Магнитоупругий дифференциальный дина-MOMETP Советский патент 1981 года по МПК G01L1/12 

1

; Изобретение относится к весоизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения ра зности сил и может быть использовано, например, в автоматизированных системах взвешивания и дозирования в черной металлургии при взвешивании и дозировании шихтовых материалов. .

Известны магнитоупругие динамометры/ содержащие магниТоупругий сердечник, помещенный в корпус, воспринимающий измеряемую нагрузку. На сердечнике расположены обмотка.воз-:, буждения, соединенная с генератором переменного тока и измерительная обмотка, соединенная с прибором, по показаниям которого судяя- о величине приложенной силы 11

Н,едостаток известных динамометров t- невозможность измерения разностиприложенных сил.

Наиболее близким по технической сущности является магнитоупругий дифференциальный динамометр, содержащий замкнутый стержневой магнйтопровод с тремя обмотками, одна из которых питается переменным током постоянной частоты, а две другие , расположены на разных ветвях магнитопровода, подвергаемых неодинаковым

нагрузкам для создания в магнитопроводе различных по величи.нё местных напряжений.Обмотки включены дифференциально для получения на выходе напряжения, величина которого является функцией разности указанных нагрузок 2 .

Существенным недостатком данного устройства является наличие разомк10нутого типа магнитопровода чувствительного элемента и, как следствие, малая чувствительность преобразователя..

Цель изобретения - повышение

15 чувствительности измерения разности дву-х сил.

Эта цель достигается тем, что динамометр снабжен корпусом, выполненным в виде полого цилиндра и фик20сирующей пластины с круговым вырезом, в который помещен этот цилиндр, своей осью перпендикулярно пластине/ .а магнитопроЁод выполнен в виде двух сердечников, запрессован25ных в полый цилиндр у его торцов, так, что продольная ось сердечников совпадает с плоскостью приложения сил, при этом обмотки возбуждения и измерительная выполнены каждая из 30 двух секций, размещенных на обоих

сердечниках, причем секции обмотки возбуждения соединены параллельно, а секции измерительной обмотки последовательно и встречно.

Кроме того, с целью регулирования начального сигнала измерительной обмотки, фиксирующая пластина выполнена с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра.

На фиг,1 изображена конструкция предложенного магнитоупругого дифференциальнбго динамометра, внешний вид, с вырезом; на фиг.2 - схема э 1ектрического соединения обмоток динамометра и их подключения к генератору и прибору; на фиг.З - статические характеристики магнитоупругих сердечников и всего устройства,

Магнитоупр1 гий дифференциальный динамометр (фиг.1) содержит корпус 1, помещенный в фиксирующую пластиг ну 2 с круговым вырезом. Корпус 1 выполнен в виде полого цилиндра. Магнитоупругие сердечники 3 и 4 запрессованы в расточку цилиндра у его торцов так, что продольные оси (показаны штрих-пунктирной линией) сердечников 3 и 4 совпадают с линией действия сил Р и Q (направления, действия сил Р и Q показаны стрелками) . Обмбтка возбуждения состоит из двух секций 5 и 6. Секция 5 размещена насердечнике 3, секция 6 размещена на сердечнике 4. Измерительная обмотка состоит из секций 7 и 8. Секция 7 размещена на сердечнике 3, секция 8 размещена на сердечнике 4. Секции обмотки возбуждения б и 5 соединены параллельно и подключены к генератору 9 переменного тока (см.фиг.2). Секции 7 и 8 измерительной обмотки соединены последовательно и встречно и подключены к измерительному прибору 10.

В.настоящем устройстве используется эффект распределения механических напряжений в полом деформируемом цилиндре, одно из поперечных сечений которого.фиксируется (например, при помощи пластины с круговым вырезом). При сжатии одного конца полого цилиндра его сечение в данно плоскости принимает эллипсовидную формуле большой осью в направлении, перпендикулярном линии действия силы, а: сечение противоположного кон-. ца цилиндра принимает эллипсовидную форму с большой осью в направлений, пара|1лельном линии действия силы. При том сечение цилиндра в плоскости фиксирующей пластины остается неизменным (деформания типа бабочка или сплющивание трубы в стенке ) Таким образом, деформируемый корпус в виде полого цилиндра с запрессованньши в его торцах се здечниками магнитопровода помещенный в фиксирующую пластину, передает механическое усилие (деформацию) одного

сердечника другому с обратным знаком. В случае действия двух сил к каждому магнитоупругому сердечнику прикладывается разность измеряемых сил.

Наилучший эффект использования механических свойств корпуса дифференциального динамометра проявляется при использований в качестве материала корпуса упругих сталей в следующих соотношений геометрических размеров .

0,9 - 1,1 dH

L

d 0,6 0,8 и„ ,

d. где L - длина цилиндрического корпуса;

d - наружный диаметр цилиндра; dg - внутренний диаметр цилиндра (при этом толщина фиксирующей пластины находится в пределах 1,5 - 2 к толщине стенок полого цилиндрического корпуса). Магнитоупругий дифференциальный динамометр работает следующим образом.

В отсутствие действия сил Р и Q на.магнитоупругие сердечники 3 и 4 действуют начальные усилия прессовой посадки РО и QJ, причем величина РО и QQ составляет максимальную величину разности измеряемых сил Р и Q. При этом в секциях 7 и 8 измерительной обмотки наводится напряжение и и U/jo .Перемещая фиксирующую пластину 2 вдоль ос,и цилиндра 2 можно добиться выполнения.условия и to : UiO Тогда выходное напряжение динамометра U будет равно нулю (см. .фиг.З), поскольку измерительные обмотки соединены последовательно и встречно. Если на торец корпуса с запрессованным магнитоупругим сердечником 3 действует сила Р, а на торец корпуса с запрессованн.ым сердечником 4 действует сила Q (пусть для определенности выполняется условие )/ то напряжение U , наводимое в секции 7, увеличится на величину д 1)., напряжение Ujj, наводимое в секции 8 уменьшится на величину д UQ. Поэтому напряжение на выходе устройства будет равно Ди,где ди можно найти из соотношения

ли , (1)

Поскольку напряжения наводимые в секциях из.мерительной обмотки связаны с приложенными .силами Р и Q соотношениями

AU-,k (P-Q) (Q-P) ; (,U Q)

(2) то при выполнении условия ,НуГде

k.- и чувствительности магнитоупругих сердечников 3 и 4 будет справедливо соотногаение (P-Q)-k (Q-P) 2k ((P-Q) ,

.. W

где 2k - чувствительность динамометра.