Магнитоупругий преобразователь крутя-щЕгО MOMEHTA Советский патент 1981 года по МПК G01L3/10 

(54) МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к измерйIтельной технике и может быть использовано Для измерения крутящего момен та на вращающихся валах металлорежущих станков. Известны магнитоупругие преобразователи крутящего момента, которые состоят из кольцевых статоров с полюсными .наконечниками, расположенными в определенном порядке вокруг вращающегося вала, служащего чувствительным элементом преобразователя и снабженными обмотками возбуждения и измерения Ij. Недостатком таких преобразователей является зависимость величины сигнала от углового положения вала. Известен также магнитоупругий йреобразователь крутящего момента, ;содержащий упругий вал, систему возбуждения и измерительную систему с кольцевыми полюсами ) снабженными дву мя одинаковыми, расположенными соосио валу кольцевыми .обмотками. При на гружении вала крутящим моментом Происходит изменение его магнитной проницаемости, вследствие чего сигнал с соответствующей измерительной обмотки изменяется, что позволяет регистрировать величину крутящего момента 2. Недостатком такого преобразователя является низкая чувствительность вследствие того, что магнитные потоки замыкаются вдоль образующей упругого участка вала, т.е. по направлению,в котором преобладают касательные напряжения, практически не влияющие на магнитную проницаемость. Нормальные напряжения, влияющие на магнитную проницаемость, в этом направлении малы. Низкая чувствительность также является следствием того, что из двух измерительных обмоток преобразователя только одна реагирует на изменение нагрузки, а вторая является балластной и испс5льзуется только для компенсации начального сигнала. 38 Цель изобретения - повыгаение чувствительности. Эта цель достигается тем, что в магнитоупругом преобразователе крутящего момента, содержащем упругий вал, систему возбуждения и измерительную систему с кольцевыми полюсами, снабженными двумя одинаковыми, рйснбложенными соосно валу кольцевыми обмотками, на валу под измерительными обмотками выполнена накатка с направлением впадин под углом 45 к оси вала, причем впадины под одной обмоткой ортогональны впадинам под другой обмоткой. На фиг, 1 схематически показан маг нитоупругий преобразователь крутящего момента с накатанным упругим участком вала, продольный разрез; на фиг. 2 сечение развертки упругого участка вала в направлении, ортогональном впа динам накатки. Магнитоупругий преобразователь кру тящего момента состоит из двух идентичных расположенных рядом частей, каждая из которых состоит из обмотки 1 возбуждения и обмотки 2 измерения, .намотанных на общей катушке 3, установленной внутри П-образного кольцевого магнитопровода, который состоит из цилиндрического участка 4 и ди ковых участков 5 с отверстиями для упругого участка вала 6, служащих кол цевыми полюсами. Под RaTyraKaMJi 3 на упругом участ кё вала выполнена накатка под углом 45° между впадинами 7 и образующей цилиндра, причем впадинь под одной к тушкой ортогональны впадинам под дру гой катушкой. Преобразователь смонтирован в корпусе 8, Ориентирование преимущественной магнитной проницаемости вдоль направ ления одного из главных напряжений обеспечивается наличием недеформированных участков 9 поверхности ytipyгого участка вала, обладающих обычной для материала вала магнитной про ницаемость, между впадинами 10 накатки. Впадины 10 окружены зонами il пластически деформированного материа обладающими пониженной магнитной про ни1 аемостыо. Отношение ширины впадины is к шагу накатки s должно обес печивать наличие нвдеформированных участков 9j оно зависит бт профиля; впадин и ИХ глубины. Например, при равностороннем треуголыйэм профиле впадин И глубине, равной 0,5 мм, достаточно отношение - 0,3. Глубина впадин ;1акатки выполняется большей, чем эффективная глубина проникновения переменного магнитного поля, в материал упругого участка вала. Преобразователь работает следующим образом. При включении питания обмоток 1 возбуждения Б упругом участке вала 6 возникает продольное магнитное поле, но магнитные потоки из-за наличия накатки замыкаются по недеформированным участкам 9 поверхности вала, козорые при наличии крутящего момента испытытвают напряжения сжатия и растяжения, причем под одной катушкой 3 они сжимаются, а под другой растягиваются. Тогда электродвижущие силы, наводимые в измерительных обмотках 2, изменяются: в одной обмотке увеличиваются, а в другой уменьшаются. Обмотки 2 соединены встречно-последовательно так, что начальные сигналы вычитаются, а изменения сигналов от крутящего момента складываются. Применение изобретения позволяет повысить чувствительность магнитоупругого преобразователя при сохранении независимости уровня сигнала от углового по.пожения вала, что повышает точность измерений (особенно малых нагрузках) . Формула изобретения Магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий упругий вал, систему возбуждения и измерительную систему с кольцевыми полюсами снаб женными двумя одинаковыми, расположенными соосно валу кольцевь,1ми обмотками, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, на валу под измерительными обмотками выполнена накатка с направлением впадин под углом 45 от вала, причем впадины под одной обмоткой ортогональны впадинам под другой обмоткой. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе , Гинзбург В,Б. Магнитоупругие датчики. М., Энергия, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР №432357., кл. G 01 L 3/10, 21.02.73 (прототип).