Магнитоупругий преобразователь крутящего момента

 

л iij 580465

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресл1блин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.03.76 (21) 2341068/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42 (45) Дата опубликования описания 11.11.77 (51) М. Кл з G 01L 3 24

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 531.788(088.8) (72) Автор изобретения

Л. Б. Фролов (71) Заявитель (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО

МОМЕНТА

Изобретение относи гся к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента.

Известный магнитоупругий преобразователь, содержащий две обмотки с сердечниками U-образной формы, расположенные перпендикулярно друг другу и помещаемые вблизи поверхности вала с некоторым зазором, причем одна из обмоток включена в сеть переменного тока, а поле, создаваемое этой обмоткой на поверхности вала при отсутствии крутящего момента, симметрично относительно сердечника со второй обмоткой, обладает ограниченным диапазоном скоростей вращения, при которых возможно проводить измерение момента (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий вал, на котором с зазором установлен намагничивающий сердечник с двумя полюсами и обмотками, соединенными с источником тока, и сердечник с измерительными обмотками, расположенный между полюсами намагничивающего сердечника (2j.

Недостатком известного преобразователя является ограниченная точность преобразования.

Для повышения точности преобразования в предлагаемый преобразователь крутящего момента введены два буферных кольца из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, каждое из которых установлено на валу между сердечником с измери5 тельными обмотками и полюсом намагничпвающего сердечника.

На чертеже представлен описываемый преобразователь.

10 С некоторым зазором относительно поверхности вала 1, на котором измеряют крутящий момент, устанавливают сердечник 2 с измерительными обмотками 3. Сердечник выполнен с радиальными симметрично расположенны15 ми полюсами 4. Намагничивающее поле создается намагничивающим сердечником 5 с намагничивающими обмотками б. Для создания намагничивающего поля равномерного вдоль окружности вала и параллельного его

20 оси два полюса 7, 8 намагничивающего сердечника 5 охватывают вал с постоянным зазором относительно вала. Чтобы исключить влияние изменения зазоров вала 1 относительно полюсов 7, 8, что может привести к

25 появлению при вращении переменной составляющей намагничивающего поля вдоль окружности вала, на последний устанавливаются буферные кольца 9, 10 из магнитного материала с высокой магнитной проницаемо30 стью, предназначенные для выравнивания на580465 магничивающего поля вдоль окружности вала в зоне измерительного сердечника.

Для исключения влияния полей рассеивания намагничивающих обмоток 6 на измерительные обмотки 3 между ними устанавливают электромагнитный экран 11. Соединенные между собой измерительные обмотки 3 присоединяются к измерительному прибору 12.

При отсутствии крутящего момента переменное магнитное поле, наводимое на поверхности вала 1 намагничивающим сердечником

5 с намагничивающими обмотками 6, параллельно оси вала. При этом, поскольку отсутствует составляющая поля, перпендикулярная оси, напряжение на измерительных обмотках 3 сердечника 2 отсутствует.

При появлении крутящего момента за счет растягивающих и сжимающих усилий по направлению 45 к оси вала и, соответственно, изменения магнитной проницаемости поверхности вала 1 в этих направлениях происходит изменение общего направления намагничивающего поля, появляется тангенциальная составляющая магнитного поля, пропорциональная приложенному к валу 1 моменту. Эта тангенциальная составляющая напряженности намагничивающего поля воздействует через полюса сердечника 2 на измерительные обмотки 3, что вызывает на них появление напряжения, измеряемого прибором

12. Поскольку измеряется средняя величина тангенциальной составляющей напряженности поля вдоль всей окружности вала в зоне установки сердечника 2, то в значительной степени компенсируется влияние неравномерности магнитных свойств этого участка поверхности вала.

Буферные кольца 9, 10, которые вращаются вместе с валом 1, образуют как бы намагничивающие полюса для измерительного участка поверхности вала, вокруг которого установлены сердечник 2 с измерительными обмотками 3. Так как буферные кольца неподвижны относительно вращающегося вала, 40

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США № 3011340, кл. 73 — 136, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР №302631, кл. G 01L 3/24, 1969. намагничивающее поле также неподвижно относительно поверхности вала, что устраняет появление вихревых токов на поверхности вала и влияние остаточного намагничи5 вания участков поверхности вала, которые имеют место при взаимном перемещении намагничивающих полюсов и поверхности вала.

При заметной неравномерности магнитных свойств материала вала вдоль его окружноIO сти возможно появление пульсаций магнитного поля, кратных скорости вращения вала в сердечнике 2. При высоких скоростях вращения эти переменные составляющие вызовут появление заметных виревых токов в сердечнике 2, что в сочетании с другими высокочастотными потерями может привести к погрешности измерения момента. Для повьппения точности измерения в этом случае выполняют буферные кольца 9, 10 из высокочастотных магнитных материалов, например ферритов.

Ф ор мула изобретения

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий вал, на котором с зазором установлен намагничивающий сердечник с двумя полюсами и обмотками, соединенными с источником тока, и сердечник с измерительными обмотками, расположенный между полюсами намагничивающего сердечника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два буферных кольца из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, каждое из которых установлено на валу между сердечником с измерительными обмотками и полюсом намагничивающего сердечника.

580465

Составитель А. Новиков

Техред А. Камышннкова

Корректор д. Котова

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2459/4 Изд. № 884 Тираж 1109 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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