Спосіб контролю якості магнітів автотракторного покажчика напруги з поворотним магнітом

1. Спосіб контролю якості магнітів автотракторного покажчика напруги (АПН) з поворотним магнітом, який полягає у встановленні контрольованих магнітів у магнітну систему, що відтворює їх режим роботи у АПН, та у використанні вимірювальної котушки з підключеним до неї контрольним вимірювальним приладом, який відрізняється тим, що використовують магнітну систему АПН, для чого встановлюють контрольовані магніти в АПН на місце робочих, як вимірювальну котушку використовують обмотку АПН, як магнітопровід C2 2 (19) 1 3 83824 Також відомий спосіб контролю якості магнітів [1, с.309], що обраний як прототип винаходу. Він оснований на установленні контрольованого магніта в магнітну систему, яка відтворює режим роботи магніта у виробі, в конструкцію якого він закладений, з використанням вимірювальної котушки з підключеним до неї контрольним вимірювальним приладом. У способі-прототипі контрольований магніт установлюють в ярмо-імітатор магнітної системи, що відтворює режим роботи магніта у виробі, в конструкцію якого він закладений, намагнічують і після розмикання магнітного кола та зісмикування вимірювальної котушки з нейтралі магніта знімають показання з контрольного вимірювального прилада - флюксметра. Спільними суттєвими ознаками способупрототипу і способу-винаходу є установлення контрольованих магнітів в магнітну систему, що відтворює їх режим роботи у виробі, в конструкцію якого вони закладені, з використанням вимірювальної котушки з підключеним до неї контрольним вимірювальним приладом. Недоліком способу-прототипу є функціональна обмеженість, яка зводиться до того, що в ярмоімітатор магнітної системи можна установити тільки один магніт, тоді як магнітна система АПН містить два магніти з різними рівнями магнітних параметрів і розмірами. Крім того, виготовити окремі ярма-імітатори для кожного з цих магнітів, які б точно імітували створені ними складові напруженості магнітного поля в робочому повітряному проміжку магнітної системи АПН, практично неможливо. Отже, практично неможливо точно відтворити режим роботи магнітів у виробі, в конструкцію якого вони закладені, що негативно впливає на точність контролю якості магнітів. Таким чином, недоліками способу-прототипу є функціональна обмеженість і недостатня точність контролю якості магнітів. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу контролю якості магнітів АПН з поворотним магнітом шляхом того, що контрольовані магніти установлюють на місце робочих в магнітну систему АПН і забезпечують протікання через обмотку АПН такого струму з наданням можливості контролю його величини, при якому рухома частина АПН перестає реагувати на переміщення поворотного магніта, що забезпечить розширення функціональних можливостей і підвищення точності контролю якості магнітів. В ролі контрольного вимірювального прилада використовують амперметр, проградуйований в числових значеннях намагнічуючої сили, показання з якого знімають при знаходженні стрілки рухомої частини АПН над нанесеною на циферблат шкали позначкою, яка відповідає моменту, коли рухома частина АПН перестає реагувати на переміщення поворотного магніта з одного крайнього положення в друге. Запропонований спосіб контролю якості магнітів АПН з поворотним магнітом базується на принципі дії АПН. Рухома частина АПН відхиляється завдяки синхронному суміщенню магнітної осі жорстко з'єднаного з віссю обертання рухомої частини дискового магніта з рівнодіючим вектором 4 трьох магнітних полів, одне з яких створене контрольованими магнітами в робочому повітряному проміжку магнітної системи АПН, а два інших двома послідовно з'єднаними, зміщеними одна відносно другої на 90°, підключеними до джерела постійного струму секціями обмотки. Напрямок магнітного поля в робочому проміжку між контрольованими магнітами відносно напрямку магнітного поля однієї