位，清洗表面脱脂， 粘结应变片，并对其进行固定及防护等。 2. 检查贴好的应变片质量。用欧兆表（即摇表）检查应变片电阻丝与金属工件表面之 间的绝缘度。其绝缘电阻不得低于100MΩ。 3. 连线。用相同长度与相同型号的导线，连接应变片与静态应变仪，导线进行固定
静态应变仪上连线方式按照"单臂"连接的方式。经指导老师同意后，接通应变仪电源，预 热半小时左右。 4.检查调整静态应变仪各测点的灵敏度系数K值。 5.加压测量。关闭有关阀门，对被测容器利用试压泵进行加压至0.1Mpa,测定各测量 点的应变值读数。 6.按步骤4，依次进行加压至0.2MPa、0.3MPa和0.4MPa,测定各种载荷下的应变值， 在对实验容器每次进行加载时，应注意卸载后，再加载，以便消除应变片初受载荷的永久 变形，使滞后误差趋于稳定。 7.测量结束后，系统卸载。 六、实验报告内容要求 1.容器测点位置分布图： 2.各种载荷下的时实际测量的应变读数： 3.根据测试条件进行系统误差的修正计算 4.各测点应力值的计算： 5.用压力容器理论计算各测点的应力理论值： 6.测量值的误差计算： 7.实验结果讨论（主要为产生误差的原因分析）。 七、C-14-20型数字静态应变仪使用说明 CM-1A-20型数字静态应变仪北戴河电子仪器厂CM系列静态应变仪的一种，它主要用 于实验应力分析及静力强度研究中测量结构及材料任意点变形的应力分析，其主要特点 是：测量点数多，操作简单，携带方便，可进行单臂、半桥或全桥测量，K值连续可调， 是应力测试的仪器。配用相应的传感器，可测力、压力、扭矩、位移等物理量。 1.结构与工作原理 CM-1A-20数字静态应变仪由测量桥，放大器，滤波器，A/D,单片机，数字显示， 电源等部分组成。其原理方框图如下： 标定 测电桥一→一放大器一有源滤波器 儿数字显示 电压变换器一电源 模拟出→AD特热器 2.主要技术指标 测量范围：0-~19000ue:分辨率：1μe:基本误差：测量值的±0.2%±2个字：稳定性 6
静态应变仪上连线方式按照“单臂”连接的方式。经指导老师同意后，接通应变仪电源，预 热半小时左右。 4. 检查调整静态应变仪各测点的灵敏度系数K值。 5. 加压测量。关闭有关阀门，对被测容器利用试压泵进行加压至0.1Mpa，测定各测量 点的应变值读数。 6. 按步骤4，依次进行加压至0.2MPa、0.3MPa和0.4MPa，测定各种载荷下的应变值。 在对实验容器每次进行加载时，应注意卸载后，再加载，以便消除应变片初受载荷的永久 变形，使滞后误差趋于稳定。 7. 测量结束后，系统卸载。 六、实验报告内容要求 1. 容器测点位置分布图； 2. 各种载荷下的时实际测量的应变读数； 3. 根据测试条件进行系统误差的修正计算； 4. 各测点应力值的计算； 5. 用压力容器理论计算各测点的应力理论值； 6. 测量值的误差计算； 7. 实验结果讨论（主要为产生误差的原因分析）。 七、CM-1A-20型数字静态应变仪使用说明 CM-1A-20型数字静态应变仪北戴河电子仪器厂CM系列静态应变仪的一 种，它主要用 于实验应力分析及静力强度研究中测量结构及材料任意点变形的应力分析，其主要特点 是：测量点数多，操作简单，携带方便，可进行单臂、半桥或全桥测量，K值连续可调， 是应力测试的仪器。配用相应的传感器，可测力、压力、扭矩、位移等物理量。 1. 结构与工作原理 CM-1A-20数字静态应变仪由测量桥，放大器，滤波器，A／D，单片机，数字显示， 电源等部分组成。其原理方框图如下： 2. 主要技术指标 测量范围：0-~19000με；分辨率：1με；基本误差：测量值的±0.2％±2个字；稳定性： 6
