Магнитоупругий преобразователь механических напряжений

Магнитоупругий преобразователь механических напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Соцмалмстичесиик

Рес у

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t ai 939932 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 06 . 08. 80 (21) 2973152/25-28 (5! Э . Кв.

G 01 В 7/24

G 01 1 1/12 с присоединением заявки ¹9кударстмакы6 квимтвт

СССР аю аиаи азобретеккй а втсрыткЯ (23 ) П р нор и тет (53) УДК 531 ° 781..2(088.8) Опубликовано 30.0б.82. Бюллетень №24

Дата опубликования оммсания 30. 06. 82 (72) Автор изобретения

Б.Н. Цырульников (71) Заявитель (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕ06РАЗОВАТЕЛЬ

МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к технике измерений, а именно к измерительным устройствам механических напряжений и деформаций с использованием изменения магнитных свойств контролируемого объекта. Оно может быть использовано в транспортных, прокатных, подъемных и других мафинах.

Известен магнитоупругий преобразователь механических напряжений, содержащий магнитопровод П-образной формы с полюсными стержнями, замыкаемыми контролируемой деталью, возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие магнитопровод $1).

Однако электрический сигнал в известном преобразователе зависит не только от измеряемых механических напряжений, вызывающих изменение магнитного сопротивления контролируемой детали, но и от величины воздушных подполюсных зазоров между стержнями магнитопровода и контролируемой деталью. Поэтому при уста2 новке преобразователя на контролируемую деталь заранее найденная градуировочная зависимость выходного сигнала измерительной обмотки от механических напряжений не сохраня5 ется с желаемой точностью. Это происходит из-за изменений подполюсных воздушных зазоров, вызванных неровностями поверхности контролируемой

1о детали

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магнитоупругий преобразователь механических напряжений содержащий маг.1 нитопровод П-образной формы с полюсными стержнями, замыкаемыми контролируемой деталью, а также возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие магнитопровод. Преобраго зователь снабжен вспомогательными измерительными обмотками, охватывающими полюсные стержни, размещенными по одной паре обмоток на каждом полюсном стержне. Обмотки в каждой паре вклю-.

939932 ф тельные обмотки, охватывающие полюс ные стержни, размещенные по одной ии паре обмоток на каждый стержень и включенные между собой в паре после" довательно-встречно, вспомогательные обмотки каждой пары размещены в разных сечениях по длине полюсного стержня, а все пары вспомогательных обмоток включены между собой послеie довательно и согласно.

Размещение пар вспомогательных обмоток в разных сечениях полюсного стержня приводит к тому, что их выходной сигнал оказывается,пропору» 1 циональным потоку рассеивания с того участка полюсного стержня, который заключен между этими сечениями. Этот магнитный поток рассеивания, как показали исследования, сильно зависит от величины подполюсного воздуш ного зазора в широких пределах.

Последовательное и согласное включение всех пар вспомогательных обмоток позволяет получить от них один общий выходной сигнал, пропоро циональный суммарному значению подполюсных воздушных зазоров. Поскольку влияние воздушного зазора на градуировочную характеристику преобразования пропорционально именно суммарному воздушному зазору, то для сохранения градуировочной характеристики достаточно следить лишь за значением общего выходного сигнала пар вспомогательных обмоток, а не за х сигналом каждой пары.

3 чены между собой последова-.ельно" встречно Каждая пара вспомогательных обмоток размещена в одном сечен полюсного стержня и каждая обмотка иэ пары охватывает свою часть его сечения.

Такое выполнение преобразователя позволяет судить о величине каждого подполюсного зазора по выходному сигналу каждой пары вспомогательных обмоток при определении градуировочной зависимости. Причем возможно затем установить преобразователь на контролируемую деталь с теми же подполюсными зазорами, руководств ясь при этом значениями этих сигналов. В результате становится возмож ным учесть влияние воздушных подпо- люсных зазоров на результаты измере ний 2 ).

Однако точность учета влияния подполюсных воздушных зазоров оказы вается неудовлетворительной. Выходной электрический сигнал вспомогательных обмоток определяется неравномерностью распределения магнитног потока по сечению полюсного стержня которая вызывается разностью путей, проходимых им по контролируемой детал

При появлении воздушных подполюсных зазоров эта неравномерность быстро исчезает из-за большои величины маг нитного сопротивления воздушного зазора по сравнению с магнитным сопротивлением пути, проходимого пото ком по детали. При обычных величина воздушных зазоров выходной сигнал вспомогательных обмоток мало меняется от величины зазора.