з двох секцій обмотки повздовжньопротилежний, а відносно напрямку магнітного поля другої секції обмотки - поперечний. Тому в процесі зміни величини струму, що протікає через секції обмотки, настає такий момент, коли намагнічуючі сили в робочому проміжку між магнітами і секції обмотки з повздовжньою відносно осі магнітів магнітною віссю зрівнюються між собою. Для менш якісних магнітів рівність намагнічуючих сил настає при менших значеннях величини струму, для більш якісних - більших. При цьому положення рухомої частини на момент рівності намагнічуючих сил незалежно від якості магнітів лишається незмінним, бо нарухомий дисковий магніт, а отже на рухому частин у АПН, діє тільки магнітне поле секції обмотки з поперечною відносно осі магнітів магнітною віссю. Якщо зафіксувати величину струму на момент настання рівності між намагнічуючими силами в робочому проміжку між магнітами і секцією обмотки з повздовжньою відносно осі магнітів магнітною віссю, то за мотковими даними цієї секції обмотки і величиною струму в ній можна точно визначити активну складову намагнічуючої сили в робочому проміжку між магнітами. Саме завдяки установленню контрольованих магнітів на місце робочих в АПН із забезпеченням можливості плавної зміни і контролю величини струму, що протікає через обмотку АПН, став можливим одночасний контроль обох магнітів за величиною активної складової намагнічуючої сили в робочому повітряному проміжку між ними - основного робочого параметра магнітної системи АПН, а отже, основного показника якості магнітів - з абсолютним відтворенням їх режиму роботи в АПН. Тому спосіб-винахід не тільки розширює функціональні можливості, а й забезпечує високу точність контролю якості магнітів. Крім того, завдяки абсолютному відтворенню режиму роботи контрольованих магнітів в магнітній системі АПН стало можливим дослідження впливу на величину намагнічуючої сили в робочому повітряному проміжку магнітної системи якісних параметрів кожного з контрольованих магнітів, їх взаємного розташування, а також елементів конструкції магнітної системи. Дані досліджень можуть бути використані при створенні нових і модернізації існуючи х приладів аналогічного призначення, бо аналітичне точно визначити намагнічуючу силу в робочому повітряному проміжку між магнітами практично неможливо через неможливість точного врахування магнітних потоків розсіювання [1, с.207]. Заявлений спосіб контролю якості магнітів АПН з поворотним магнітом виконується в такій послідовності: - контрольовані магніти установлюють на місце робочих в АПН, при цьому магнітний екран АПН 5 83824 використовують як магнітопровід, обмотку – як вимірювальну котушку; - АПН підключають до джерела постійного струму, наприклад, акумуляторної батареї, через потенціометр, до виходу якого приєднують контрольний вимірювальний прилад; - за допомогою потенціометра забезпечують таку величину стр уму, що протікає через обмотку АПН, при якому рухома частина АПН перестає реагувати на переміщення поворотного магніта; - за показанням контрольного вимірювального прилада, яке відповідає моменту, коли рухома частина АПН перестає реагувати на переміщення поворотного магніта, визначають величину намагнічуючої сили в робочому повітряному проміжку між контрольованими магнітами; - в ролі контрольного вимірювального прилада використовують електровимірювальний прилад, наприклад, амперметр, проградуйований у числових значеннях намагнічуючої сили, показання з якого знімають при знаходженні стрілки рухомої частини АПН над нанесеною на циферблат шкали позначкою, яка відповідає моменту, коли рухома частина АПН перестає реагувати на переміщення поворотного магніта з одного крайнього положення в друге. Суть винаходу пояснюється кресленнями. Перелік креслень: Фіг.1 - схематичне зображення пристрою, що реалізує запропонований спосіб контролю якості магнітів; Фіг.2 - векторна діаграма, яка ілюструє принцип дії