Пристрій для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях

Реферат: UA 83516 U UA 83516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вимірювальної техніки та може бути використана для контролю напруженого стану у сталевих конструкціях рейкових транспортних засобів, що у процесі експлуатації піддаються ударним, статичним та динамічним навантаженням. Відомо пристрій для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях, що містить магнітопружний датчик з незамкнутим магнітопроводом, обмотку збудження на магнітопроводі, джерело живлення постійного струму, потокочутливий перетворювач магнітного поля, зв'язаний зі входом блока вимірювання та сигналізації, згладжуючий фільтр, сполучений виходом з обмоткою збудження, реле часу з контактною групою та двома регулювальними ланцюгами, блок вимірювання та сигналізації, з'єднаний входом з парою контактів контактної групи реле часу, два додаткові магнітопроводи з обмоткою, при цьому додаткові магнітопроводи розміщено по обидва боки основного магнітопроводу та прикріплено до останнього через немагнітні прокладки, а обмотки додаткових магнітопроводів включено зустрічно відносно обмотки збудження основного магнітопроводу, з протилежного боку феромагнітної конструкції на одній осі з центром основного магнітопроводу розташовано однощілинну потокочутливу головку відтворення, сполучену з додатковим входом блока вимірювання та сигналізації [див. патент України № 59577, G01G7/00, опубл. 25.05.2011, бюл. № 10]. Цей пристрій обрано за прототип. Недоліком відомого пристрою для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях є те, що через доведення ділянки феромагнітної конструкції до насичення по основній, а не по ідеальній кривій намагнічування, пристрій має недостатньо високу точність визначення механічних напружень. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях шляхом того, що розташовано джерело струму підмагнічування, підключене виходом до додаткових обмоток підмагнічування, а входом - до додаткової контактної групи реле часу, що забезпечить поліпшення якості намагнічування феромагнітної конструкції, оскільки завдяки підмагнічуванню змінним згасаючим струмом процес намагнічування здійснюється не по основній, а по ідеальній кривій намагнічування. Це підвищить точність пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях, що містить магнітопружний датчик з незамкнутим магнітопроводом, обмотку збудження на магнітопроводі, джерело живлення постійного струму, потокочутливий перетворювач магнітного поля, зв'язаний зі входом блока вимірювання та сигналізації, згладжуючий фільтр, сполучений виходом з обмоткою збудження, реле часу з контактною групою та двома регулювальними ланцюгами, блок вимірювання і сигналізації, з'єднаний входом з парою контактів контактної групи реле часу, два додаткові магнітопроводи з обмоткою, при цьому додаткові магнітопроводи розміщено по обидва боки основного магнітопроводу та прикріплено до останнього через немагнітні прокладки, а обмотки додаткових магнітопроводів включено зустрічно відносно обмотки збудження основного магнітопроводу, з протилежного боку феромагнітної конструкції на одній осі з центром основного магнітопроводу розташовано однощілинну потокочутливу головку відтворення, сполучену з додатковим входом блока вимірювання та сигналізації, згідно з корисною моделлю, пристрій забезпечений джерелом струму підмагнічування, підключеним виходом до додаткових обмоток підмагнічування, а входом - до додаткової контактної групи реле часу. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено пристрій для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях 1 (фіг. 1), що містить магнітопружний датчик 2 з магнітною головкою запису 3, на кожному з полюсних наконечників незамкненого магнітопроводу якої розташовано сигнальну обмотку 4 та які виконано з наскрізними отворами, де розташовано по дві модуляторні обмотки 5, обмотки збудження 6 на них, додаткові магнітопроводи 7 з обмотками збудження 8, закріплені до магнітопроводу 3 через немагнітні прокладки 9, джерело 10 живлення постійного струму, згладжуючий фільтр 11, сполучений виходом з обмотками збудження 6, 8, реле часу 12 з контактною групою і трьома регулювальними ланцюгами (не показані), блок 13 вимірювання та сигналізації, сполучений з сигнальними обмотками 4, модуляторними обмотками збудження 5, з однощілинною потокочутливою головкою зчитування 14, яка вимірює горизонтальну складову напруженості