Центробежный датчик угловой скорости

Центробежный датчик угловой скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦБНТРОБЕЖШЙ ДАТЧИК УГЛОВО СКОРОСТИ, содержащий выполненный из немагнитного материала и собсно установленный на валу то роидальный корпус, заполненный фещюмагнитным порошком, и индукционную катушку с разомкнутым магнитопроводом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в нем более удаленная от оси вращения стенка тороидального корпуса выполнена упругой , а стенки, перпендикулярные оси вращения, соединены внутри тороидального корпуса с серединой стенки , ближайшей к оси вращения, упругими герметичными перегородками, разделяющими тороидальный корпус на три полости/ одна из которых более удаленная от оси вращения, герметична и заполнена ферромагнитным порошком , а две другие сообщены с атмос- § ферой..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(50 G 05 D 13/18

ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHI4 (21) 3529483/18-24 (22) 28 ° 12.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) -Д.Д.Добровольский и A.Ñ.Kñåíîфонтов (71) Северо-Западный заочный поли технический институт (53) 531.767(088.8) (56) 1. Авторское свидетельства СССР

9 408283, кл.-G 05 D 13/02, 1972 °

2. Авторское свидетельство СССР

В 474794, кл. G D 13/18., 1975 (прототип). (54)(57) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДАТЧИК УДАЛОВОЙ . СКОРОСТИ, содержащий выполненный из немагнитного материала и соосно . установленный на валу тороидальный корпус, заполненный ферромагнитным.

„„SU„„1083164 А порошком, и индукционную катушку с разомкнутым магнитопроводом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в нем более удаленная от оси вращения стенка тороидального корпуса выполнена упру- гой, а стенки, перпендикулярные оси вращения, соединены внутри тороидального корпуса с серединой стенки, ближайшей к оси вращения, упругими герметичными перегородками, разделяющими тороидальный корпус на три полости, одна иэ которых, более удаленная от оси вращения, герметична -и заполнена ферромагнитным порошком, а две другие сообщены с атмосферой.

1083164

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано в системах регулирования скорости вращения коленчатого вала дизельного двигателя.

Известен центробежный датчик угловой скорости, содержащий электрическую контактную пару, которая при превышении скорости замыкается токопроводящим инерционным элементом под действием центробежных сил 1 .

Недостаток укаэанного датчика— необходимость снятия показаний дат.чика с вращающейся части контролируемого объекта.

Наиболее близ им к предлагаемому 35 по технической сущности является центробежный датчик угловой скорости, содержащий выполненный нз немагнитного материала и соосно установленный на валу корпус, частично заполненный ферромагнитным порошком, и индукционную катушку с разомкнутым магнитопроводом, причем внутренняя поверхность корпуса снабжена выступами. При вращении корпуса этого датчика имеющийся в нем порошок захватывается выступами внутренней поверхности корпуса и под действием центробежными сил удерживается во ,впадинах между ними, образуя сплошное кольцо. Через образованный таким образом кольцевой магнитопровод замыкается магнитный поток катушки.

Полное сопротивление катушки увеличивается за счет увеличения индуктивного сопротивления, и ток в цепи катушки резко уменьшается. Это уменьшение тока используется для контроля превышения скорости С23, Недостатками известного датчика язляются низкая точность, узкий 40 диапазон контролируемых скоростей, а также зависимость его работы от ориентации в гравитационном поле.

Низкая точность обусловлена не- 4 равномерным заполнением ячеек ферромагнитным порошком вследствие поочередного эачерпывания порошка выступами. Это требует усреднения информации о скорости за целый оборот.

Таким образом, контролирование скорости вращения объекта с применением известного датчика возможно лишь с точностью до одного оборота.

Узкий диапазон контролируемых скоростей обусловлен тем, что при малых оборотах, когда центробежная сила невелика,,ферромагнитный порошок в основном сосредотачивается, пересыпаясь на боковой поверхности цилиндра, в нижней его части. 60

Увлекаемый выступами цилиндра ферромагнитный порошок высыпается вйиз в процессе вращений до тех пор, пока sec порошка не будет уравнове-. шен центробежной силой. До этого магнитный поток индукционной катушки не замыкается и информация об изменении скорости не может быть получена. При дальнейшем увеличении числа оборотов центробежная сила становится достаточной для удержания части ферромагнитного порошка, распределенного по внутреннему периметру цилиндра. Еще большее увеличение скорости вращения влечет за собой увеличение толщины слоя пЬрошка, распределенного по периметру, вплоть до момента, когда он не распределится весь, образовав внутри корпуса ферромагнитное кольцо.

С этого момента дальнейшее изменение тока в индукционной катушке, вызываемое увеличением скорости вращения, прекращается, а следовательно, прекращается и выдача информации °

Зависимость работы датчика от ориентации его в гравитационном поле объясняется тем, что действие его основано на взаимодействии центробежных сил и сил гравитации. Поэтому для его правильной работы нужно наличие гравитационного поля и необходима определенная пространственная ориентация устройства относительно этого поля.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в центробежном датчике угловой скорости, содержащем выполненный из немагнитного материала и соосно установленный на валу тороидальный корпус, заполненный ферромагнитным порошком, и индукционную катушку с разомкнутым магнитопроводом, более удаленная от оси вращения стенка тороидального корпуса выполнена упругой, а стенки, перпендикулярные оси вращения, соединены внутри тороидального корпуса с серединой стенки, ближайшей к оси вращения, упругими герметичными перегородками, разделяющими тороидальный корпус на три полости, одна из которых, более удаленная от оси вращения, герметична и заполнена ферромагнитным порошком, а две другие сообщены с атмосферой.