пристрою. Пристрій, що реалізує запропонований спосіб контролю якості магнітів АПН з поворотним магнітом, містить власне АПН (обведений на Фіг.1 штрих-п унктирним контуром) у складі двох нерухомих секцій 1, 2 обмотки, магнітної системи з контрольованими магнітами 3, 4 та магнітним екраном 5, рухомої частини у вигляді осі 6 обертання, на вістря якої щільно насажена стрілка 7, і жорстко приєднаного до осі 6 обертання дискового магніта 8 з магнітною віссю а, шкали 9 з початковою П, кінцевою К і проміжною Р позначками. Крім АПН, пристрій включає в себе джерело 10 постійного струму, потенціометр 11, контрольний вимірювальний прилад 12. Послідовно з'єднані та зміщені одна відносно другої на 90° секції 1, 2 обмотки використовуються як вимірювальна котушка. Циліндричні контрольовані магніти 3, 4 установлені на місце робочих в АПН за існуючою технологією складальних робіт з можливістю кутового переміщення магніта 3 і лінійного - магніта 4, що передбачено конструкцією АПН (напрямки переміщення на Фіг.1 указані стрілками). Контрольовані магніти 3, 4 мають спільну вісь з магнітною віссю секції 2 обмотки АПН. Магнітний екран 5 використовують як магнітопровід. Центр дискового магніта 8 суміщений з точкою перетину магнітних осей секцій 1, 2 обмотки. Перед установленням в АПН контрольовані магніти 3, 4 проходять попередній контроль за існуючою впровадженою у виробництво методикою (в розімкненому магнітному колі за допомогою вимірювальної котушки і контрольного вимірювального прилада -флюксметра). 6 АПН підключений до джерела 10 постійного струму, наприклад, акумуляторної батареї, через потенціометр 11 з приєднаним до його виходу контрольним вимірювальним приладом 12. В ролі контрольного вимірювального прилада 12 використовують амперметр, проградуйований у числових значеннях намагнічуючої сили у робочому проміжку між контрольованими магнітами 3, 4, послідовно з'єднаний з секціями 1, 2 обмотки АПН. В ролі контрольного вимірювального прилада 12 також може використовуватися вольтметр з відповідним підключенням до секцій 1, 2 обмотки АПН. Початкове положення рухомої частини вимкнутого АПН на Фіг.1 зображене пунктирними лініями. Напрямки магнітних силових ліній секцій 1, 2 обмотки збігаються на Фіг.2 з напрямками півосей відповідно ОН1, ОН2, а між магнітами 3, 4 - з напрямком півосі ОНм. Пристрій використовують таким чином: - перш за все забезпечують ідентичність взаємного розташування контрольованих магнітів в АПН, для чого магніт 3 повертають до суміщення його осі з віссю магніта 4, а переміщенням магніта 4 забезпечують необхідний повітряний проміжок між контрольованими магнітами; - потім за допомогою потенціометра 11 шляхом плавної зміни напруги добиваються відхилення стрілки 7 рухомої частини АПН до позначки Р на шкалі 9; - і, нарешті, знімають показання з контрольного вимірювального прилада 12 при знаходженні стрілки 7 рухомої частини АПН над позначкою Р шкали 9. Принцип дії пристрою наступний. Оскільки відхилення рухомої частини ввімкнутого АПН відбувається внаслідок синхронного суміщення осі а жорстко з'єднаного з віссю 6 обертання дискового магніта 8 рухомої частини з вектором рівнодіючого магнітного поля, що виникає від взаємодії магнітних полів секцій 1, 2 обмотки і магнітного поля між магнітами 3, 4 з напруженостями відповідно Н1, Н2, Нм, то при зміні напруги на вході АПН змінюється положення магніта 8 з одночасною зміною положення стрілки 7 відносно шкали 9. Принцип дії пристрою пояснюється векторною діаграмою, представленою на Фіг.2. З трикутника AOD на Фіг.2 видно, що поточний кут відхилення рухомої частини а відносно піввісі ОН; може бути визначений за формулою H - H2 a = arctg M H1 де Н1, Н12 - напруженості магнітних полів, створених відповідно секціями 1 і 2 при протіканні струму через обмотку; Нм - напруженість магнітного поля між магнітами 3 і 4, величина якої залежить від якості контрольованих магнітів. З ура хуванням