SU1640380A1

SU1640380A1 - Магнитоупругий датчик усилий

Info

Publication number: SU1640380A1
Application number: SU884625665A
Authority: SU
Inventors: Борис Федорович Брюхов; Юрий Федорович Шалашов; Юрий Владиславович Локтионов; Геннадий Дмитриевич Воропаев
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к контролю и управлению процессом бурени и предназначено дл измерени аксиальных и радиальных усилий в узлах горных машин. Цель изобретени - повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределени магнитных потоков. Датчик включает в себ магнитопровод (МП) 1, чувствительные элементы 7 из маг- нитоупругого материала, измерительную 6, возбуждающую 3 и компенсирующую 4 обмотки , намотанные на каркасы. При этом МП 1 выполнен в форме полого тора, внутри которого размещены обмотки 3, 4 и 6. Обмотки 3 и 4 намотаны на первом каркасе и отделены от обмотки 6 чувствительными элементами 7. Обмотка 6 намотана на втором каркасе. При отсутствии нагрузки магнитна проницаемость чувствительных элементов 7 низка относительно магнитной проницаемости МП 1. Основной магнитный поток индуцируетс током обмотки 3. Магнитный поток замыкаетс по МП1. При воздействии внешних сил на чувствительные элементы 7 их магнитна проницаемость возрастает. Магнитный поток перераспредел етс между МП t и чувствительными элементами 7. При этом измен етс ЭДС в обмотке 6 пропорционально воздействию внешних сил. 4 ил. (Л

Description

о

W 00

о

Изобретение относитс к устройствам контрол и управлени процессом бурени , а именно к измерению осевого усили на долоте в станках вращательного бурени .

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределени магнитных потоков.

На фиг. 1 изображен датчик дл измерени аксиальных сил; на фиг. 2 -датчик дл измерени радиальных сил; на фиг. 3 - распределение магнитных потоков в магнито- проводе; на фиг. 4 - зависимость ЭДС катушек от усили , приложенного к датчику.

Магнитоупругий датчик усилий содержит магнитопровод 1, выполненный в форме полого тора произвольного сечени и выполн ющий роль корпуса, в котором расположена на каркасе 2 возбуждающа 3 и компенсирующа 4 обмотки, на каркасе 5 измерительна обмотка 6, котора отделена от возбуждающей 3 и компенсирующей 4 обмоток чувствительными элементами 7, выполн ющими роль переменного, в зависимости от усилий, магнитного шунта. Из- мерительные элементы 7 способны воспринимать нагрузки Р от внешних элементов конструкции какого-либо агрегата.

Датчик работает следующим образом.

При отсутствии нагрузки магнитна проницаемость чувствительных элементов 7 равна fi0 и низка относительно магнитной проницаемости магнитопровода 1. Магнитна проводимость чувствительных элементов 7 также относительно низка, основной магнитный поток Фо, индуцированный током возбуждающей обмотки 3 течет по маг- нитопроводу (фиг. За), шунтирующее действие чувствительных элементов 7 сказываетс незначительно и в измерительной обмотке 6 наводитс ЭДС Ј0. При воздействии внешних сил на чувствительные элементы 7 (фиг. 36) магнитна проницаемость ,м последних растет, растет их магнитна проводимость, магнитный поток Ф0 перераспредел етс между внешней частью магнитопровода 1 и чувствительными элементами 7. ЭДС, индуцированна разностью магнитных потоков Ф - фг в измерительной обмотке б, измен етс пропорционально зависимости /4 f i(F) и может стать равной нулю или помен ть знак, если Фг Ф1.

Дл получени линейной характеристики (F) служит компенсирующа обмотка 4, включаема встречно с измерительной обмоткой 6. Характеристики (F) показаны на фиг. 4, где Јк - ЭДС компенсирующей обмотки 4, независима от приложенных

усилии, еи - ЭДС измерительной обмотки б и efe - суммарные ЭДС встречно включенных измерительной б и компенсирующей 4 обмоток.

Магнитоупругий датчик дл измерени

радиальных усилий содержит также магнитопровод 1 в форме полого тора, однако оси чувствительных элементов 7 ориентированы вдоль направлени действи сил. Такой датчик может найти применение дл непосредственного измерени усилий в телах качени .

Достоинством датчика вл етс его технологичность производства и сборки, так как в нем присутствует лишь три обмотки на

дВуХ каркасах, магнитопровод одновременно служит корпусом датчика, небольшое количество па нных соединений, все измерительные стержни одной длины. Перечисленные преимущества удешевл ют

изготовление и сборку датчиков, позвол ют добитьс высокой повтор емости их характеристик .

Claims

Формула изобретени Магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод с размещенными в нем чувствительными элементами, а также измерительную компенсирующую и возбуждающую обмотки, намотанные на каркасы, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и точности измерений за счет перераспределени магнитных потоков, магнитопровод выполнен в виде полого тора, внутри которого размеще- ны два кольцеобразных каркаса, на первом из которых намотана компенсирующа и возбуждающа обмотки, а на втором - измерительна обмотка, причем чувствительные элементы размещены между каркасами.

/ J/

S Фиг. 3

Фиг . Z

6 5