Магнитоупругий датчик усилий

 

Использование: системы автоматического измерения массы и усилий. Сущность изобретения: датчик содержит по крайней мере два кольцевых магнитопровода и три соосно расположенные с ними упругие конические втулки. В кольцевых магнитопроводах выполнены по длине окружности сквозные щели, разделяющие магнитопровод на два стержня. Наружный диаметр кольцевого магнитопровода меньше внутреннего диаметра кольцевого магнитопровода . Одна упругая коническая втулка установлена с возможностью взаимодействия большим основанием с внутренней поверхностью кольцевого магнитопровода, а меньшим основанием - с наружной поверхностью магнитопровода. Вторая упругая коническая втулка расположена симметрично первой относительно срединной плоскости магнитопровода.Третья упругая коническая втулка расположена симметрично первой упругой конической втулке относительно срединной плоскости магнитопровода. 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s G 01 1 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ql (Л

О (21) 4882002/10 (22) 11,11.90 (46) 30,11,92, Бюл. N. 44(71) Самарский авиационный институт им, акад, С.П,Королева (72) Е.С.Агафонов (56) Авторское свидетельство СССР

М 535476. кл. G 01 1 9/16, 1974, Авторское свидетельство СССР

М 1471090, кл. G 01 1 1/12, 1984, (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЙ (57) Использование: системы автоматического измерения массы и усилий. Сущность изобретения: датчик содержит по крайней мере два кольцевых магнитопровода и три соосно расположенные с ними упругие конические втулки, В кольцевых магнитопроИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения мас- сы и усилий.

Известен магнитоупругий датчик давления, содержащий замкнутый.магнитопровод в виде кольца с двумя консольными балками, расположенными в плоскости по его диаметру, на каждой из которых размещены намагничивающая и измерительная обмотки.

Недостатком датчика является низкая чувствительность.

Наиболее близким по технической сущности является магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод в форме колеса, имеющего замкнутый кольцевой обод, ступицу и спицы между ними, со щелями в спицах и кольцевом ободе, разделяющими эти участки магнитопровода на два Ж „, 1778559 Al водах выполнены по длине окружности сквозные щели, разделяющие магнитопровод на два стержня. Наружный диаметр кольцевого магнитопровода меньше внутреннего диаметра кольцевого магнитопровода. Одна упругая коническая втулка установлена с возможностью взаимодействия большим основанием с внутренней поверхностью кольцевого магнитопровода, а меньшим основанием — с наружной поверхностью магнитопровода. Вторая упругая коническая втулка расположена симметрично первой относительно срединной плоскости магнитопровода, Третья упругая коническая втулка расположена симметрично первой упругой конической втулке относительно срединной плоскости магнитопровода. 2 ил. стержня, один из которых охвачен намагничивающей, другой — измерительной обмоткой.

Недостатком известной конструкции является низкая чувствительность из-за малой величины механических напряжений в измерительных стержнях.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика.

Цель достигается тем, что в магнитоупругом датчике усилий, содержащем кольцевой магнитопровод с выполненными по длине окружности сквозными щелями, разделяющими магнитопровод на два стержня, один из которых охвачен измерительной обмоткой, дополнительно имеются второй кольцевой магнитопровод со сквозными щелями и измерительной обмоткой и три упругие конические втулки, расположенные соосно с магнитопроводами. при этом на1778559 ружный диаметр второго кольцевого магнитопровода меньше внутреннего диаметра первого кольцевого магнитопровода, одна упругая коническая втулка установлена с возможностью взаимодействия большим основанием с внутренней поверхностью первого кольцевого магнитопровода, а меньшим основанием с наружной поверхностью второго кольцевого магнитопровода, а каждая из двух других упругих . конических втулок расположена симметрично первой упругой конической втулке относительно срединной плоскости соответствующего магнитопровода.

На фиг, 1 показан общий вид магнитоупругого датчика усилий, на фиг. 2 — то же, поперечный разрез.

Магнитоупругий датчик усилий содержит три кольцевых магнитопровода 1 и два кольцевых магнитопровода 2 со сквозными щелями. 3, выполненными по длине окружности. Наружный диаметр каждого кольцевого магнитопровода 1 меньше внутреннего диаметра кольцевого магнитопровода 2, Магнитопроводы 1 имеют выступы (углубления) 4 на наружной кольцевой поверхности. а магнитопроводы 2 — на внутренней. Щели 3 разделяют отдельные участки магнитопроводов 1, 2 на два стержня 5, один из которых охвачен измерительной обмоткой 6, а другой — 7. Все измерительные обмотки 6 магнитопроводов 1 соединены между собой последовательно. Так же.соединены обмотки 7 магнитопроводов 2. Полученные таким образом две обмотки датчика усилий включены в смежные плечи мостовой измерительной схемы (на фиг. не показана). Кольцевые магнитопроводы 1, 2 через шесть силопередающих элементов в виде упругих конических втулок 8, расположенных соосно с магнитопроводами, размещены вдоль оси 9 в последовательный ряд. . В этом последовательном ряду каждый кольцевой магнитопровод 1 охватывается без зазора торцовыми частями двух упругих конических втулок 8, а каждый кольцевой магнитопровод 2 охватывает без зазора торцовые части двух упругих конических втулок 8. Любая смежная пара конических втулок 8 в последовательном ряду расположена симметрично относительно срединной плоскости 10 соответствующего кольцевого магнитопровода.

Ма нитоупругий датчик усилий работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого усилия Р, воздействующего на крайние в последовательном ряду упругие конические втулки

8, мостовая измерительная схема уравновешена и сигнал, снимаемый с диагонали моста, равен нулю. При приложении сжимающего усилия вдоль оси 9 конические втулки 8 упруго деформируются следующим образом. Диаметр конуса большого размера увеличивается, а диаметр меньшего— уменьшается (т,е. происходит упругая осадка конической втулки 8), Такая деформация конических втулок 8 вызывает растягивающие напряжения в магнитопроводе 2 и сжимающие напряжения в магнитопроводе 1.

Вследствие этого изменяются индуктивности обмоток 6 и 7 магнитопроводов 1 и 2 (за счет изменения магнитной проницаемости материала магнитопровода), причем индуктивность одной из них увеличивается, а индуктивность другой — уменьшается. Такое изменение индуктивностей обмоток 6 и 7 приводит к разбалансу мостовой схемы и появлению на выходе сигнала, пропорционального прилагаемому усилию.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик усилий, содер жащий кольцевой магнитопровод с выполненными по длине окружности сквозными щелями, разделяющими магнитопровод на два стержня, один из которых охвачен измерительной обмоткой, о т л и ч, а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен по крайней мере вторым кольцевым магнитопроводом со сквозными щелями и измерительной обмоткой и тремя упругими коническими втулками, расположенными соосно с магнитопроводами, при этом наружный диаметр второго кольцевого магнитопровода меньше внутреннего диаметра первого кольцевого магнитопровода, одна упругая коническая втулка установлена с возможностью взаимодействия большим основанием с внутренней поверхностью первого кольцевого магнитопровода, а меньшим основанием — с наружной поверхностью второго кольцевого магнитопровода, а каждая из двух упругих конических втулок расположена симметрично первой упругой конической втулке относительно срединной плоскости соответствующего магнитопровода.

1778559 Рг. 8.

Составитель Е.Агафонов

Техред M.Mîðråí Tàë Корректор И.Шмакова

Редактор Н.Коляда

Заказ 4184 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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