RU45192U1

RU45192U1 - SHOCK SPEED SENSOR

Info

Publication number: RU45192U1
Application number: RU2004132457/22U
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Стихановский; Е.И. Пастухова
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2005-04-27

Abstract

Полезная модель относится к технике контроля и измерений и может быть использована для испытания машин и механизмов ударного действия как в полевых условиях, так и в условиях испытательных лабораторий, в частности, для измерения энергии единичного удара машин и механизмов при приемо-сдаточных испытаниях. Задачей при разработке конструкции полезной модели является увеличение мощности выходного сигнала датчика и повышение точности измерения. Поставленная задача решена за счет того, что электромагнитная катушка 2 содержит две независимые обмотки 3 и 4, одна из которых соединена с источником питания 1, а другая - с измерительным прибором ИП, кроме того, подпружиненный корпус датчика выполнен в виде перевернутого стакана 5 с подпружиненной снизу крышкой 6, выполненной заодно с втулкой, опирающейся в подпружиненную шайбу 9, установленную с возможностью опирания в рабочий инструмент 12, причем в нижней части стакана между электромагнитной катушкой 2 и крышкой 6 установлено стопорное кольцо 11.The utility model relates to control and measurement techniques and can be used to test machines and mechanisms of impact action both in the field and in the conditions of testing laboratories, in particular, to measure the energy of a single impact of machines and mechanisms during acceptance tests. The task in developing the design of the utility model is to increase the power of the sensor output signal and increase the measurement accuracy. The problem is solved due to the fact that the electromagnetic coil 2 contains two independent windings 3 and 4, one of which is connected to the power source 1, and the other to the measuring device IP, in addition, the spring-loaded housing of the sensor is made in the form of an inverted cup 5 with a spring-loaded bottom cover 6, made integral with the sleeve, resting on a spring-loaded washer 9, mounted with the possibility of support in the working tool 12, and in the lower part of the glass between the electromagnetic coil 2 and the cover 6 has a stopper bt 11.

Description

Полезная модель относится к технике контроля и измерений и может быть использована для испытания машин и механизмов ударного действия как в полевых условиях, так и в условиях испытательных лабораторий, в частности, для измерения энергии единичного удара машин и механизмов при приемо-сдаточных испытаниях.The utility model relates to control and measurement techniques and can be used to test machines and mechanisms of impact action both in the field and in the conditions of testing laboratories, in particular, to measure the energy of a single impact of machines and mechanisms during acceptance tests.

Известен датчик, имеющий стержневой якорь с полюсным наконечником, который связан с испытуемым объектом (Потапов Н.П. и др. Индукционный датчик скорости линейных перемещений. В кн.: Электрические силовые импульсные системы, ч.1. Новосибирск : Изд-во СО АН СССР, 1969. - С 217-222).A known sensor having a rod anchor with a pole tip, which is connected with the test object (Potapov NP and other induction sensor of the speed of linear displacements. In the book: Electric power impulse systems, part 1. Novosibirsk: Publishing house SB AN USSR, 1969. - C 217-222).

Недостатком известного датчика скорости при испытаниях машин ударного действия является значительная погрешность, обусловленная отскоком якоря от ударной части испытуемой машины после их соударения.A disadvantage of the known speed sensor when testing impact machines is a significant error due to the rebound of the armature from the shock of the tested machine after their collision.

Известен также индукционный датчик ударной скорости машин, содержащий магнит, магнитопровод, неподвижный полюсный наконечник, несущий каркас с измерительной обмоткой, стержневой якорь с полюсным наконечником, снабженный предварительно осаженной пружиной для поджатия якоря, причем измерительная обмотка выполнена укороченной и размещена на неподвижном полюсном наконечнике (А.с. СССР №622099, М. кл. G 01 Р 3/50, 1978).Also known is an induction shock sensor of machines containing a magnet, a magnetic circuit, a fixed pole piece, a supporting frame with a measuring winding, a rod anchor with a pole piece, equipped with a pre-set spring for preloading the armature, and the measuring coil is made shortened and placed on a fixed pole piece (A .s. USSR No. 622099, M. cl. G 01 P 3/50, 1978).

Недостатком данного индукционного датчика является большой ход якоря датчика, что не дает возможность моделировать опирание (упор) инструмента в рабочую среду. Кроме того, электрический сигнал, возникающий при соударении с инструментом, невелик, так как конструкцией датчика не предусмотрен мгновенный (скачкообразный) The disadvantage of this induction sensor is the large stroke of the sensor armature, which makes it impossible to simulate the support (emphasis) of the tool in the working environment. In addition, the electrical signal arising from the collision with the tool is small, since the sensor design does not provide instantaneous (spasmodic)

разрыв магнитноэлектрической цепи. Это влечет за собой увеличение погрешности измерения.rupture of a magnetoelectric circuit. This entails an increase in measurement error.

