Настоящее изобретение относится к особу изготовления валов датчика крутя- го момента, а в более узком смысле, к особу изготовления валов датчика крутящего момента магнитострикционного типа, едназначенных для детектирования из- м( нений в магнитной проницаемости, в ча- юсти, в течение приложения крутящего мс мента.
Целью изобретения является улучше- е магнитных свойств вала датчика крутя- щого момента магнитострикционного типа; На фиг.1 дано схематическое изображе- Hve распределения остаточного напряжения во внутренней части вала датчика утящего момента по одному из вариантов стоящего изобретения, где 1 - глубина от верхности вала; 2 - зона, где остаточное пряжение будет почти постоянным; 3 дробеструйная обработка частицами дроби большого диаметра; 4 - дробеструйная обработка частицами дроби малого диаметра; 5 - зона, где остаточное напряжение будет почти постоянным; 6-дробеструйная обработка сперва частицами дроби большого диаметра, а затем частицами дроби малого диаметра; 7 - зона, где остаточное напряжение будет почти постоянным; 8 - остаточное напряжение; 9 - сжатие; на фиг.2 - схематическое изображение частотной характеристики в зависимости от гистерезиса и нелинейности для датчика крутящего момента по одному из вариантов настоящего изобретения; где 1 - дробеструйная обработка только частицами стальной дроби диаметром 0,6 мм; 2 - нелинейность; 3 - гистерезис; 4 - дробеструйная обработка сперва частицами стальной дроби диамет00 OJ 00
о
00
OJ
со
ром 0,8 мм, а затем частицами стальной дроби диаметром 44 мкм; на фиг.З - вид, иллюстрирующий накатанную часть датчика крутящего момента.
Описание предпочтительных вариантов изобретения.
На фиг.1 схематически показано распределение сжимающего остаточного напряжения во внутренней части вала (изготовленного из конструкционной стали марки 815 по спецификации японского промышленного стандарта), когда поверхность этого аала подвергается дробеструйной обработке сперва частицами дроби большого диаметра (0,6 мм), а затем частицами дроби небольшого диаметра (44 мкм). Вертикальная ось представляет собой величину сжимающего остаточного напряжения, а горизонтальная ось представляет глубину, измеренную от поверхности вала. На этой схеме штрих-пунктирная линия указывает на распределение сжимающего остаточного напряжения, полученного при дробеструйной обработке с использованием большого диаметра частиц дроби (0,6 мм), г пунктирная линия указывает на распределение сжимающего остаточного напряжения, полученного в результате первоначальной дробеструйной обработки поверхности час- .тицами дроби большого диаметра с последующей обра-боткой частицами дроби небольшого диаметра (размеры которых указаны выше в скобках).
Как уже упоминали выше, в случае использования для дробеструйной обработки частиц дроби только большого диаметра (0,6 мм) зона максимального и примерно постоянного распределения сжимающего остаточного напряжения образуется на какой-то глубине от поверхности вала в довольно широком диапазоне (от 0,05 мм до примерно 0,15 мм), если смотреть в направлении глубины. В случае, когда дробеструйная обработка осуществляется с применением частиц дроби небольшого диаметра (44 мкм), тогда зона максимального и примерно постоянного распределения сжимающего остаточного напряжения образуется на небольшой глубине от поверхности вала в узком диапазоне (от примерно О до 0,05 мм).
В случае, когда дробеструйная обработка осуществляется сперва с применением частиц дроби большого диаметра (0,6 мм), а затем с применением частиц дроби небольшого диаметра (44 мкм), тогда зона максимального и примерно постоянного распределения сжимающего остаточного напряжения будет широкой (от примерно G до 0/15 мм), причем она близко приближается к поверхности вала. Именно поэтому, по сравнению со случаем использования частиц дроби только одного фиксированного диаметра, становится возможным исполь- зовать широкий диапазон условий возбуждения с целью расширения диапазона использования датчиков крутящего момента.
