Проходной вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля

 

ПРОХОДНОЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ , содержащий концентрично расположенные возбуждающую катушку с неравномерным числом витков, приходящихся на единицу ее длины, и цилиндрическую измерительную катушку, выполненную с равномерной плотностью намотки на , единицу длины, отличающийс я тем, что, с целью повышенияiпроизводительности контроля, длину образуняцей поверхности измерительной катушки выбирают в зависимости от поперечных размеров ее направляющей из выражения 4,,0, а толщина намотки удовлетворяет соотношению 0 8/г, 0,1, где h - половина длины образующей; РЭ эквивалентный средний радиус измерительной катушки; О - толщина намотки измерительной| катушки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (111

3(59 G 01 N 27 90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ где и в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ Р

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (21) 3402365/25-28 (22) 16.02.82 (46) 23.12.84. Бюл. В 47 (72) И,В.Мельников и Е.Н.Семенов (71) Минский филиал Всесоюзного научно-исследовательского конструкторско-технологического института подшипниковой промышленности (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 147835, кл. G 01 N 27/90, 1961 (прототип). (54)(57) ПРОХОДНОЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ НЕРАЗРУШАИМЦЕГО КОНТРОЛЯ, содержащий концентрично расположенные возбуждающую катушку с неравномерным числом витков, приходящихся на единицу ее длины, и цилиндрическую измерительную катушку, выполненную с равномерной плотностью намотки на единицу длины, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, длину образующей поверхности измерительной катушки выбирают в зависимости от поперечных размеров ее направляющей из выражен ия

$,t1c h/р с 5,0, а толщина намотки удовлетворяет соотношению

0i 8/r (0,1, половина длины образующей; эквивалентный средний радиус измерительной катушки;

Ф толщина намотки измерительной ® катушки.

1130?92 2

Изобретение относится к Hepaspyшающему контролю в. динамическом режиме физико-механических свойств изделий с большим размагничивающим фактором, например, деталей подшипников.

Наибалее близким по технической сущности к предлагаемому является проходной вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля, со.держащий концентрично расположенные 10 вбзбуждающую катушку с неравномерным

Фрслом витков, приходящихся на еди ницу ее длины, и цилиндрическую измерительную катушку, выполненную с равномерной плотностью намотки на еди- 15 ницу длины. Через проходную полость преобразователя движутся последовательно по одному контролируемые изделия (1) .

Однако производительность контроля этим преобразователем недостаточна, так как не обеспечивается оптимальное (минимальное) отношение рас- .стояния между смежнымн контролируе мыми изделиями к скорости их движения,. . определяющее время контроля одногоиэделия, и следовательно, его производительность, Это связано с неоптимальностью конструктивных параметров измерительной катушки.

Цель изобретения - повышение про- изводительности контроля.

Для достижения поставленной цели в проходном вихретоковом преобразователе для неразрушающего контроля, содержащем концентрично расположенные возбуждающую катушку с неравномерным числом витков, приходящихся

-на единицу ее длины, и цилиндрическую измерительную катушку, выполненную с равномерной плотностью намотки на единицу длины, длину .образующей цилиндрической измерительной катушки выбирают в зависимости от поперечных размеров ее направляющей из выражения

4,0 « — «5,0

Э а толщина намотки удовлетворяет соотношенйю о,а „««0,1

"з гдеЪ1 - половина длины образующей;.

Р - эквивалентный средний .радиус измерительной катушки;

8 - толщина намотки измерительио655 катушки.

Выполненный с такими соотношения . ии размеров измерительной катушки: преобразователь обеспечивает минимальное время контроля одного изделия за счет повышения предельно допустимой скорости движения по сравНению с увеличением расстояния между смежными объектами контроля.

На фиг.1 изображен проходной вихретоковый преобразователь с движущимися через него шарами; на фиг.2зависимости нормированных расстояния между смежными контролируемыми деталями, обеспечивающего не более 17. влияния на выходной сигнал преобразователя, смежного с контролируемой деталью, предельно допустимой скорости движения контролируемых изделий и времени контроля одного изделия ст относительной длины измерительной ка тушки; на фиг.3 — типы исследованных измерительных катчшек; на фиг.4— зависимости нормированных времен контроля одного изделия от конструктивных параметров исследованных типов измерительных катушек.

Преобразователь фиг.1) состоит иэ концентрично расположенных возбуждающей и измерительной катушек 1 и 2. Форма поперечного сечения (окиа1 обеих катушек может быть произвольной в зависимости от формы контролируемых изделий.

В этом случае. поперечные размеры измерительной катушки 2 можно охарактеризовать с помощью эквивалентного среднего радиуса г, совпадающего со средним радиусом круговой измерительной катушки, имеющей такую же площадь поперечного сечения, Возбуждающая катушка 1 выполнена так, что число витков, приходящихся на единицу длины, неравномерно и возрастает от середины к краям катушки. За счет этого в проходной по- i лости преобразователя создается одно-. родное.намагничивающее поле.