Наиболее близким к заявленному изобретению является индукционный датчик ударной скорости машин, в котором магнитопровод образован подпружиненным корпусом датчика, замкнутым полюсным наконечником стержневого якоря, при этом корпус датчика установлен с возможностью перемещения вместе с электромагнитной катушкой относительно стержневого якоря с полюсным наконечником и разрыва магнитопровода по его поперечному сечению (Пат. РФ №2110072. Индукционный датчик ударной скорости машин/ Стихановский Б.Н.).Closest to the claimed invention is an induction shock sensor of machines, in which the magnetic circuit is formed by a spring-loaded sensor housing, a closed pole tip of the rod anchor, while the sensor housing is mounted to move together with the electromagnetic coil relative to the rod armature with the pole tip and break the magnetic circuit along its transverse cross-section (Pat. RF №2110072. Induction sensor of shock speed of machines / B. Stikhanovsky).

Недостатком этого индукционного датчика является невысокая мощность выходного сигнала Р, посколькуThe disadvantage of this induction sensor is the low power output signal P, since

P=V*F-cosα (1),P = V * F-cosα (1),

где F - электромагнитная сила;where F is the electromagnetic force;

V - предударная скорость бойка;V - striking speed striker;

α - угол между векторами силы и скорости.α is the angle between the force and velocity vectors.

Для данной конструкции датчика α90°, соответственно величина выходной мощности Р будет мала, а выходной сигнал будет изменяться за счет изменения плотности магнитного потока, вызванного изменением площади перекрытия между корпусом и полюсным наконечником.For this sensor design, α 90 °, respectively, the value of the output power P will be small, and the output signal will change due to a change in the magnetic flux density caused by a change in the overlap area between the housing and the pole piece.

В конструкции датчика не был учтен принцип Аббе: измерительный преобразователь измерительной системы не расположен вдоль линии измерения, что снижает точность измерения. Кроме того, крепежное приспособление индукционного датчика ударной скорости машин, являясь дополнительным звеном измерительной размерной цепи, вносит погрешность в результаты измерений.The Abbe principle was not taken into account in the design of the sensor: the measuring transducer of the measuring system is not located along the measuring line, which reduces the accuracy of the measurement. In addition, the fastening device of the induction shock sensor of machines, being an additional link in the measuring dimensional chain, introduces an error in the measurement results.

Задачей при разработке конструкции полезной модели является увеличение мощности выходного сигнала датчика и повышение точности измерения.The task in developing the design of the utility model is to increase the power of the sensor output signal and increase the measurement accuracy.

Поставленная задача решена за счет того, что электромагнитная катушка содержит две независимые обмотки, одна из которых соединена с источником питания, а другая - с измерительным прибором, кроме того, подпружиненный корпус датчика выполнен в виде перевернутого стакана с подпружиненной снизу крышкой, выполненной заодно с втулкой, опирающейся в подпружиненную шайбу, установленную с возможностью опирания в рабочий инструмент, причем в нижней части стакана между электромагнитной катушкой и крышкой установлено стопорное кольцо.The problem is solved due to the fact that the electromagnetic coil contains two independent windings, one of which is connected to the power source, and the other to the measuring device, in addition, the spring-loaded housing of the sensor is made in the form of an inverted cup with a spring loaded from the bottom, made integral with the sleeve resting on a spring-loaded washer, mounted with the possibility of support in the working tool, and in the lower part of the glass between the electromagnetic coil and the lid there is a snap ring.

На чертеже изображен датчик ударной скорости машин с катушкой подмагничивания, устанавливаемый на рабочий инструмент ударного механизма.The drawing shows a shock sensor of machines with a magnetizing coil mounted on the working tool of the percussion mechanism.

Датчик содержит источник магнитного поля 1, электромагнитную катушку 2, которая содержит две независимые обмотки - обмотку питания 3 и измерительную обмотку 4. Верхняя часть корпуса, выполнена в виде перевернутого стакана 5. Крышка 6 выполнена заодно с втулкой, внутренняя поверхность которой является посадочной поверхностью датчика.The sensor contains a magnetic field source 1, an electromagnetic coil 2, which contains two independent windings - a power winding 3 and a measuring winding 4. The upper part of the housing is made in the form of an inverted cup 5. The cover 6 is integral with the sleeve, the inner surface of which is the mounting surface of the sensor .

