Устройство для измерения механических напряжений

Патент 763704

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц?63?04 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 070778 (21) 2б41881/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34 (si)e, к„.з

G 01 1. 1/12

G 01 В 7/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531. 781:

:531..781.2 (088.8) Дата опубликовани я описания 15.0980

1 (72) Авторы изобретения

И.М.Ыоймер, Б.Н.Гриценко и Б.М. Белостоцкий

Одесский филиал Всесоюзного института по проектированию органиэации энергетического строительства "Оргэнергострой" (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

НАПРЯЖЕНИИ

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство для измерения; механических напряжений, содержащее . магнитопровод в виде замкнутой рамки с перемычкой и намагничивающую обмот-. ку, расположенную на перемычке (1) .

Наиболее близким техническим решением к изобретениюявляется электро- о магнитное устройство, содержащее магнитопровод и неферромагнитный элемент, соприкасающийся с изделием (21 .

Недостатки этих устройств вЂ” неста-15 бильность показаний датчиков механи- . ческих напряжений, усилий и деформаций, отсутствие возможности определения направления действующих напряжений в изделии, сложность измерения распределения механических напряжений в труднодоступных местах контролируемого изделия, а также отсутствие возможности получения информации,о величине и направлении механических 25 напряжений в статически нагруженных металлоконструкциях.

Целью изобретения является повышение точности измерения величины и направления напряжений.

Эта цель достигается тем, что магнитонровод предлагаемого устройства выполнен в виде твух Г-образных наконечников, установленных с возможностью вращения вокруг неферромагнитного элемента, выполненного из двух частей, расположенных соосно с зазором между ними, в котором размещен магнитоупругий датчик, при этом часть неферромагнитного элемента, опираю щаяся на испытуемое иэделие, установлена с выходом из полюсных наконечников на величину 1, 4 высоты зазора между частями неферромагнитного элемента, которые подпружинены одна к другой.

Намагничивающий элемент выполнен в виде постоянного магнита, расположенного со стороны части неферромаг- . нитного элемента, не опирающейся на изделие, а на постоянном магните перпендикулярно к оси магнитопровода установлена шкала отсчета углов поворота магнита относительно стрелки, закрепленной в неферромагнитном элементе.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - круговая шка7б3704

При большой величине зазора уменьшаются силы взаимодействия между полюсными наконечниками и контролируемым изделием и уменьшается чувствительность датчика. При малых зазорах затрудняется перенос датчика, снижается производительность работ с датчиком.

Экспериментально-расчетным путем выведено следующее соотношение зазоров оптимального сжатия магнитоупругого датчика и взаимодействующих полюсов магнитопровода и контролируемого изделия;

Б м.п

=1,4, Бн.э где (вЂ” воздушный зазор между маг.П нитными полюсами датчика; б„ - воздушный зазор между неферО ромагнитными элементами,что подтверждается следующими расчетами ю

В зазоре между частями неферромагнитного элемента установлен магнитоупругий датчик 8, который соединен .кабелем 9 с регистрирующим прибором

10. В неферромагнитном элементе жест- 2 ко закреплены болты 11, к постоянному магниту присоединена круговая шкала 12 отсчета углов поворота постоян.ного магнита с полюсными наконечника-, .ми относительно неподвижной стрелки

13, жестко закрепленной в неферромагнитном элементе.

Устройство работает следующим образом.

Постоянный магнит 2 создает рабо- ЗО чий магнитный поток, замыкающийся через контролируемое изделие и воздушные зазоры между полюсными наконечниками 1 и контролируемым иэделием.

Часть 5 неферромагнитного элемента, установленная выступом на контро3S лируемом иэделии, воспринимает по оси дополнительные усилия от взаимодействия полюсов с контролируемым изделием посредством магнитоупругого датчика

7 и части 4 неферромагнитного элемей" 40 та через подшипник 3.

Магнитоупругий датчик 8 преобразует это усилие в электрический сигнал, который поступает через кабель

9 на регистрирующий прибор 10, который указывает величину напряжения.