магнітного поля намагніченої ділянки з протилежного боку феромагнітної конструкції 1, та з парою контактів контактної групи реле часу 12, джерело 15 струму підмагнічування, підключене виходом до додаткових обмоток підмагнічування 16, 17, а входом - до реле часу 12 з додатковою контактною групою та третім регулювальним ланцюгом. На фіг. 2 показано розподіл уздовж осі х горизонтальних складових напруженості зовнішнього магнітного поля у феромагнітній конструкції основного магнітопроводу 3 (епюра 1 UA 83516 U 5 10 15 20 25 30 Нy3, фіг. 2), додаткових магнітопроводів 7 (епюри Ну7, фіг. 2) та результівної напруженості магнітного поля (епюра НуΣ, фіг. 2) основного 3 та додаткових 7 магнітопроводів. Завдяки застосуванню двох додаткових магнітопроводів 7 з обмотками збудження 8 результівна напруженість магнітного поля має високу крутість (епюра НуΣ, фіг. 2), і тому забезпечується доведення локальної ділянки феромагнітної конструкції 1 в місці вимірювання до стану магнітного насичення. Пристрій для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях працює наступним чином. Магнітопружний датчик 2 встановлюється в місці вимірювання механічних напружень. Перед механічним навантаженням запускається реле часу 12, яке своєю першою контактною групою підключає вхід згладжуючого фільтра 11, з'єднаного виходом з обмотками збудження 6, 8, до джерела 10 живлення постійного струму, а другою контактною групою додаткові обмотки підмагнічування 16, 17 до джерела 15 струму підмагнічування. Одночасним впливом імпульсного магнітного поля запису та змінного згасаючого струму підмагнічування забезпечується намагнічування ділянки феромагнітної конструкції 1 по ідеальній кривій намагнічування, у результаті чого ділянка феромагнітної конструкції 1 в місці вимірювання переходить до стану магнітного насичення, а після закінчення магнітної дії на неї - до стану залишкової намагніченості. Після цього реле часу 12 відключає вхід згладжуючого фільтра 11 від джерела 10 живлення постійного струму, а джерело 15 струму підмагнічування від додаткових обмоток підмагнічування 16, 17 і через невеликий інтервал часу підключає блок 13 вимірювання та сигналізації. У момент дії механічного навантаження змінюється напружений стан матеріалу в місці вимірювання, що призводить до зміни точки на граничній петлі гістерезису, що відповідає зменшенню напруженості поля на величину, пропорційну діючим механічним напруженням. Кожна з пар модуляторних обмоток 5 відіграє роль модулятора корисного магнітного потоку, який замикається магнітопроводом магнітної головки запису 3. Вимірювальні сигнали з послідовно з'єднаних сигнальних обмоток 4 та з однощілинної потокочутливої головки зчитування 14, що у сумі відповідають напруженості магнітного поля залишкової намагніченості ділянки феромагнітної конструкції 1, подаються у блок 13 вимірювання та сигналізації, який за різницею величин напруженості магнітного поля до і після механічної дії визначає величину прикладеного механічного навантаження. Пропонована корисна модель забезпечить підвищення точності визначення механічних напружень. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Пристрій для визначення механічних напружень у феромагнітних конструкціях, що містить магнітопружний датчик з незамкнутим магнітопроводом, обмотку збудження на магнітопроводі, джерело живлення постійного струму, потокочутливий перетворювач магнітного поля, зв'язаний зі входом блока вимірювання та сигналізації, згладжуючий фільтр, сполучений виходом з обмоткою збудження, реле часу з контактною групою та двома регулювальними ланцюгами, блок вимірювання і сигналізації, з'єднаний входом з парою контактів контактної групи реле часу, два додаткові магнітопроводи з обмоткою, при цьому додаткові магнітопроводи розміщено по обидва боки основного магнітопроводу та прикріплено до останнього через немагнітні прокладки, а обмотки додаткових магнітопроводів включено зустрічно відносно обмотки збудження основного магнітопроводу, з протилежного боку феромагнітної конструкції на одній осі з центром основного магнітопроводу розташовано однощілинну потокочутливу головку відтворення, сполучену з додатковим входом блока вимірювання та сигналізації, який відрізняється тим, що пристрій забезпечений джерелом струму підмагнічування, підключеним виходом до додаткових обмоток підмагнічування, а входом - до додаткової контактної групи реле часу. 2 UA 83516 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3