Измерительная катушка 2 выполнена с равномерной плотностью намотки на единицу длины виток к витку и создает замкнутую цилиндрическую поверх ность. Образующая этой поверхности выбрана в зависимости от поперечных размеров ее направляющей, характери- зуемой радиусом г, из выражения

4,0 « «вЂ” „«5,0 .

1 )\

Толщина намотки измерительной катушки 2 удовлетворяет соотношению Э з 11307

Протяженность возбуждающей катушки 1 выбирается исходя иэ создания участка однородного намагничивающего поля не менее длины измерительной катушки 2. Контролируемые изделия обозначены позициями 3-5, Преобразователь работает следующим образом.

С помощью специально транспортирующего устройства или под действием 1р сил тяжести контролируемые изделия

3-5 (фиг.1) по одному последовательно поступают в преобразователь с определенной скоростью V . Расстоя ние Z между соседними контролируемыми изделиями выбрано из расчета ис, ключения влияния с допустимой погреш. ностью на результаты контроля одного из изделий, предшествующего и последующего ему иэделий. В свою очередь, скорость 7 движения изделий также выбрана из расчета допустимых динамических погрешностей при контроле.

В -зависимости от физико-механических свойств изделий изменяются частотноамплитудно-фазовые характеристики выходного сигнала преобразователя. Они фиксируются соответствующим индикатором сигналов, подключенным к измерительной катушке. При такой схеме время контроля одного изделия, характеризующее производительность, определяется выражением

Т = 7/Y..

При увеличении длины измерительной катушки (фиг.21 увеличивается допус- З5 тимое расстояние 7 между изделиямишарами (кривая 6) приводящее к одному и тому же влиянию на сигнал преобразователя смежных с контролируемым изделием 4 изделий 3 и 5.

Увеличиваетсч также предельно допустимая скорость движения изделий (кривая 7) . Степень увеличения последней превышает соответствующее увеличение 4 . .Поэтому время контроля одного

45 изделия (кривая 8) уменьшается. Наиболее эффективно на уменьшение Т оказывает увеличение h/ p> до диапазона

4,0 Цr>65,0. Для этих значенийh/г время контроля уменьшается, соответственно, в 1,9 и 2 раза по сравнению с короткой измерительной катушкой, Увеличение h/г> свыше указанного диапазона не приводит к существенному уменьшению Т, в то время как относительная вносимая ЭДС измерительной

92 4 катушки преобразователя уменьшается. !

Экспериментальные данные (кривая 9) подтверждают результаты расчета.

Ограничения, накладываемые на толщину слоя наматми нзмерительнои катушки, связаны с тем, что при ее увеличении (увеличении наружного радиуса катушки) степень изменения l превышает изменение V при тех же допустимых погрешностях. Указанный диапазон толщины слоя намотки реальный для практического выполнения катушки и не приводит к существенному изменению Т, Кроме того, преобразователь позволяет достичь большей производительности по сравнению с другими преобразователями, имеющими другие формы измерительных катушек.

Для подтверждения этого проведены расчеты для следующих форм измерительных катушек фиг.3) .

Катушка 10, назовем ее элементарной, характеризуется двумя параметрами г. и о, катушка 11 (дисковая1 — наружным rz и внутренним г радиусами; катушка 12 (двойная элементарная) составлена из двух элементарных с пог." следовательным согласным включением витков гэ 3 и расстоянием 2Д между обмотками катушки. Катушка 13 (векторно-разностная) составлена йз двух цилиндрических (каждая из которых аналогична катушке предлагаемого преобразователя) с последовательным встречным включением витков и характеризуется параметрами: и, о, г„ ига

Катушкам на фиг.4 соответствуют кривые: 14 - элементарной 15 - дис) ковой; 16 — двойной элементарной . 1 7 — ве кт ор но-разно ст ной.

Результаты расчетов показывают, что при увеличении параметров измерительных катушек время для элементар. ной катушки не меняется (кривая 14); для дисковой - увеличивается, Сравнение этих кривых с кривой 8 иа фиг.2, показывает, что наименьшее время контроля достигается при использовании преобразователя с цилиндрической измерительной катушкой при 4,0< h/r <

< 5,0.

Использование преобразователя повышает производительность контроля беэ снижения его точности и расширяет диапазон размеров контролируемых изделий.

1!30792

1130792

1130792

Составитель Е. Кесоян

Редактор Е.Лушникова Техред M. Гергель Корректор И. Эрдейи;

Заказ 9603/32 Тираж 822 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

М

%0

О

15 г.Ф

Хд Ъlгъ

20 И"a

О / ь