Пружины сжатия 7 и 8 упираются в шайбу 9 и опорный элемент 10 соответственно и обеспечивают возвратно-поступательное перемещение крышки 6 в исходное положение после отлета при нанесении удара по рабочему инструменту, а также осуществляют постоянное прижатие крышки 6 к корпусу 5 с минимальным зазором, при замкнутом магнитопроводе.Compression springs 7 and 8 abut against the washer 9 and the support element 10, respectively, and provide reciprocating movement of the cover 6 to its original position after departure when striking a working tool, and they also constantly press the cover 6 against the housing 5 with a minimum gap when closed magnetic circuit.

Стопорное кольцо 11 установлено с радиальным натягом в канавке корпуса 5 и предназначено для осевой фиксации катушки 2 с обмотками 3 и 4 в корпусе.The circlip 11 is installed with a radial interference in the groove of the housing 5 and is intended for axial fixing of the coil 2 with windings 3 and 4 in the housing.

Такое фиксированное положение катушки с обмотками относительно корпуса и незначительное осевое возвратно-поступательное перемещение относительно рабочего инструмента, позволяет исключить на них влияние ударной нагрузки.Such a fixed position of the coil with windings relative to the housing and a slight axial reciprocating movement relative to the working tool, eliminates the influence of shock load on them.

Вся конструкция располагается на рабочем инструменте 12.The whole structure is located on the working tool 12.

Напряжение питания первичной обмотки контролируется с помощью вольтметра постоянного тока V, а изменение ЭДС фиксируется измерительным прибором ИП.The supply voltage of the primary winding is controlled using a DC voltmeter V, and the change in the EMF is recorded by the measuring device IP.

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

После удара ударником по рабочему инструменту 12, он начинает движение, перемещая шайбу 9 и крышку 6 относительно корпуса 5. В момент отрыва крышки 6 от корпуса 5, измерительным прибором ИП фиксируется максимальное значение ЭДС, наводимой во вторичной обмотке катушки, прямо пропорциональное скорости рабочего инструмента. Возврат крышки в исходное положение обеспечивает пружина 8.After the hammer strikes the working tool 12, it starts moving by moving the washer 9 and the cover 6 relative to the housing 5. At the moment the cover 6 is torn off from the housing 5, the maximum value of the EMF induced in the secondary winding of the coil is directly proportional to the speed of the working tool by the IP measuring device . The cover is returned to its initial position by spring 8.

При последующих ударах работа датчика аналогична вышеописанному.In subsequent shocks, the operation of the sensor is similar to that described above.

Предлагаемый датчик обладает высокой мощностью выходного сигнала Р, поскольку вектора силы и скорости расположены на одной прямой и выражение (1) примет видThe proposed sensor has a high output signal power P, since the force and velocity vectors are located on one straight line and expression (1) takes the form

P=V*F, (2)P = V * F, (2)

V - предударная скорость бойка.V is the striking speed of the striker.

Соблюдение принципа Аббе и принципа кратчайших размерных цепей позволило повысить точность датчика.Compliance with the Abbe principle and the principle of the shortest dimensional chains has improved the accuracy of the sensor.

Кроме того, за счет резкого изменения магнитного потока в момент разрыва магнитной цепи датчика повысилась ЭДС сигнала, что позволяет использовать сравнительно малочувствительные указатели на выходе измерительной цепи и регистрировать измеряемую переменную величину осциллографом или импульсным вольтметром без предварительного усиления.In addition, due to a sharp change in the magnetic flux at the time the sensor magnetic circuit was broken, the emf of the signal increased, which allows the use of relatively insensitive pointers at the output of the measuring circuit and the measured variable can be recorded with an oscilloscope or pulsed voltmeter without preliminary amplification.

Разработанная в ходе решения поставленной задачи конструкция обеспечивает надежную работу датчика при измерении энергии удара машин и механизмов ударного действия в широком диапазоне частот при большом разбросе значений энергии.The design developed in the course of solving the stated problem ensures reliable operation of the sensor when measuring the impact energy of machines and mechanisms of impact action in a wide frequency range with a wide spread of energy values.

Claims

A shock speed sensor of machines, comprising a magnetic field source, an electromagnetic coil, an elastic element, a magnetic circuit formed by a spring-loaded sensor housing, the sensor housing being mounted with the possibility of breaking the magnetic circuit along its cross section, characterized in that the electromagnetic coil contains two independent windings, one of which is connected to a power source, and the other to a measuring device, in addition, the spring-loaded sensor housing is made in the form of an inverted glass with a spring-loaded sn zu lid formed integrally with the sleeve rests in a spring-loaded washer mounted with the possibility of bearing a work tool, wherein the bottom of the cup between the electromagnetic coil and the lid a stop ring.