того, що напруженість магнітного поля кожної з двох секцій 1, 2 обмотки прямо пропорційна ампер-виткам, тобто H=K×I×W, формула(І) матиме вигляд H | K - I × W2 a = arctg M (2) I × W1 7 83824 де I - величина струму, що протікає через секції 1, 2 обмотки в залежності від напруги на виході потенціометра 11; W1, W2- кількість витків відповідно першої 1 та другої 2 секцій обмотки; К - коефіцієнт, що враховує форму і довжину секцій 1, 2 обмотки в напрямку проходження створених ними магнітних полів. На Фіг.2 зображені також аналоги півосей ОН 1, ОН2, ОНм відповідно O-I×W1, O–I×W 2 і O-Нм /К, що випливає з формули (2). З Фіг.2 видно, що коли значення кута відхилення рухомої частини a дорівнює 0°, то намагнічуюча сила Нм/К між контрольованими магнітами 3, 4 дорівнює намагнічуючій силі Ip×W2 другої 2 секції обмотки, де Ір - виличина струму, установлена за допомогою потенціометра 11, при якому забезпечується рівність намагнічуючих сил. Зі зміною якості магнітів 3, 4 змінюється намагнічуюча сила між ними. Рівність між намагнічуючими силами Нм/К і Ip×W2 настає знову, але при іншій величині струму Ір. Це означає, що між Нм/К і Ір, а отже, між напругою на виході потенціометра 11 і показаннями контрольного вимірювального прилада 12 існує пряма залежність. Момент настання рівності між Нм/К і Ір×W2, визначається переміщенням поворотного магніта З з одного крайнього положення в друге. При повороті магніта 3 в одному напрямку магнітне поле секції 1 обмотки підсилюється, в другому, протилежному, – послаблюється. Підсилююча і послаблююча дія магніта З при знаходженні стрілки 7 над початковою позначкою П шкали 9 на Фіг.2 характеризується векторами An Bn і An Cn, при цьому a = a n, а діапазон відхилень стрілки 7 відносно позначки П визначається кутом b n. Ступінь впливу переміщення поворотного магніта 3 на рухому частину АПН зменшується по мірі наближення до піввісі ОНі не дивлячись на те, що довжина векторів An Вn-Аn Cn, АВ-АС, Ак Вк-Ак Ск лишається незмінною, що наочно підтверджується кутами bn і bк. Якщо кут a 8 = 0°, то і кут b теж дорівнює 0°. В такому разі положення рухомої частини АПН визначається тільки вектором магнітного поля ОАр першої 1 секції обмотки, бо напруженості магнітних полів другої 2 секції обмотки і між магнітами 3, 4, що представлені на Фіг.2 векторами ОЕ і OF, рівні між собою і протилежно спрямовані. При переміщенні поворотного магніта 3 з одного крайнього положення в друге змінюється модуль вектора ОАр від ОВр до ОСр, але не змінюється його напрямок, а отже, не змінюється положення стрілки 7 відносно шкали 9. Зі зміною якості магнітів 3, 4 буде змінюватись довжина векторів ОЕ і OF, але положення рухомої частини при цьому залишиться без змін, тому що принцип рівності намагнічуючих сил другої 2 секції обмотки і між магнітами 3, 4 не змінюється. Для уникнення повторення операції пошуку за допомогою магніта З положення рухомої частини АПН, при якому забезпечується рівність намагнічуючих сил між магнітами 3, 4 і другої 2 секції обмотки, положення стрілки 7 відносно шкали 9 на момент настання балансу намагнічуючих сил фіксується, наприклад, нанесенням на шкалу будьяким способом позначки Р. З естетичних міркувань і зручності зчитування показання позначка Р розміщена посередині шкали, як показано на Фіг.1. Для цього підтримуючи незмінною напругу, при якій рухома частина перестає реагувати на переміщення поворотного магніта 3, потрібно послабити кріплення стрілки на вістрі осі 6 обертання, сумістити стрілку з позначкою Р шкали і зафіксувати на вістрі осі в цьому положенні. Література: 1. Г. Рейнбот. Технология и применение магнитных материалов. М-Л. Госэнергоиздат, 1963. 340с. 2. М. Ф. Власов, С. М. Пигин, В. И. Червякова. Сборка и регулировка электроизмерительных приборов. М-Л. Госэнергоиздат, 1963. - 263с. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83824 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601