A:零点漂移<±4μe/4h:温度漂移<±1μe/C;灵敏度变化：测量值的±0.1%±2个字；应 变系数：K值可调范围为0.5-9.9；主机可测点数：20点；预调平衡范围：约+19000μue:适 调应变电阻值范围：120-1K2:可方便的进行单臂、半桥、全桥测量：桥压：2V；电源： AC220V±10% 50Hz:工作环境：0°C~40°C相对湿度30%-85%：外型尺寸：330mm(D) <370mm(W)×170mm(H) 3.具体使用说明 本仪器共20点，单臂时10点一个公共补偿。在确定采用那种测量方法（单臂测量、半 桥测量、全桥测量)后进行连线，具体要求是： ①单臂测量的联接：顶部面板的变换器（单臂）插头插好：补偿接线端子的Ao与Do 之间连接补偿应变片，10个点的A、B间接测量应变片。 ②半桥测量的联接：顶部面板的变换器（半桥）插头插好，10个点的A、B间与B、C 间接测量应变片。 ③全桥测量的联接：顶部面板的变换器插头拔下。10个点的A点接桥路的电压正极， C点接桥路电压的负极、B点和D点接桥路输出的正极和负极。 4.按键功能及使用 面板图及各按键功能如下： 按一次“总清键，是对各测点自动进行清零。 按一次复零键，是对面板上正显示的测点进行清零。 按一次“巡检键，是对各测点自动循环一次进行测量。 按一次打印键，是对巡检测量的值通知微型打印机打印数据。打印步骤：接通仪 器后面板打印机电源开关，前面板打印机灯亮，巡检、打印出纸停止后，按打印机面板SEL 键，灯灭后按LF键一下，打印纸上面的数据全部出来后，再按LF键一下，按SEL” 键灯亮后等待下一次打印。 测量键是一个双功能键，开机后数字表显示测点号及其初始应变值，按一次该键 数字表显示测点号及K值（应变值与K值显示最显著的差别是应变值无小数点，K值显示是 2.000左右的数值)。 7
A：零点漂移<±4με／4h；温度漂移≤±1με／C；灵敏度变化：测量值的±0.1％±2个字；应 变系数：K值可调范围为0.5-9.9；主机可测点数：20点；预调平衡范围：约+19000με；适 调应变电阻值范围：120~1KΩ；可方便的进行单臂、半桥、全桥测量；桥压：2VDc；电源： AC220V±10％ 50Hz；工作环境：0º C～40º C相对湿度30％~85％；外型尺寸：330mm(D) ×370mm(W) ×170mm(H) 3. 具体使用说明 本仪器共20点，单臂时10点一个公共补偿。在确定采用那种测量方法(单臂测量、半 桥测量、全桥测量)后进行连线，具体要求是： ① 单臂测量的联接：顶部面板的“变换器(单臂)”插头插好；补偿接线端子的Ao与Do 之间连接补偿应变片，10个点的A、B间接测量应变片。 ② 半桥测量的联接：顶部面板的“变换器(半桥)”插头插好，10个点的A、B间与B、C 间接测量应变片。 ③ 全桥测量的联接：顶部面板的“变换器”插头拔下。10个点的A点接桥路的电压正极， C点接桥路电压的负极、B点和D点接桥路输出的正极和负极。 4. 按键功能及使用 面板图及各按键功能如下： 按一次“总清”键，是对各测点自动进行清零。 按一次“复零”键，是对面板上正显示的测点进行清零。 按一次“巡检”键，是对各测点自动循环一次进行测量。 按一次“打印”键，是对巡检测量的值通知微型打印机打印数据。打印步骤：接通仪 器后面板打印机电源开关，前面板打印机灯亮，巡检、打印出纸停止后，按打印机面板“SEL” 键，灯灭 后按“LF”键一下，打印纸上面的数据全部出来后，再按“LF”键一下，按“SEL” 键灯亮后等待下一次打印。 “测量”键是一个双功能键，开机后数字表显示测点号及其初始应变值，按一次该键 数字表显示测点号及K值(应变值与K值显示最显著的差别是应变值无小数点，K值显示是 2.000左右的数值)。 7
P/K增”和P/K减两个功能健与“测量”键配合使用，来调节测点、K值大 小设置，例如，若测量点P”显示为01”，按一下“测量键，显示第1点K值为2.000 而实际使用的应变片K值是2.180，这时按P/K增键不放，K值将以0.001增量增长，为 了力口快调节速度，在增长5个数值后，K值将以0.005增量增长，增长5个数值后，K值将 以0.010增量增长，数据直至接近显示2.180后，松开p/K增”键一下，再按P/K增 或P/K减键微调节K值到显示2.180为止。按一下测量键后K值可永久保存。 5.