Датчик максимальных ускорений

 

Изобретение предназначено для использования в измерительной технике. Датчик включает цилиндрическую пружину кручения с указателем и инерционные массы в виде цилиндрических постоянных магнитов. Один из торцов пружины жестко закреплен, а другой присоединен к механизму закручивания с фиксацией. К пружине вблизи одного из торцов прикреплен указатель ее поворота. Внутри остальной части пружины последовательно установлен ряд втулок с наружной винтовой нарезкой, соответствующей шагу пружины. В осевые резьбовые отверстия втулок ввернуты цилиндрические постоянные магниты с наружной резьбой, намагниченные в осевом направлении и обращенные друг к другу разноименными полюсами. Обеспечиваются расширение функциональных возможностей датчика и удобство его в эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации максимальных значений ускорений.

Известны датчики максимальных ускорений, содержащие подпружиненную инерционную массу в форме цилиндра с фиксатором и указателем максимального перемещения массы [1].

Известны также датчики максимальных ускорений, содержащие взаимодействующие друг с другом магнит и инерционное магнитное тело [2, 3].

Однако данные конструкции неудобны в эксплуатации и имеют ограниченные функциональные возможности, так как не позволяют производить плавную регулировку уровня срабатывания, а также настраиваться не на одно, а на несколько последовательных значений уровня срабатывания.

Кроме того, известны датчики максимальных ускорений, содержащие набор притянутых к магниту намагниченных грузов разной массы, настроенных на различные усилия отрыва [4].

Данные датчики позволяют настраиваться на несколько последовательных значений уровня срабатывания, однако являются крайне неудобными и сложными в эксплуатации, требуют дополнительных конструкций улавливателей грузов, не позволяют легко визуально получить информацию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатом к данному изобретению является датчик максимальных ускорений, содержащий подпружиненную инерционную массу в форме цилиндра с фиксатором и указателем максимального перемещения массы [1].

Недостатками данной конструкции являются неудобство в эксплуатации и ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации и расширение функциональных возможностей датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике максимальных ускорений, включающем цилиндрическую пружину кручения с указателем и инерционные массы в виде цилиндрических постоянных магнитов, один из торцов пружины жестко закреплен, а другой присоединен к механизму закручивания с фиксацией, при этом к пружине вблизи одного из торцов прикреплен указатель ее поворота, а внутри остальной части пружины последовательно установлен ряд втулок с наружной винтовой нарезкой, соответствующей шагу пружины, в осевые резьбовые отверстия которых ввернуты цилиндрические постоянные магниты с наружной резьбой, намагниченные в осевом направлении и обращенные друг к другу разноименными полюсами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен общий вид датчика с осевым разрезом.

Датчик максимальных ускорений содержит цилиндрическую пружину кручения 1, один из торцов которой жестко прикреплен к корпусу 2, а второй торец присоединен к механизму закручивания с фиксацией, выполненному в виде ввернутого в корпус 2 винта 3 с поперечным отверстием 4, в которое вставлен отогнутый конец 5 пружины 1 (на чертеже элемент фиксации винта 3 в заданном положении не показан, так как это стандартная конструкция). К пружине 1 вблизи одного из торцов прикреплен указатель 6 поворота пружины 1, размещенной над жестко установленной в корпусе 2 дуговой шкалой 7, а внутри остальной части пружины 1 последовательно установлен ряд втулок 8 с наружной винтовой нарезкой, соответствующей шагу пружины 1, в осевые резьбовые отверстия которых ввернуты инерционные массы в виде цилиндрических постоянных магнитов 9 с наружной резьбой, намагниченных в осевом направлении и обращенных друг к другу разноименными полюсами.

Предлагаемый датчик максимальных ускорений работает следующим образом.

Предварительно осуществляют регулировку датчика и подготовку его к работе. Осевые зазоры между постоянными магнитами 9 выстанавливают поворотом магнитов 9 в отверстиях втулок 8 таким образом, чтобы последовательно по удалению от указателя 6 эти зазоры уменьшались, то есть, чтобы сила притяжения магнитов 9 постепенно увеличивалась. Такой регулировкой добиваются того, чтобы при определенной величине максимального ускорения сначала оторвались друг от друга первая пара магнитов 9, при большей величине ускорения - вторая пара магнитов и так далее. Смещением втулок 8 по резьбе относительно витков пружины 1 добиваются заданной градуировки шкалы 7 за счет зависимости рабочей длины пружины 1 от исходного положения втулок 8 внутри пружины 1. Далее перед началом работы пружину 1 сжимают с помощью специального упора на пружине (не показан), чтобы все магниты 9 сцепились между собой, преодолев силу упругости, и образовали единое жесткое целое. После этого поворотом винта 3 с фиксацией (например, против часовой стрелки при взгляде сверху) пружину 1 закручивают на определенный угол, при этом указатель 6 находится на нулевой отметке шкалы 7. Теперь датчик готов к работе.

