Датчик силы магнитоанизотропный

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Задача изобретения - создание конструкции датчика силы магнитно-анизотропного повышенной точности, чувствительности, надежности и долговечности. Технический результат достигается тем, что сердечник выполнен монолитным из сплава с высоким пределом упругости. На сердечник устанавливается седло со сферой в верхней части, через которуюпередается усилие строго по вертикальной оси сердечника. Надежная и упрощенная конструкция датчика силы магнитно-анизотропного обеспечит стабильность его работы в самых тяжелых условиях эксплуатации.(72) Филатов Виктор Владимирович Намазбаев Тлеухан Серикбаевич Нахай Ирина Ивановна(73) Открытое акционерное общество Казчерметавтоматика(57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в конструкциях для автоматического взвешивания и измерения усилий в дозаторах, конвейерных, автомобильных и железнодорожных весах, на прокатных станах в черной и цветной металлургии. 14222 Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в конструкциях для автоматического взвешивания и измерения усилий в дозаторах, в конвейерных, автомобильных и железнодорожных весах, на прокатных станах в черной и цветной металлургии и др. отраслях промышленности. Известен магнитоупругий датчик силы (а. с. СССР 1543254, кл. 01 1/12 1990), состоящий из корпуса с крышкой из немагнитного металла, в который помещена пластина из упругого магнитопроводящего материала, расположенная между нижней и верхней магнитоизоляционными прокладками, в отверстия нижней прокладки установлены стержни, охватывающие их возбуждающая и измерительные катушки. Упругая магнитопроводящая пластина, выполненная из магнитопроводящей резины, предварительно поджата болтами. Магнитоизоляционные прокладки жестко связаны с корпусом, возбуждающая и измерительные катушки, в свою очередь, жестко связаны с нижней магнитоизоляционной прокладкой и донышком. Стержни свободно перемещаются в отверстиях катушек и нижней магнитоизоляционной прокладки. Магнитоупругий датчик работает следующим образом. Датчик стержнями устанавливается на плоскую или криволинейную поверхность контролируемой детали. Нажатием корпуса стержни плотно прижимаются к поверхности контролируемой детали при контроле механических напряжений на плоских и криволинейных поверхностях. Недостатком известного магнитоупругого датчика является очень узкая область применения. Конструкция датчика и пластина, выполненная из упругого магнитопроводящего материала, не позволяют использовать датчик в механизмах для автоматического взвешивания и измерения усилий. Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является силоизмерительное устройство (а. с. СССР 1539547, кл. 01 1/12,1990), содержащее магнитоупругий преобразователь с сердечником из набора стальных пластин, в четырех отверстиях которого расположены взаимно перпендикулярные намагничивающая и измерительная обмотки и электронный блок управления, состоящий из источника питания, выпрямителей, сумматора, делителя и измерительного прибора. В основу работы устройства положена экспериментальная зависимость погрешности-магнитоупругого преобразователя от магнитной индукции в сердечнике. Питание магнитоупругого преобразователя осуществляется от источника переменного тока. Под действием приложенной к магнитоупругому преобразователю измеряемой силы на его выходе появляется напряжение, зависящее от силы. Магнитоупругий преобразователь с сердечником из набора стальных пластин имеет некоторые недостатки. Прежде всего - это малая механическая прочность (особенно при ударных нагрузках при работе механизмов в динамике) и значительный гистерезис, который обусловлен в основном упругим изгибом пластин сердечника и трением между 2 последними, что, в конечном счете, приводит к значительной погрешности магнитоупругого преобразователя. Сердечник из набора стальных пластин имеет две плоские поверхности нижняя опорная, а к верхней прикладывается действующая сила. В механизмах в узлах установки магнитоупругих преобразователей конструктивные элементы, передающие усилие, выполнены в виде толкателей, пружинных опор и др. с плоскими поверхностями. Под действием приложенной силы упругий сердечник сжимается на 20-30 микрон. Из-за инструментальной погрешности, которая будет появляться при изготовлении, практически невозможно добиться абсолютной параллельности поверхностей в упругом сердечнике с поверхностями, передающими усилие в узлах установки механизмов. В связи с тем, что усилие в узлах установки передается плоской поверхностью на плоскую поверхность упругого сердечника, а величина сжатия сердечника очень мала, то непараллельность поверхностей (указанных выше), которая будет иметь место из-за инструментальной погрешности, внесет дополнительную погрешность магнитоупругого преобразователя, так как сила, действующая на сердечник, из-за непараллельности поверхностей не будет направлена строго по вертикальной оси сердечника. Задача изобретения - создание конструкции датчика силы магнитно-анизотропного повышенной точности, чувствительности, надежности и долговечности. Технический результат - создание конструкции датчика силы магнитно-анизотропного повышенной точности, чувствительности, надежности и долговечности достигается тем, что сердечник выполнен монолитным из сплава Х 23 Ю 5 ГОСТ 10994-74 с высоким пределом упругости. На сердечник устанавливается седло со сферой в верхней части, через которую будет передаваться усилие строго по вертикальной оси сердечника. Отличительным признаком предлагаемой конструкции датчика силы магнитно-анизотропного является сердечник, выполненный монолитным, введено седло со сферической поверхностью, установленное на сердечник. На чертеже показана конструкция датчика силы магнитно-анизотропного ДСМ. Датчик содержит корпус 1 с гермовводом 2 для подвода кабеля, основание 3 и фланец 4. Внутри корпуса установлен и закреплен сердечник 5 с платами 6. Сердечник выполнен монолитным из сплава Х 23 Ю 5 ГОСТ 10994-74, в центральной части которого имеются четыре отверстия для двух взаимно перпендикулярных обмоток, намагничивающей 7 и измерительной 8. На сердечник установлено седло 9 со сферической поверхностью, кольцо 10 является уплотнительным элементом. Внутренняя полость корпуса заполнена компаундом 11. Датчик силы магнитно-анизотропный работает следующим образом. 14222 Датчик устанавливается и закрепляется строго по вертикальной оси в узлах установки механизмов. Корпус датчика 1 имеет конструктивные элементы для его закрепления в любых узлах установки в дозаторах, в конвейерных, автомобильных и железнодорожных весах на прокатных станах и в других механизмах. Измеряемое усилие в узлах установки механизмов передается на сферическую поверхность седла 9 и направлено по вертикальной оси сердечника 5. При приложении механического усилия к сердечнику 5 датчика магнитная проницаемость его уменьшается в направлении давления и увеличивается в перпендикулярном направлении, это вызывает искажение формы магнитного поля, создаваемого намагничивающейся обмоткой 7 в сердечнике. В результате часть магнитного потока пересекает плоскость измерительной обмотки и индуктирует в ней равные переменные ЭДС, пропорциональные приложенному усилию. Питание намагничивающейся обмотки сердечника и обработка сигналов аналогично прототипу. Датчик силы магнитно-анизотропный с монолитным сердечником отличается от прототипа намного большим моментом сопротивления на изгиб,поэтому наряду с высокой механической прочностью ему свойственен исчезающий механический гистерезис. Экспериментальные исследования показали, что датчик силы магнитно-анизотропный с монолитным сердечником по сравнению с прототипом позволяет получить более линейную характеристику, лучшую температурную стабильность, высокую механическую прочность, стабильную работу при работе в динамике, гистерезис при этом отсутствует. Предлагаемые датчики испытывались в статике и динамике при давлении на сердечник 1000 кгс/см 2,температурная погрешность составила 0,1 на 10 С, точность измерений при этом была 0,2 . Для сравнения у магнитоупругих преобразователей с сердечником из набора стальных пластин линейность характеристик проявляется при сравнительно малых механических нагрузках (до 150200 кГс/см 2), температурная погрешность составляет 1-1,5 на 10 С, точность измерений при этом была 2,0-2,5 . Техническое преимущество предлагаемого датчика силы магнитно-анизотропного по сравнению с прототипом заключается в более линейной характеристике, лучшей температурной стабильности, высокой механической прочности, стабильной работе в динамике, точность измерений при этом на порядок выше. Надежная и упрощенная конструкция датчика силы магнитно-анизотропного обеспечит стабильную его работу в самых тяжелых условиях эксплуатации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Датчик силы магнитоанизотропный, содержащий корпус с сердечником, в четырех отверстиях которого расположены взаимно перпендикулярные намагничивающая и измерительная обмотки, подключенные к электронному блоку управления, отличающийся тем, что сердечник выполнен монолитным из сплава с высоким пределом упругости,введено седло со сферической поверхностью, установленное на сердечник, закрепленный винтом к основанию, корпус имеет гермоввод и сверху закрыт фланцем, внутренняя полость корпуса заполнена компаундом.