Постоянный магнит и полюсные наконечники, повернутые вокруг оси вращения, способствуют изменению показаний регистрирующего прибора 10 щ (п)()и.неравномерном, распределении напряжений в детали). регистрирующий прибор 10 отмечает величину изменения напряжения, а направление напряжения воспроизводит кругбвая шкала отсчета углов поворо та постоянного магнита 2 с полюсами

1 и стрелка 13.

Fa основании экспериментов установлено, что для получения взаимодействующих полюсов необходимо ввести 60 воздушные зазоры между полюсными наконечниками 1 и контролируемым изделием, а также между неферромагнитными элементами для установления диапазона работы магнитоупругого датчика. 45 откуда (2) ла отсчета углов поворота магнитопровода.

Устройство для измерения механических напряжений, усилий и деформаций состоит из двухполюсных наконечников 1 плоского постоянного магнита 2

Плоский постоянный магнит установлен в подшипнике 3, который жестко закреплен в верхнем торце части неферромагнитного элемента таким обРазом, что их оси совпадают. Части

4 и 5 неферромагнитного элемента установлены одна под другой с зазором и подпружинены расположенными симметрично пружинами б и 7. сила взаимодействия полюсов постоянных магнитов;

Ь вЂ” магнитная индукция в воздушном зазоре, б вЂ” площадь полюса.

Тензочувствительность материала изделия (из ферромагнитных металлов) магнитострикция материала изделия при В= оо магнитная индукция при насыщении материала; магнитная проницаемость материала иэделия, Подставляя формулу (2) в формулу (1) и принимая В = В„, получают откуда следует, что F f ((и), т.е. сила взаимодействия полюсов постоянного магнита с наведенными полюсами в изделии зависит от магнитной проницаемости материала контролируемого изделия. Но магнитная проницаемость в свою очередь

6| 1(cv вЂ” 2 (1 (3) р и переходя к приращениям получают

2я

dtU аг=

5000

763704 (s) Обозначив

4а, г

Бм В

5000 р 2 2 получают (6) Формула изобретения и преобразовав выражение (3) к виду

Я7 Я ьр=2 < pr ь6; и подставив в (4) получают

2я. 2,. 2 4Ю..

5„„B2„6 5„„,52

hP= р

5000 5000

2„ откуда ьб = или Ь = 5 (.Значит, измеряемая величина приращения механических напряжений прямо пропорциональна корню квадратному из изменения усилия взаимодействия полюсов и обратно пропорциональна площади взаимодействующих полюсов.

Из приведенного следует также, что значение геометрических размеров постоянного магнита и его магнитная энергия, а также устанавливаемые воздушные зазоры должны обеспечивать магнитное насыщение материала изделия в контролируемой зоне.. 1. Устройство для измерения механических напряжений, содержащее магнитопровод с намагничивающим элементом и неферромагнитный элемент, опи- 4Q рающийся на испытуемое изделие, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения величины и направления напряжений, магнитопровод выполнен в виде двух Г-образных наконечников, установленных с возможностью вращения вокруг неферромагнитного элемента, выполненного из двух частей, расположенных соосно с зазором между ними, в котором размещен магнитоупругий датчик, при этом часть неферромагнитного элемента, опирающаяся на испытуемое изделие, установлена с выходом .из полюсных.наконечников на величину 1,. 4 высоты зазора между частями неферромагнитного элемента, которые.подпружинены одна к другои.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации процесса измерения механических напряжений, намагничивающий элемент выполнен в виде постоянного магнита, расположенного со стороны части неферромагнитного элемента, не опирающейся на изделие.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на постоянном магните перпендикулярно к оси вращения магнитопровода установлена шкала отсчета углов поворота магнита относительно стрелки, закрепленной в неферромагнитном элементе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Авторское свидетельство СССР

Р 466411, кл. G Ql Б l/32, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 321673, кл. G 01 В 7/24, 1969 (прототип).

763704

Составитель Н. Бовчук

P едакт@р М.Харитонова Техред И. дсталош КорректорС. Шекмар

Заказ 6270/35 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4