При действии ускорения вдоль продольной оси пружины 1 и достижении ускорением определенной величины ближний к указателю 6 магнит 9 оторвется от соседнего магнита.

Отметим, что до отрыва весь участок пружины 1 (сжатой) между крайними втулками 8 представлял единое жесткое целое и был выключен из работы, пружина на этом участке не была нагружена крутящим моментом, то есть при повороте винта 3 под действием крутящего момента сформировалась только часть пружины 1 вне втулок 8 /так как пружина 1 сначала сжата до взаимодействия магнитов 9 и только потом закручена, но никак не наоборот/. При отрыве участок пружины 1 с оторвавшимся магнитом 9 между двумя крайними втулками 8 включается в работу, исходная угловая информация всей пружины 1 перераспределится и на данный участок, но в сумме останется той же, так как торцы пружины 1 зафиксированы. В итоге у участка пружины 1 вне втулок 8 заданным скачком уменьшится исходный угол закручивания, и указатель 6 несколько повернется относительно шкалы 7 /по часовой стрелке при взгляде сверху/, указав на шкале минимально возможное значение максимального ускорения за данный период времени. При большем ускорении разомкнется второй магнит 9 с третьим, еще больший участок пружины 1 включится в работу, указатель 6 еще далее повернется относительно шкалы 7 и т.д. Как было сказано выше, при регулировке зазоров между магнитами 9 величина зазоров постепенно уменьшается, поэтому силы притяжения магнитов последовательно возрастают, то есть каждая следующая пара магнитов 9 размыкается при большей величине ускорения. Так как зазоры постепенно уменьшаются, то при размыкании следующей пары магнитов 9 повторное замыкание предыдущей пары магнитов исключается. Взаимным перемещением втулок 8 по резьбе относительно витков пружины 1 добиваются включения - выключения при замыкании - размыкании заданного участка пружины 1, то есть подгонки и регулировки шкалы 7 за счет заданного углового скачка указателя 6 при каждом размыкании магнитов 9. Так как при постепенном размыкании магнитов 9 и соответствующем повороте указателя 6 пружина 1 постепенно разжимается и указатель 6 несколько удаляется от шкалы 7, для удобства визуального отсчета шкала 7 установлена с некоторым наклоном, обеспечивающим параллельное движение указателя 6 относительно плоскости шкалы 7. После окончания цикла измерения закручивание пружины 1 винтом 3 снимается, пружину 1 опять сжимают, после этого винтом 3 пружину 1 опять закручивают, и процесс измерения повторяется.

Автор считает, что предложенная конструкция по принципу своей работы отличается от известных устройств того же назначения. Предлагаемый датчик максимальных ускорений имеет широкие возможности регулировки, позволяет настраиваться на целый ряд последовательных значений уровней срабатывания. При этом все срабатывания легко наблюдаются визуально по шкале, разрешающая способность от уровня к уровню может быть достаточна высока и предельно легко регулируется. Настройка, регулировка и подготовка датчика к новому циклу предельно проста. Нет необходимости ничего разбирать, вставлять и т.д. , все операции предельно просты: завернуть и отвернуть винт на заданный угол с фиксацией, сжать пружину и устройство готово к работе. Пределы регулировки величин фиксируемых максимальных ускорений могут быть изменены в очень широких пределах путем изменения масс магнитов 9, зазоров между ними, жесткости и длины пружины 1, взаимного расположения втулок 8.

Источники информации 1. Авт. св. СССР N 196383, G 01 P 15/04, опублик. 1967 /прототип/.

2. Авт. св. СССР N 540216, G 01 P 15/04, опублик. 1977.

3. Авт. св. СССР N 909643, G 01 P 15/04, опублик. 1982.

4. Авт. св. СССР N 528509, G 01 P 15/04, опублик. 1976.

Формула изобретения

Датчик максимальных ускорений, включающий цилиндрическую пружину кручения с указателем и инерционные массы в виде цилиндрических постоянных магнитов, отличающийся тем, что один из торцов пружины жестко закреплен, а другой присоединен к механизму закручивания с фиксацией, при этом к пружине вблизи одного из торцов прикреплен указатель ее поворота, а внутри остальной части пружины последовательно установлен ряд втулок с наружной винтовой нарезкой, соответствующей шагу пружины, в осевые резьбовые отверстия которых ввернуты цилиндрические постоянные магниты с наружной резьбой, намагниченные в осевом направлении и обращенные друг к другу разноименными полюсами.

РИСУНКИ

Рисунок 1