SU1044963A1

SU1044963A1 - Method of measuring mechanical stress in ferromagnetic articles

Info

Publication number: SU1044963A1
Application number: SU823434554A
Authority: SU
Inventors: Владимир Тихонович Гузеев; Николай Егорович Жадобин; Борис Нохимович Цырульников; Александр Авенирович Григорьев
Original assignee: Ленинградское Ордена Октябрьской Революции Высшее Инженерное Морское Училище Им.Адм.С.О.Макарова
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1983-09-30

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ , заключающийс в том, что устанавливсиот на изделие крест-накрест два П-образных магнитопровода, первый с возбуждающей, вто(юй с измерительной электрической обмоткой, возбуждают с помощью первого магнитопровода переменное магнитное поле в изделии , измер ют информативный.параметр с помощью второго магнитопровода и по результатам измерени суд т о величине действуюсдих. механических напр жений, отличающийс тем, что, с целью повышени точности результато.в измерений, поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивани , наход т такое его положение, при котором электрическое напр жение на его измерительной обмотке равно нулю, измер ют угол между плоскост ми магнитопроводов, а в качестве информативного параметра принимают значение последнего. (Л 4;: со а: 00A METHOD FOR MEASURING MECHANICAL VOLTAGES IN FERROMAGNETIC PRODUCTS, which consists in installing two U-shaped magnetic cores crosswise on the product, the first with exciting, second (with measuring electrical winding, exciting a magnetic field in the product with the first magnetic core in the product, using a first magnetic circuit, an alternating magnetic field in the product, with the first magnetic winding, excite the magnetic field in the product with an electric winding, excite a magnetic field in the product, using the first magnetic core, into the product, using the product in the product, excite a magnetic field into the product, and excite a magnetic field into the product. an informative parameter using a second magnetic circuit and judging by the measurement results of the magnitude of the effective mechanical stress, characterized in that, in order to improve the accuracy of the results rhenium, turn the second magnetic circuit around the crossing axis, find its position at which the electrical voltage on its measuring winding is zero, measure the angle between the planes of the magnetic cores, and take the value of the latter as an informative parameter. (Л 4 ;: со a: 00

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к измерител м механических напр жений с помощью средств, использующих вле ние магнитоупругости ферромагнитных материалов, и может использоватьс дл контрол напр женного со то ни ферромагнитных деталей и конструкций .The invention relates to a measurement technique, namely, to measuring mechanical stresses by means of the application of the magnetoelasticity of ferromagnetic materials, and can be used to control the stress of ferromagnetic parts and structures.

Известен способ измерени механических напр жений, заключак цийс в том, что устанавливают на изделие П-образный магнитопрОвод с возбуждающей и измерительной электриче ними обмотками,возбуждают,пропуска ток по возбуждающей обмотке,переменное магнитное поле в изделии, измер ют электрическоа напр жение на измерительной обмотке и по результатам измерений суд т о величине механргческих напр жений l .The known method of measuring mechanical stresses, the conclusions of which are installed on the product U-shaped magnetic conductor with exciting and measuring electrical windings, excite, passing the current through the exciting winding, the alternating magnetic field in the product, measure the electrical voltage on the measuring winding and according to the measurement results, the magnitude of the mechanical stress is judged l.

Электрическое напр жение на измерительной обмотке при равных нулю механических напр жени х имеет некоторое начальное значение. При действии механических напр жений изменение электрического напр жени обычно невелико по сравнению с начальн-лм значением и это изменение трудно измер ть с удовлетворительной точностью на фоне начального значени .The electrical voltage on the measuring winding at zero mechanical stresses has a certain initial value. Under the action of mechanical stresses, the change in electrical voltage is usually small compared with the initial-lm value, and this change is difficult to measure with satisfactory accuracy against the background of the initial value.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс способ измерени механических напр жений, заключающийс в том, что устанавливают на изделие крест-накрест два П-образных магнитопровода, первый с возбуждающей, второй с измерительной электрической обмоткой, возбуждают с помощью первого магнито провода переменное магнитное поле в изделии, измер ют информативный параметр с помощью второго магнитопровода - электрическое напр жение на его измерительной обмотке - и по результатам измерений суд т о величине действующих механических напр жений 2 .The closest to the proposed technical entity is a method for measuring mechanical stresses, which consists in installing two U-shaped magnetic cores crosswise, first with an exciting, second with a measuring electrical winding, and using a first magnetic alternating wire to excite a magnetic one. field in the product, the informative parameter is measured with the help of the second magnetic circuit - the electrical voltage on its measuring winding - and the measurement results Mechanical Protection stresses 2.