Кроме того, обеспечение желаемой точности учета влияния подполюсных

10 зазоров оказывается затруднительным из-за необходимости поддержания под каждым полюсом того же воздушного зазора, который был при получении градуировочной зависимости. Это особенно трудно для многополюсных магнитоупругих преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности учета влияния подполюсных воздушных зазоров на результаты измерений.

Указанная цель достигается тем, что в магнитоупругом преобразователе, содержащем магнитопровод с полюсными стержнями, замыкаемыми контролируемой деталью, возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие маг" нитопровод, вспомогательные измериНа чертеже схематично показан магнитоупругий преобразователь механических напряжений, общий вид.

Преобразователь содержит магнитопровод 1 крестообразной формы с полюсными стержнями 2-5. Крестообразную часть магнитопровода по противолежащим углам охватывают возбуждающая и измерительная обмотки 6 и 7.

На полюсных стержнях 2-5 размещены пары вспомогательных измерительных обмоток 8-11, которые включены между собой в каждой паре последовательновстречно. Обмотки 8-11 каждой пары размещены в различных сечениях полюсных стержней 2-5. Все пары вспомогательных измерительных обмоток 8-11 включены между собой последовательно

1 и согласно (на чертеже не показано).

Измерение механических напряжений с помощью описанного преобразователя осуществляют следующим образом.

93993

Магнитоупругий преобразователь механических напряжений помещают на градуировочйый образец. При этом противолежащие попюса должны лежать на предполагаемых линиях действия главных механических напряжений.

При подаче питания между противолежащими полюсами стержней магнитопровода по образцу потекут магнитные потоки. Если начальные механические lO напряжения равны нулю или одинаковы по величине, потоки равны, а сигнал на измерительной обмотке 7 равен нулю. Задавая ряд различных нагрузок на образец при различных вели- 1$ чинах подполюсного зазора за счет калиброванных подполюсных прокладок, измеряют выходные сигналы с измерительной обмотки 7 и отдельно с соединенных последовательно-согласно рв пар вспомогательных обмоток 8-11, получая в итоге градуировочные характеристики преобразователя для разных значений подполюсного зазора.

Выходной сигнал с обмотки 7 пре- уу образователя пропорционален аниэотропии магнитных свойств калибровочного образца, вызванной нагрузкой.

Сигнал с обмоток 8-11 определяется потоком рассеивания с участков магнитопроводов, заключенных между отдельными обмотками, образующими пары. Положение пар обмоток 8-11 и расстояние между отдельными обмотKRAAL 3TNx flBp подобрано зксперимен- 3 тально так, чтобы обеспечивалось оптимальное для решаемой задачи сочетание чувствительности и линейности выходного сигнала по отношению к изменению воздушных подполюсных зазоров.

После получения градуировочных зависимостей преобразователь переносят на поверхность контролируемой .детали, подают питание, измеряют электрические сигналы с обмотки 7 и с соединенных последовательно-соглаено пар обмоток 8-11. Ilo H nap обмоток 8-11 находят эквивалентное значение подполюсного воздушного зазора, а по нему отбирают соответствующую градуировочную характеристику. По измеренному значению выходного сигнала с обмотки 7 и выбранной градуировочной характеристике находят величину механических напряжений.

Использованйе изобретения позволяет уменьшить разброс результатов измерений на 40-503 за счет более точного учета влияния подполюсных воздушных зазоров. формула изобретения

Магнитоупругий преобразователь механических напряжений, содержащий магнитопровод с полюсными стержнями, замыкаемыми контролируемой деталью, возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие магнитопровод, вспомогательные измерительные обмот" ки, охватывающие полюсные стержни, размещенные по одной паре обмоток на каждый стержень и включенные между собой в паре последовательно встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности уче" та влияния подполюсных воздушных зазоров на результаты измерений, вспомогательные обмотки каждой пары размещены в разных сечениях по длине полюсного стержня, а все пары вспомогательных обмоток включены между собой последовательно и согласно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 223432, кл. G 01 В 7/24, 19á8.

2. Авторское свидетельство СССР

У 223434, кл. G Ol L 1/12, 1967 (прототип).

939932

Составитель Ю. Востриков

Техред Ж.Кастелевич Корректор А. Азятко

Редактор А, фролова

Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 4649/59 филиал OllA "Патент": г. Ужгород, ул. Проектная, 4