На фиг,2 показаны кривые частотной ха
рактеристики в зависимости от гистерезиса
и нелинейности для вала датчика крутящего момента, изготовленного по настоящему изобретению, В качестве исходного материала изготовления вала использовали сталь
SNCM марки 815 (по спецификации японского промышленного стандарта). Этот вал подвергали дробеструйной обработке сперва частицами дроби диаметром 0,6 мм и при давлении дроби в 5 кг/см2 (в оригинале
kgf/см - примеч. переводч.) и со степенью охвата не менее 70%, а затем частицами дроби диаметром .44 мкм при давлении дроби 5 кг/см2 и степенью охвата не менее 70%. Характеристики датчика измеряли с
помощью привода постоянного напряжения с эффективным током возбуждения в 35,5 мА, но при изменяющейся частоте. На этой диаграмме нижняя группа кривых относится к измеренным гистерезису и не0 линейности. Верхняя группа кривых относится к контрольному образцу и иллюстрирует результат, полученный путем измерения при тех же условиях и для того же исходного материала изготовления вала, но
5 для случая, когда дробеструйная обработка осуществлялась с помощью частиц дроби диаметром только 0,6 мм, при давлении дроби на поверхность в 7 кг/см и при охвате не менее 70%. Из данных этого чертежа
0 совершенно ясно, что в соответствии со способом по настоящему изобретению достигается не только улучшение гистерезиса, но и также нелинейности по сравнению со случаем, когда используется только один
5 размер частиц дроби.
Что же касается величины сжимающего остаточного напряжения в самом наружном слое поверхности, образуемого в результате дробеструйной обработки, то в случае
0 использования дробеструйной обработки с применением стальной дроби диаметром 0,6 мм (см. фиг.1) сжимающее остаточное напряжение примерно в 50 кг/см2 появляется как в аксиальном, так и окружном
5 направлениях, тогда как в случае использования дробеструйной обработки сперва с помощью частиц дроби диаметром 0,6 мм, а затем с помощью частиц дроби диаметром 44 мкм появляется сжимающее остаточное напряжение примерно в 70 кг/см2, которое
f аспространяется также как в аксиальном, так и окружном направлениях, при этом в госледнем случае достигаются заметные улучшения по гистерезису, нелинейности и 1увствительности. Эксперименты с дробеструйной обработкой проводили в различных условиях осуществления самой Дробеструйной обработки, В ходе этих экспериментов было установлено, что если сжимающее остаточное напряжение в самом наружном слое поверхности не было менее примерно 20 кг/см , а район, в котором сжимающее остаточное напряжение не ()ыло менее примерно 20 кг/см , простирается от самого наружного слоя поверхности до зоны, глубиной не менее 0,1 мм, то в данном случае создавались очень благопри- s тные условия для улучшения гистерезиса, нелинейности и чувствительности.
Далее, из данных фиг.2 ясно, что по сравнению со случаем дробеструйной обра- (ютки с помощью частиц стальной дроби олько диаметром 0,6 мм предложенное изобретение гарантирует улучшение гистерезиса и нелинейности на протяжении все- ю диапазона используемых в измерении мастот возбуждения. Основной причиной улучшения является то, что дробеструйная обработка сперва осуществляется ча- :тицами стальной дроби диаметром 0.6 мм, а Оатем частицами стальной дроби диамет- JOM 44 мкм, чтобы гарантировать, что рас- феделение сжимающего остаточного напряжения в непосредственной близости т самого наружного слоя поверхности, в ;отором в момент измерения напряжения с помощью датчика крутящего.момента скап- (ивается максимальное напряжение, было равномерным, в котором в момент осущест- ления возбуждения с помощью широкого диапазона частот (от 10 кГц до 100 кГц) :жимающее остаточное напряжение находится на максимальном уровне и будет рав- юмерным на протяжении всего диапазона лубины оболочки, через который проходит магнитный поток.
Основной причиной упомянутого выше лучшения нелинейности является то, что в данном случае происходит повышение магнитной анизотропии канавок.
