Магнитоупругий датчик усилий

Магнитоупругий датчик усилий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения и предназначено для измерения аксиальных и радиальных усилий в узлах горных машин. Цель изобретения - повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков. Датчик включает в себя магнитопровод (МП) 1, чувствительные элементы 7 из магнитоупругого материала, измерительную 6, возбуждающую 3 и компенсирующую 4 обмотки , намотанные на каркасы. При этом МП 1 выполнен в форме полого тора, внутри которого размещены обмотки 3, 4 и 6. Обмотки 3 и 4 намотаны на первом каркасе и отделены от обмотки 6 чувствительными элементами 7. Обмотка 6 намотана на втором каркасе. При отсутствии нагрузки магнитная проницаемость чувствительных элементов 7 низка относительно магнитной проницаемости МП 1. Основной магнитный поток индуцируется током обмотки 3. Магнитный поток замыкается по МП1. При воздействии внешних сил на чувствительные элементы 7 их магнитная проницаемость возрастает. Магнитный поток перераспределяется между МП t и чувствительными элементами 7. При этом изменяется ЭДС в обмотке 6 пропорционально воздействию внешних сил. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4625665/03 (22) 26.12.88 (46) 07.04.91. Бюл, М 13 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) Б.Ф. Брюхов, Ю.Ф; Шалашов, Ю.В. Локтионов и Г.Д. Воропаев (53) 622.24:681. 17(088.8) (56) Аирапетов Б.А., Андрианов В.Д., Веремейкин Б.Л. и др, Контроль параметров процесса бурения. — М.: Недра, 1983, с. 128.

Авторское свидетельство СССР й. 1161696, кл. Е 21 В 44/00,.1985. (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения и предназначено для измерения аксиальных и радиальных усилий в узлах горных машин. Цель изобретения — повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков.

5U„, 1640380 А1

Датчик включает в себя магнитопровод (МП) 1, чувствительные элементы 7 из магнитоупругого материала, измерительную 6, возбуждающую 3 и компенсирующую 4 обмотки, намотанные на каркасы. При этом

МП 1 выполнен в форме полого тора, внутри которого размещены обмотки 3, 4 и 6. Обмотки 3 и 4 намотаны на первом каркасе и отделены от обмотки 6 чувствительными элементами 7. Обмотка 6 намотана на втором каркасе. При отсутствии нагрузки магнитная проницаемость чувствительных элементов 7 низка относительно магнитной проницаемости МП 1. Основной магнитный поток индуцируется током обмотки 3. Магнитный поток замыкается по МП1. При воздействии внешних сил на чувствительные элементы 7 их магнитная проницаемость возрастает. Магнитный поток перераспреде яется между МП 1 и чувствительными элементами 7. При этом изменяется ЭДС в обмотке 6 пропорционально воздействию внешних сил. 4 ил.

1640380

Изобретение относится к устройствам контроля и управления процессом бурения, а именно к измерению осевого усилия на долоте в станках вращательного бурения.

Целью изобретения является повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков.

На фиг. 1 изображен датчик для измерения аксиальных сил; на фиг. 2 — датчик для измерения радиальных сил; на фиг. 3 — распределение магнитных потоков в магнитопроводе; на фиг. 4 — зависимость ЭДС катушек от усилия, приложенного к датчику, Магнитоупругий датчик усилий содержит магнитопровод 1, выполненный в форме полого тора произвольного сечения и выполняющий роль корпуса, в котором расположена на каркасе 2 возбуждающая 3 и компенсирующая 4 обмотки, на каркасе 5 измерительная обмотка 6, которая отделена от возбуждающей 3 и компенсирующей 4 обмоток чувствительными элементами 7, выполняющими роль переменного, в зависимости от усилий, магнитного шунта. Измерительные элементы 7 способны воспринимать нагрузки Р от внешних элементов конструкции какого-либо агрегата.

Датчик работает следующим образом.

При отсутствии нагрузки магнитная проницаемость чувствительных элементов

7 равна,и, и низка относительно магнитной проницаемости магнитопровода 1. Магнитная проводимость чувствительных элементов 7 также относительно низка, основной магнитный поток Фо, индуцированный током возбуждающей обмотки 3 течет по магнитопроводу (фиг. За), шунтирующее .действие чувствительных элементов 7 сказывается незначительно и в измерительной обмотке 6 наводится ЭДС ÿ . При воздействии внешних сил на чувствительные элементы 7 (фиг. Зб) магнитная проницаемость ,и последних растет, растет их магнитная проводимость,, магнитный поток

Фо перераспределяется между внешней частью магнитопровода 1 и чувствительными элементами 7..ЭДС, индуцированная разностью магнитных потоков Ф1 — Фг в измерительной обмотке 6, изменяется пропорционально зависимостиp =f>(F) и может стать равной нулю или поменять знак, если

Ф >Ф1.

Для получения линейной характеристи5 ки a=a(F) служит компенсирующая обмотка

4, включаемая встречно с измерительной обмоткой 6. Характеристики e=f(F) показаны на фиг. 4, где е — ЭДС компенсирующей обмотки 4, независимая от приложенных

10 усилии, e> — ЭДС измерительной обмотки 6 и е — суммарные ЭДС встречно включенных измерительной 6 и компенсирующей 4 обмоток.

Магнитоупругий датчик для измерения радиальных усилий содержит также магнитопровод 1 в форме полого тора, однако оси чувствительных элементов 7 ориентированы вдоль направления действия сил. Такой датчик может найти применение для непосредственного измерения усилий в телах качения.

Достоинством датчика является его технологичность производства и сборки, так как в нем присутствует лишь три обмотки нэ

25 двух каркасах, магнитопровод одновременно служит корпусом датчика, небольшое количество паянных соединений, все измерительные стержни одной длины. Перечисленные преимущества удешевляют

30 изготовление и сборку датчиков, позволяют добиться высокой повторяемости их характеристик.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод с размещенными в нем чувствительными элементами, а также измерительную компенсирующую и возбуж-, дающую обмотки, HBMDTBHHblE на каркасы, 40 отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков, магнитопровод выполнен в виде полого тора, внутри которого размеще45 ны два кольцеобразных каркаса. на первом из которых намотана компенсирующая и возбуждающая обмотки, а на втором — измерительная обмотка, причем чувствительные элементы размещены между каркасами.

1640380

Редактор М.Бланар

Заказ 1006 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фиг. 3

Фиг 4

Составитель Л.Виноградов

Техред M.Mîðãåí Tàë Корректор И.Муска