Электрическое напр жение на измерительной обмотке при отсутствии механических напр жений равно нулю и возникает за счет магнитного потока , по вл ющегос в магнитопройоде в результате возникновени анизотропии магнитной проницаемости материала издели под воздейс вием механических напр жений. Однако вели™ чина магнитного потока сущестззенно зависит от величины воздушных зазоров между изделием и полюсаг-ш магнитопровода , от амплитуды и частоты тока возбуждающей обмотки, что снижает точность результатов измерений. Цель изобретени - повышение точности результатов измерений путем |уменьшени вли ни внешних воэмущаю щих факторов.The electric voltage on the measuring winding in the absence of mechanical stresses is zero and arises due to the magnetic flux appearing in the magnetodiode as a result of the anisotropy of the magnetic permeability of the product material under the influence of mechanical stresses. However, the magnitude of the magnetic flux depends essentially on the size of the air gaps between the product and the pole of the magnetic core, on the amplitude and frequency of the exciting winding current, which reduces the accuracy of the measurement results. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement results by reducing the influence of external disturbing factors.

Указанна цель дocтигaeтd тем, что согласно способу измерени меха нических напр жений в ферромагнитных издели х, заключающемус в том, что устанавливают на изделие крестнакрест два П-образных магнитопровода , первый с возбуждающей, второйс измерительной электрической обмоткой , возбуждают с помощью первого магнитопровода переменное магнитное поле в изделии, измер ют информативный параметр с помощью второго магнитопровода и по результатамизмерений суд т о величине механических напр жений, поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивани , нйход т только такое его положение , при котором электрическое нёшр жение на его измерительной обмотке равно нулю, измер ют угол между плоскост ми магнитопроводов, а в качестве информативного параметра принимают значени последнего.This goal is achieved by the fact that, according to the method of measuring mechanical stresses in ferromagnetic products, which consists in placing two U-shaped magnetic cores on the cross product of the cross, the first with exciting, second measuring electrical winding, the alternating magnetic field is excited by the first magnetic conductor In the product, the informative parameter is measured using a second magnetic circuit and, judging by the measurement results, the magnitude of the mechanical stresses is judged, the second magnetic circuit is turned around The crossing axis only cuts its position such that the electrical deficiency on its measuring winding is zero, the angle between the planes of the magnetic cores is measured, and the values of the latter are taken as an informative parameter.

Как показывает картина распределени магнитного потенциеша на поверхности ферромагнитных изделий между полюсами магнитопровода с возбуждающей обмоткой, эквипотенциальна лини , проход ща посредине меж- ду полюсами нормально к плоскости этого магнитопровода, под вли нием механических напр жений поворачиваетс на Некоторый угол, пропорциональный их величине, а по направлению их знаку. Поэтому положение второго магнитопровода, при котором электрическое напр жение на его измерительной обмотке равно нулю, соответствует новому положению упом нутой эквипотенциальной линии, а угол между Ьлоскодт ми магнитопрводов несет информацию о действующих механических напр жени х. Положение эквипотенциальной линии зависит лишь от анизотропии магнитной проницаемости материала издели вызванной действием механических напр жений. Оно, практически, в определенных пределах, не зависит от величины внешних возмущакндих факторов (воздушных зазоров между изде-ЛИЯМИ и полюсами магнитопроводов, амплитуды и частоты тока возбуждающей обмотки). За счет этого предлагаемый способ обеспечивает повышение To iHocTH результатов измерений.As the picture of the distribution of the magnetic potential on the surface of ferromagnetic products between the poles of the magnetic circuit with the exciting winding shows, the equipotential line that passes in the middle between the poles is normal to the plane of this magnetic circuit, is rotated by Some angle proportional to their magnitude, and direction of their sign. Therefore, the position of the second magnetic circuit, at which the electrical voltage on its measuring winding is zero, corresponds to the new position of the said equipotential line, and the angle between the scopes of the magnetic conductors carries information about the effective mechanical stresses. The position of the equipotential line depends only on the anisotropy of the magnetic permeability of the material of the product caused by the action of mechanical stresses. Practically, within certain limits, it does not depend on the magnitude of external disturbances (air gaps between the products and the poles of the magnetic cores, the amplitude and frequency of the exciting winding current). Due to this, the proposed method provides increased To iHocTH measurement results.

. На чертеже приведена картина распределени магнитного потенциала на поверхности издели -при действии механических напр жений.. The drawing shows a picture of the distribution of the magnetic potential on the surface of the product under the action of mechanical stresses.

Способ измерени механических напр жений осуществл ют следующим образом.The method of measuring mechanical stresses is carried out as follows.

