Магнитоупругий датчик усилий

 

т® 4>< с @@ аво» ека М А

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1746213 (51)М. К„.2

О 01 1. 1/12 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1207.78 (21) 2645595/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 070780, Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 070780

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531. 781 (088.8) (72) Автор изобретения

В.Ф. Егоров

Новокуэ н ецкое отделение Уральского научно-исследов ательс кого (71) Заявительи проектного института строительных материалов (54) МАГНИТОУПРУГИИ ДАТЧИК УСИЛИИ

Изобретение относится к технике для измерения сил, а точнее к датчикам, основанным на изменении магнитных свойств. материала в зависимости от нагрузки.

Известны магнитоупругие датчики усилия, работаюцие на сжатие и представляюцие собой нагружаемый магйитопровод с четырьмя симметрично расположенными отверстиями (1). В отверстиях диагонально расположены обмотка возбуждения и измерительная обмотка. Так как обмотки взаимно смещены на 90о, при подаче напряжения в обмотку питания и отсутствии наг« 15 руэки на магнитопровод, ЭДС в измерительной обмотке равна нулю (1).

При наличии упругой деформации магнитопровода, величина магнитной проницаемости тела датчика в направ- 20 лении деформации изменяется, что вызывает нарушение симметрии магнитного потока и появление в измерительной обмотке ЭДС пропорциональной нагрузке. !

Наиболее близким по технической суцности к предлагаемому является магнитоупругий датчик усилий, в котором питаюцая и измерительная обмотка размецена на дополнительных 30

П-образных магнитопроводах, вставленных диагонально в отверстия наг- ружаемого магнитопровода. Применение дополнительных магнитопроводов позволяет получить существенно большую чувствительность в результате более полного использования для измерения нагружаемого объема датчика, а также легко реализируемой возможности размещения на дополнительных магнитопроводах большого, по сравнению с известным, числа витков (2), Недостатком этого датчика явля- ется йейолное использование в измерительных целях нагружаемого объема магнитопровода, жк как практически используется лишь часть магнитопровода, заключенная между отверстиями.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что нагружаемый магнитопровод размещен между стержнями дополнительных магнитопроводов, а поверхности соприкосновения магнитопроводов выполнены с конусностью относительно оси симметрии датчика. A так же тем, что дополнительные магнитопроводы имеют

U-образную форму, а нагружаемый маг746213

Формула изобретения

Щ ч нитопровод выполнен из набора квадратных пластин со срезанными углами, причем линии среза попарно параллельны диагоналям квадратов.

На фиг. 1 дана фронтальиая проекция предлагаемого датчика;на фиг.2 вид йредлагаемого датчика по стрелке А; на фиг. 3 — основной и U-образный магнитопровод перед сборкой на фиг. 4 — то же магнитопроводы lIoc ле сборки.

Предлагаемый магнитоупругий датчик усилий (фиг.1 и фиг.2) набирается из пластин трансформаторной стали квадратного сечения со срезанными углами, причем линии среза попарно параллельны диагоналям квадрата. В наборе упомянутые линии образуют плоскости, по которым наг ружаемым магнитопроводом 1 при сборке, расклинивают стержйи дополнителЬных магнитопроводов 2. В целях лучшей 20 деформируемости дополнительным магнитоправолам придана U îáðàçíàÿ форма.

На дополни тельных U-образных маг- 25 нитопроводах (фиг. 2), соосно охватывающихх нагруженный магнитопровод под углом 45ок направлению действующего уоилия, надето по две катушки с обмотками: на одном, например обмотка возбуждения 3, на другом —,измерительная обмотка 4. В целях упрощения изготовления U-образные магнитопроводы имеют одинаковые размеры и креплятся с противоположных сторон нагружаемого магнитопровода.

Практически, контактирующие повер хности основного и дополнительных магнитопроводов не параллельны, а имеют некоторую конус ность, об ес пе- 4О чивающую при сборке плотную посадку основного магнитопровода, расклинивающего дополнительные U-образные магнитопроводы. Для обеспечения такой посадки конусность контактиру- 45 ющих поверхностей основного магнитопровода делается (например, в процессе шлифовки) больше конусности внутренних поверхностей U-образную магнитопроводов (см. фиг.3, где представлены основной магнитопровод 1 и дополнительный,2 перед сборкой) .

На фиг.4 даны те же магнитопроводы после сборки. (Второй магнитопровод и катушки на фиг.3 и фиг.4 условно не показаны) . Соотношение конусностей нагружаемого и дополнительных магнитопроводов должно быть выбрано таким образом, чтобы абсолютная величина деформации основного магнитопровода под действием макси- 60 мальной величины измеряемого усилия была гораздо меньше величины взаимного упругого смещения стержней дополнительного U-образного магнитопровода в результате раскли- 65 нивания, т,е. должно выйолняться условие ьР «((X-Ь) где д Š— максимальная деформация сж ат и я н агруж аемо го ма гнитопровода под действием измеряемого усилия;

0 — лобовой размер (см.фиг.3) нагружаемого магнитопровода; д — исходное (до сборки) расстояние между стержнями

U-образного магнитопровода в месте фиксирования лобового размера основного магнитопровода (см. фиг,3 и фиг.4) .

В исходном состоянии, т.е. при отсутствии нагружаемого усилия и при данном напряжении на обмотку возбуждения, ЭДС в измерительной обмотке равна нулю, ввиду того,что указанные обмотки взаимно смещены на 90 .

При нагружении датчика меняется величина магнитной проницаемости в направлении действующей силы и в результате наведенной таким образом магнитной анизотропии появляется

ЭДС в измерительной обмотке.

Положительный эффект предлагаемого датчика заключается в увеличении выходного сигнала датчика, а также в улучшении линейности выходной характеристики эа счет замены контактной поверхности с цилиндрической на плоскую.

1. Магнитоупругий датчик усилий, содержащий расположение по оси его симметрии, ортогональной направленио приложения усилия, нагружаемый магнитопровод и дополнительные магнитопровода с размещенными на них обмотками возбуждения и измерительными, установленными под углом 45о к направлению усилия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, нагружаемый магнитопровод размещен между стержнями дополнительных магнитопроводов, а поверхности соприкосновения магнитопроводов выполнены с конусностью относительно оси симметрии датчика.

2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что дополнительные магнитопроводы имеют U-образную форму.

3. Датчик по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что нагружаемый магнитопровод выполнен иэ набора квадратных пластин со срезанными углами, причем линии среза попарно параллельны диагоналям квадрат а.

746213

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. 1 вердин Л.М. и др. Автоматические устройства с машиноупругими преобраэователями, М., Энергия, 1974, вып.5 17, с. 96.

2. Авторское свидетельство СССР

9 240303, кл.G 01 L 1/12, 1968 (прототип) .

746213

Фи8 4

Составитель Н. Вовчук

Редактор Н. Шильникова Техред А. Щепанская КорректорГ, Решетник

Заказ 4095/13 Тираж 1019 Подписное

ЦЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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