测量 连线接好后打开电源，仪器进行自检，8位数码管发亮，数字面板表左部1~2点显示 测点点数P,第3点显示正负号，第4~8点显示应变值或K值（仪器的应变片灵敏度系数）。 预热半小时，检查每个测量点初始不平衡值，如是较小不平衡数值时，表示此点连接正确。 出现大的不平衡数值时，应查明应变片或导线是否断、短路或其他异常情况，根据具体情 况排除故障。经此检查正确后按“总清键进行清零。清零后给测件加载，加载完成后按 “巡检键，仪器以每秒约1点的速率进行测量，可按打印键打印出数据，也可按甲/ K增和P/K减键从数字表读数。 6.应变式传感器与本仪器的配合使用举例 例如压力传感器与本仪器的配合使用：第一次使用前应进行一次标定，把传感器的标 压输入端的两条线接往CM1A静态应变仪的某一点（如第10点）的A、C端，传感器的电压输 出端的两条线接往这一点的B、D端。将表头调到显示第10点的数值，按“复零键后， 用标准压力机给出一标准力，如20KN,查看第10点显示的数据比标准力值大还是小，如 果大于标准力，按照调节K值的方法调大K值，如果小于标准力，调小K值，按测量键 返回到显示应变值状态查看数据，如未达到标准值，重新调整K值。通过对K值的几次修 改直至数字表头上第10点的显示值与标准值相同后，此时第10点的K值就是对应此传感器 的专用系数。实际测量时先将第10点复零，给传感器一定压力后，第10点的显示值即是传 感器所受压力值。 7.使用注意事项 (1)请用户在使用本仪器前要仔细阅读使用说明书，避免连线和操作错误，给测量带 来困难。 (2)仪器应尽可能在0℃~40℃的温度环境中使用，避免阳光强烈照射。 (3)避免在高温度条件下使用，并尽量远离磁场源（电机，大变压器），使仪器少受干 扰。 (4)要求测量片与温度补偿片的阻值尽量选用一致，所用的连接导线为屏蔽电缆，线 径和长度相同，这样便于桥路平衡及减少干扰。 (5)测量片与补偿片不受阳光曝晒、高温辐射的影响，补偿片应贴在与试件相同的材 料上，与测量片保持同样的温度，应变片对地绝缘电阻应在50OM2以上。 8
“P／K增”和“P／K减”两个功能键与“测量”键配合使用，来调节测点、K值大 小设置，例如，若“测量点P”显示为“01”，按一下“测量”键，显示第1点K值为2.000， 而实际使用的应变片K值是2.180，这时按“P／K增”键不放，K值将以0.001增量增长，为 了力口快调节速度，在增长5个数值后，K值将以0.005增量增长，增长5个数值后，K值将 以0.010增量增长…，数据直至接近显示2.180后，松开“P／K增”键一下，再按“P／K增” 或“P／K减”键微调节K值到显示2.180为止。按一下“测量”键后K值可永久保存。 5. 测量 连线接好后打开电源，仪器进行自检，8位数码管发亮，数字面板表左部1～2点显示 测点点数P，第3点显示正负号，第4～8点显示应变值或K值(仪器的应变片灵敏度系数)。 预热半小时，检查每个测量点初始不平衡值，如是较小不平衡数值时，表示此点连接正确。 出现大的不平衡数值时，应查明应变片或导线是否断、短路或其他异常情况，根据具体情 况排除故障。经此检查正确后按“总清”键进行清零。清零后给测件加载，加载完成后按 “巡检”键，仪器以每秒约1点的速率进行测量，可按“打印”键打印出数据，也可按“P／ K增”和“P／K减”键从数字表读数。 6. 应变式传感器与本仪器的配合使用举例 例如压力传感器与本仪器的配合使用：第一次使用前应进行一次标定，把传感器的桥 压输入端的两条线接往CM-1A静态应变仪的某一点(如第10点)的A、C端，传感器的电压输 出端的两条线接往这一点的B、D端。将表头调到显示第10点的数值，按“复零”键后， 用标准压力机给出一标准力，如20KN，查看第10点显示的数据比标准力值大还是小，如 果大于标准力，按照调节K值的方法调大K值，如果小于标准力，调小K值，按“测量”键 返回到显示应变值状态查看数据，如未达到标准值，重新调整K值。通过对K值的几次修 改直至数字表头上第10点的显示值与标准值相同后，此时第10点的K值就是对应此传感器 的专用系数。