р
В соответствии с настоящим изобретением использование дробеструйной обра- зотки магнитоанизотропных частей, оторые в данном случае представлены канавками, имеет своим конечным результа- ом образование остаточного напряжения в /помянутых магнитоанизотропных частях. На фиг.З показана конфигурация накатывания.
В соответствии с данным решением, при котором дробеструйная обработка сперва осуществляется частицами дроби большого диаметра, а затем частицами дроби небольшого диаметра, часто образуемые дробеструйными частицами большого диаметра микротрещины будут затем заделываться дробеструйными частицами малого диаметра. В результате этого будет повы0 шаться качество поверхности вала датчика крутящего момента, а также улучшаться характеристики гистерезиса и нелинейности. Кроме того, авторы изобретения установили, что для повышения эффективности дро5 беструйной обработки необходимым условием является, чтобы диаметр частиц дроби для второго и всех последующих этапов дробеструйной обработки был меньше диаметра закругленных донных частей са0 мих канавок. В описанном выше варианте изобретения для показанных на фиг.З конфигураций канавок с шагом их расположения в 1 мм. с глубиной канавок в 0,8 мм, длиной канавок в 20 мм и диаметром их
5 донной части в 0,2 мм рекомендуется на первом этапе дробеструйной обработки использовать частицы дроби диаметром 0,6 мм, а на втором - частицы дроби диаметром 44 мкм.
0Кроме-того, упомянутый выше вариант изобретения .предусматривает использование двух типов частиц дроби, имеющих соответственно большой и малый диаметры. И тем не менее, можно использовать три и
5 более типов частиц дроби различного диаметра, причем это относится к случаю, когда многократная дробеструйная обработка осуществляется с использованием частиц дроби с постепенно уменьшающимися диа0 метрами. Однако в случае изменения последовательности на обратную, т.е. если сперва будут использоваться частицы дроби небольшого диаметра, а затем частицы дроби большого диаметра, то достигнутые с по5 мощью частиц дроби небольшого диаметра эффекты будут появляться или устраняться частицами дроби большого диаметра, поэтому просто невозможно добиться желаемых частотных характеристик. Точно также,
0 если для осуществления одиночной операции дробеструйной обработки используется смесь из частиц дроби большого и малого диаметров, то в этом случае не будут достигаться улучшения как по гистерезису, так и
5 по нелинейности,
Теперь кратко остановимся на эффекте тепловых обработок. Чтобы увеличить прочность вала датчика, настоятельно рекомендуется после завершения общей тепловой обработки, например цементации, закалки
с индукционным нагревом или карбонизации, провести этап дробеструйной обработки по настоящему изобретению. В данном случае, чтобы добиться образования эффективного остаточного напряжения, необходимо придать частицам дроби большую твердость по сравнению с твердостью самого наружного слоя поверхности.
Формула изобретения 1. Способ изготовления валов датчика крутящего момента магнитострикционного типа, предназначенного для обнаружения изменения магнитной проницаемости, включающий подачу дроби на обрабатываемую поверхность вала датчика с канавками, отличающийся тем, что. с целью улучшения магнитных свойств вала датчика,
0
подачу дроби осуществляют многократно, причем при каждой последующей подаче дроби уменьшают размер используемой дроби.
2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что подачу дроби осуществляют в два этапа,
3. Способ по п. 1, -о т л и ч а ющийся тем, что подачу дроби осуществляют в три и более этапов.
4. Способ по пп.1-3, отличающий- с я тем, что размер используемой дроби для второго и последующих этапов выбирают из условия
RxaHi
где Рдр - радиус дроби;
Ркан - радиус донной части канавки.
SO
во
CpЈS&J
о
ю
/sryfiu&er ster/scrЈHi
3&/y(
ff#0 SfWCftf/M/
Составитель Р.Кондратьева едактор Л.НароднаяТехред М.Моргентал Корректор Л.Филь
/
Г
tf-
5л -- I
У0 Л7 (р1/&2
Ufcr Km&S#u
jH/K/ма &#&Ј#&
cbve.3