На фиг.1 изображен центробежный датчик угловой скорости; на ,фиг.2 - разрез A-A на фиг.1.

Выполненный из немагнитного материала тороидальный корпус 1 датчика жестко закреплен на валу 2.

Ось 00 симметрии тороидального корпуса 1 датчика совпадает с его осью вращения.. Более удаленная от оси вращения стенка 3 тороидального корпуса 1 выполнена. упругой, например иэ резины, а стенки 4 и 5 корпуса 1, перпендикудярные оси вращения, соединены внутри корпуса 1 с

1083164 серединой стенки б, ближайшей к оси вращения, упругими герметичными перегородками 7 н 8, разделяя внутреннее пространство торьндального корпуса 1 на три полости: герметичную

9 и две 10 и 11, сообщенные с атмосферой через отве: тия 12 и 13, выполненные в стенках 4 и 5. Герметичная полость 9 целиком заполнена Ферромагнитным порошком. Тороидальный корпус охвачен без соприкосновения.индукционной катушкой 14 с разомкнутым магнитопроводом 15.

Датчик работает следующим образом.

При вращении вала 2 и жестко 35 . связанного с ним тороидального корпуса 1 Ферромагнитный порошоК, расположенный в герметичной полости .9,. под действием центробежных сил начинает давить на упругую стенку 3 р тороидального корпуса 1 и,. преодолевая ее упругое сопротивление, выгибает ее наружу, в разрыв магнитопровода 15 индукционной катушки 14.:

Магнитный поток катушки 14 замыка-. ется, ее индукционное сопротивление увеличивается, а ток в цепи катушки . уменьшается. Это уменьшение тока зависит от скорости вращения тороидального корпуса датчика и используется как управляющий сигнал в стабилизаторах скорости вращения.

При перемещении ферромагнитного порошка от оси вращения к периферии в герметичной плоскости 9 не созда-: ется разряжение, препятствующее пере- мещению порошка, потому, что на по- . рошок через упругие перегородки 7 и 8 оказывает воздействие атмосферное давление воздуха, находящегося в полости 10 и 11, сообщенных через .40 отверстия 12 и 13 с атмосферой..Пунктирными линиями на фих .1 и 2,пока-. зано положение упругой стенки 3 и упругих перегородок 7 и 8 датчика в процессе вращения. Полное эапол- 45 нение герметичной полости 9 ферро- .-. магнитным порошком резко сиьйкает зависимость работы датчика от его ориентации в гравитационном поле.

Предлагаемый датчик, например в отличие от датчика-прототипа мо« жет работать и в положении, когда ось вращения расположена вертикальйо.

Предлагаемый центробежный датчик. угловой скорости обладает более высокой точностью выдачи управляющего сигнала в зависимости от скорости,: .. вращения, поскольку в нем распределение ферромагнитного порошка по периферии происходит при любой скорости равномерно по всем радиальным направлениям, т.е. сигнал с выхода предлагаемого датчика может быть сформирован для управления скоростью вращения за период меньший, чем время одного оборота вала, в то время как в датчике-прототипе. нэ-за неравномерности распределения ферромагнитного прошка по периферии корпуса для управления может быть использован только лишь сигнал, усредненный за период не меньший, чем время одного оборота.

Пока ферромагнитный порошок не заполнил полностью ячейки внутренней полости его корпуса устройствопрототип работает в режиме датчика, т.е. сигнал, снимаемый с индукцион ной катушки, зависит, хотя и не точно, от скорости вращения, но как только весь запас ферромагнитного порошка уже израсходован, т.е. он весь распределен по периметру корпуса, сигнал на выходе устройст-. ва уже более не зависит от увеличения скорости. вращения и. при дальнейшем увеличении.скорбст®,оотаЕФся постоянным,.что указывает иа превышение скорости. Причем диапазон скоростей, в котором весь порошок распределяется по периметру корпуса, мал, т.е. практически устройство-прототип работает в-.режиме указателя превышения скорости,.вращения, а в режиме датчика.работает в очень узком диапазоне скороСтей.

Более широкий диапазон контролируемых скоростей в предлагаемом центробежном датчике угловой ско-. рости обеспечивается равномерным по периметру и плавным, в зависимости от скорости вращения,. выгибаиием герметичной полости, заполненной

Ферромагнитным порош*ом, в разрыв магнитопровода индукционной катушки.

Причем снизу (со стороны малых скоростей. вращения) диапазон контролируемых скоростей ограничен чувствительностью упругих пррегородок 7 и 8 герметичной полости 9, а сверху (со стороны болъших скоростей вращения) — прочностъю упругой стенки 3.

Простота конструкции предлагаемого датчика обеспечивает eFO высокую надежность.

1083164

Составитель Е,Долгий

Редактор С.Квятковская Техред T.Äóáèí÷àê КорректорГ.Решетник

Заказ 1 751/41 Тираж 842 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4