Устройство для измеренияуглОВыХ уСКОРЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01P15/105 

1

Изобретение относится к приборам автоматического управления и измерительной технике. Оно предназначено для измерения ускорения вращающихся реверсируемых валов различных двигателей и мехализмов.

Известны датчики ускорения сейсмического типа, содержащие инерционную массу, укрепленную с помощью упругих связей на контролируемом валу, в основе работы которых лежит измерение угловых перемещений инерционной массы при наличии ускорения {.

Недостатком этих датчиков являются сложность конструкции и преобразования сигналов, что отражается на их надежности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения угловых ускорений, содержащее инерционную массу, укрепленную с помощью упругих элементов на исследуемом валу, и преобразователь переме-. щения в виде двух цилиндрических постоянных магнитов, размещенных соответственно на валу и на инерционной массе, в поле которых закреплены магниточувствительные датчики. Магниты ориентированы так, что фазы выходных сигналов датчиков магнитного потока при покое и равномерном движении вала совпадают, а при ускорении вследствие смещения магнитных осей образуется сдвиг фаз выходных сигналов ..

Недостатком известного устройства является его низкое быстродействие за счет значительной инерционности, особенно в области малой частоты вращения контролируемого вала.

Целью изобретения является увеличение быстродействия при увеличении точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено парой башмаков из магнитопроводящего материала, закрепленных на инерционной массе и выступающих в противоположные стороны параллельно продольной оси вала, узлом установки магниточувствительного элемента, состоящим

из немагнитной втулки, закрепленной на цилиндрическом выступе магнитопровода, и магнитопроводящей насадки, прикрепленной к втулке, причем один башмак охватывает цилиндрический выступ, расположенный на одной стороне магнитопровода, а другой - магнитопроводящую насадку, расположенную на другой его стороне. На фиг. 1 и 2 показаны продольный и поперечный разрезы устройства для измерения угловых ускорений.

Магнитопроводящий корпус 1 изготовлен в виде цилиндра с технологическими окнами. На входном валу 2 на онорных подшипниках 3 установлена инерционная масса 4 из немагнитного материала в виде цилиндра. Внутри полости массы на валу жестко закреплен магнит 5 с диаметральным намагничиванием.

В тело инерционной массы вмонтированы магнитодраводящие башмаки 6i и 63. С торцовых сторон корпуса установлены крыш«и 7 и 8. С внутренней стороны крышки имеются выступы, служап1ие для концентрации магнитного потока. К крышке 7 с по-мощью немагнитной втулки 9 закреплена магнитопроводящая насадка. 10, по центру которой установлен опорный подшипник 11 входного вала 2. Второй опорный подшипник 12 входного вала установлен в крышке 8.

Инерционная масса 4 связана через цилиндрическую пружину 13 с входным валом 2.

Входные и выходные электроды 14 магниточувствительного элемента 15, который установлен в окне немагнитной втулки по центральной оси концентрации магнитного потока, выведены наружу через отверстие в крышке 7.

Магнитный башмак, охватываюший выступ в крышке корпуса и обрашенный вправо, обозначен 62. Башмак, охватываюш;ий магнитопроводяш,ую насадку и обраш,енный влево, обозначен 6i. Полюса магнита располагаются относительно башмаков симметрично.

В состоянии покоя или равномерного движения вала каждый из полюсов магнита расположен между башмаками. Магнитные потоки разделяются на две равные ветви. Одна ветвь образуется потоком, проходяш,им по башмаку 6 и магнитопроводяш,ей насадке, другая - потоком, проходяш,им по башмаку 62 и цилиндрическому выступу в корпусе.

Благодаря симметрии магнитных путей напряженности магнитного поля по оси вращения ветвей равны между собой и соответствуют половине максимальной напряженности. Вследствие этого между магнитопроводяшей насадкой и цилиндрическим выступом не сушествует мй-нитодвижуш,ей силы, и поток через зазор, в котором установлен магниточувствительный датчик, равен нулю.

При наличии ускорения под действием инерционных сил возникает относительное движение инерционной массы 4 и магнита 5. В результате ось магнита 5 смеш,ается относительно башмаков 6ь 62, и возникает поток в зазоре с магниточувствительным элементом 15.

Момент инерционных сил уравновешивается моментом упругих сил противодействующих пружин 13, откуда установившийся угол поворота пропорционален действующему угловому ускорению.

Быстродействие предложенного устройства определяется собственной частотой колебаний механической системы.

Чем выше жесткость пружины и меньше момент инерции массы, тем больше быстродействие. Быстродействие предложенного устройства не зависит от текущей скорости и положения вала.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых ускорений, содержащее неподвижный магнитопровод с двумя цилиндрическими выступами, расположенными по оси вала, инерционную массу с размещенным внутри ее магнитом, закрепленную на валу посредством упругого элемента, и магниточувствительный элемент, размещенный в воздушном зазоре магнитопровода, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия устройства, оно

снабжено парой башмаков, закрепленных на инерционной массе и выступающих в противоположные стороны параллельно продольной оси вала, узлом установки магниточувствительного элемента, состоящим

из немагнитной втулки, закрепленной на цилиндрическом выступе магнитопровода, и магнитопроводящей насадки, прикрепленной к втулке, причем один башмак охватывает цилиндрический выступ, расположенный на одной стороне магнитопровода, а другой магнитопроводящую насадку, расположенную на другой стороне магнитопровода.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 409135, «л. G 01 Р 15/08, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 396627, кл. G 01 Р 15/08, 1972 (прототип).

А-/I

Фиг./

М/J

/ j/y////// y / // / ////// /////j //j/Z

f / W////////

/j

ц