На нагружаемом образце издели из конструкционной стали устанавливают крест-иакрест два П-образных магнитопровода из электротехнической стали с рассто нием между Полюсами 30 л и высотой 20 мм, первый с возбуждающей обмоткой 200 витков, второй с измерительной обмоткой 800 вит ков. С помощью первого магнитопровода путем пропускани по возбуждающей обмотке тока возбуждают в изделии переменное магнитное поле. При отсутствии механических напр жений картина распределени магнитного потенциала между полюсами будет симметричной. Поэтому эквипотенциаль на лини , проход ща посредине между полюсами 1 и 2, будет представл т собой пр мую линию и занимать положе ние а-а, как показано на чертеже. Под воздействием механических напр женийб , магнитна проницаемость ферромагнитного материала издели и мен етс по-разному вдоль и поперек дейЪтви механических напр жений.За счет по вившейс анизотропии магнит ной проницаемости картина распределени магнитного потенциала станет /асимметричной, а средн эквипотенциальна лини повернетс на некоторый угол1 4, пропорциональный в уп ругой области величине механических напр жений d , и займет новое положение .. Дл нахождени этого положени поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивани обоих магнитопроводов и наход т такое его положение, при котором электрическое Нсшр жение на его измерительной обмотке равно нулю. При этом полюса 3 и 4 второго магнитопрово- да окажутс на эквипотенциальной линии , как показано на чертеже . Затем измер ют угол между плоскост ми магнитопровода, например , с помощью шкалы и указател и принимсйот в качестве информативного параметра значение последнего . Дл удобства лучше использо-. вать разность между измеренным и пр мым углом, котора и будет рав-; на искомому углу « . При необходимости шкала углов между магнитопро водами может йлть сразу отградуиро. вана с учетом вычитаемого пр мого угла . По результатам измерений yrnaif с помощью градуировочной зависимости суд т о величине и знаке механических напр жений. Проверка Вли ни величины воэдуш ных зазоров между изделием и полюсами магнитопровода показгша, что оно дл предлагаемого способа при указанных размерах магнитопроводов и зазоре 0,5 мм уменьшилось почти на два пор дка по сравнению с прототипе пом. Наличие операции поворота второго магнитопровода позвол ет в процессе поиска его положени с нулевым напр жением на измерительной обмотке использовать электроизмерительные приборы высокой чувствительности и благодар этому измер ть малые значени механических напр жений с удовлетворительной точностью.On a loaded sample of structural steel, two cross-shaped U-shaped magnetic conductors made of electrical steel are installed with a distance of 30 L between the Poles and 20 mm in height, the first with an excitation winding of 200 turns, the second with a measuring winding of 800 turns. By means of the first magnetic circuit, an alternating magnetic field is excited in the product by passing a current through the exciting winding. In the absence of mechanical stresses, the picture of the distribution of the magnetic potential between the poles will be symmetrical. Therefore, the equipotential on the line, passing in the middle between poles 1 and 2, will be a straight line and take the position a-a, as shown in the drawing. Under the influence of mechanical stresses, the magnetic permeability of the ferromagnetic material of the product changes differently along and across the effects of mechanical stresses. Due to the increased anisotropy of the magnetic permeability, the pattern of distribution of the magnetic potential becomes / asymmetrical and the average equipotential line will turn by some angle1 4 proportional to the mechanical stresses d in the elastic region, and will occupy a new position .. To find this position, turn the second magnetic circuit around axis crosses both the magnetic cores is m and found to its position in which the electric voltage at its Nsshr measuring winding is zero. In this case, the poles 3 and 4 of the second magnetic circuit will appear on the equipotential line, as shown in the drawing. The angle between the planes of the magnetic circuit is then measured, for example, using a scale and a pointer, and taking the value of the latter as an informative parameter. For convenience, better use. the difference between the measured and right angle, which will be equal; at the desired angle. " If necessary, the scale of the angles between the magnetic conductors can immediately become graded. Subject to the subtracted right angle. According to the results of yrnaif measurements, the magnitude and sign of mechanical stresses are judged using a calibration dependence. Check The influence of air gaps between the product and the poles of the magnetic circuit showed that for the proposed method, with the specified dimensions of the magnetic cores and a gap of 0.5 mm, it decreased by almost two orders of magnitude compared to the prototype. The operation of turning the second magnetic circuit allows using electrical measuring instruments of high sensitivity in the process of searching for its position with zero voltage on the measuring winding and thereby measuring small values of mechanical stresses with satisfactory accuracy.

Claims

(54.) METHOD FOR MEASURING MECHANICAL STRESSES IN FERROMAGNETIC PRODUCTS, which consists in installing two U-shaped magnetic circuits crosswise on the product, the first with an exciting one, the second with a measuring electric winding,the alternating magnetic field in the product is induced using the first magnetic circuit, an informative parameter is measured. The second magnetic circuit is measured using the second magnetic circuit, and the magnitude of the acting mechanical stresses is determined by the measurement results, characterized in that, in order to increase the accuracy of the result, the second magnetic circuit is rotated around the axis crossings, find its position in which the voltage on its measuring winding is zero, measure the angle between the planes of the magnetic cores, and as an informative th parameter take the value of the latter.