实际测量时先将第10点复零，给传感器一定压力后，第10点的显示值即是传 感器所受压力值。 7. 使用注意事项 （1）请用户在使用本仪器前要仔细阅读使用说明书，避免连线和操作错误，给测量带 来困难。 （2）仪器应尽可能在0℃～40℃的温度环境中使用，避免阳光强烈照射。 （3）避免在高温度条件下使用，并尽量远离磁场源(电机，大变压器)，使仪器少受干 扰。 （4）要求测量片与温度补偿片的阻值尽量选用一致，所用的连接导线为屏蔽电缆，线 径和长度相同，这样便于桥路平衡及减少干扰。 （5）测量片与补偿片不受阳光曝晒、高温辐射的影响，补偿片应贴在与试件相同的材 料上，与测量片保持同样的温度，应变片对地绝缘电阻应在500MΩ以上。 8
实验二振动与隔振实验 一、实验目的 1.分析振动产生的原因及其危害，消除或减弱振动经常采用的方法： 2.分析螺旋弹簧的隔振原理，了解弹簧减振器的作用： 3.测定振动设备不平衡离心力传给基础的力，学握测定方法 4.掌握实验测试系统的组成及各种仪器的原理和使用方法。 二、实验原理 一般机器振动的原因，主要是由于转子质量的不平衡所产生的不平衡离心力所致。在 通常的情况下，机器的振动有害。强烈的振动将产生噪声污染和有损于建筑物的动载荷， 影响机器设备的使用寿命和工作性能，严重时使零件失效，甚至造成破坏与事故，因此应 防止和减弱振动。 消除振动的措施有：消除振源、避开共振区，增加阻尼、隔振等。对于高速旋转的机 器部件，必须分别做静、动平衡检验，并且应在结构的设计、零部件的加工检验、设备的 装配、安装等环节，都要考虑防振问颗。 本实验是采用螺旋弹簧减振结构，振体（机器与底板）质量为m通过弹簧变形而把力 传给基础，故基础的受力R=KX,其最大值为： R-=KX. (2-1) 式中：K一弹簧的刚度系数： X一弹簧的振幅。 . 1dL1) 又知： l (2-2) 式中：1一工作机角速度，1sec: 一该系统固有的自振频率，lsec: m，其中，K为弹簧的刚度系 数，Nm:m为振动体的质量，kg。 P一不平衡离心力，N: P=m下，其中，"。为偏心质量载荷，kg e为偏心距离，m:1为工作 机角速度，l/sec。 隔振弹簧的选用原则： (1)当弹簧很硬时，其1很大，从而使1一0，Rmx0P.,这时基础受力最大，隔 振器不起作用。 9
一、实验目的 实验二 振动与隔振实验 1. 分析振动产生的原因及其危害，消除或减弱振动经常采用的方法； 2. 分析螺旋弹簧的隔振原理，了解弹簧减振器的作用； 3. 测定振动设备不平衡离心力传给基础的力，掌握测定方法； 4. 掌握实验测试系统的组成及各种仪器的原理和使用方法。 二、 实验原理 一般机器振动的原因，主要是由于转子质量的不平衡所产生的不平衡离心力所致。在 通常的情况下，机器的振动有害。强烈的振动将产生噪声污染和有损于建筑物的动载荷， 影响机器设备的使用寿命和工作性能，严重时使零件失效，甚至造成破坏与事故，因此应 防止和减弱振动。 消除振动的措施有：消除振源、避开共振区，增加阻尼、隔振等。对于高速旋转的机 器部件，必须分别做静、动平衡检验，并且应在结构的设计、零部件的加工检验、设备的 装配、安装等环节，都要考虑防振问题。 本实验是采用螺旋弹簧减振结构，振体（机器与底板）质量为m通过弹簧变形而把力 传给基础，故基础的受力R=KX，其最大值为： RmaxKXo 式中： K —弹簧的刚度系数； Xo— 弹簧的振幅。 （2-1） R max Po 2 又知： 1 o （2-2） 式中： — 工作机角速度，1/sec； o— 该系统固有的自振频率，1/sec； 数，N/m；m为振动体的质量，kg。 Po— 不平衡离心力，N； o K m ， 其中， K 为弹簧的刚度系 Pom偏 e 2，其中，m 偏 为偏心质量载荷，kg； e 为偏心距离，m； 为工作 机角速度，1/sec。 隔振弹簧的选用原则： （1）当弹簧很硬时，其 o很大，从而使 o→ 0， R max Po，这时基础受力最大，隔 振器不起作用。 9