Магнитоупругий датчик усилий

(5 ЕТЕНИЯ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) Б,Ф, Брюхов, Ю.Ф; Шалашов, Ю.В. Локтионов и Г.Д. Воропаев(56) Аирапетов Б.А., Андрианов В.ДВеремейкин Б.Л. и др, Контроль параметров процесса бурения. - М.: Недра, 1983, с, 128.Авторское свидетельство СССР В 1161696, кл. Е 21 В 44/00, 1985.(54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения и предназначено для измерения аксиальных и радиальных усилий в узлах горных машин. Цель изобретения - повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков. Датчик включает в себя магнитопровод(МП) 1, чувствительные элементы 7 измагнитоупругого материала, измерительную 6,возбуждающую 3 и компенсирующую 4 об-мотки, намотанные на каркасы. При этомМП 1 выполнен в форме полого тора, внутрикоторого размещены обмотки 3, 4 и 6. Обмотки 3 и 4 намотаны на первом каркасе иотделены от обмотки 6 чувствительнымиэлементами 7. Обмотка 6 намотана на втором каркасе. При отсутствии нагрузки магнитная проницаемость чувствительныхэлементов 7 низка относительно магнитнойпроницаемости МП 1, Основной магнитныйпоток индуцируется током обмотки 3. Магнитный поток замыкается по МП 1, При воз- Ядействии внешних сил на чувствительныеэлементы 7 их магнитная проницаемость (Явозрастает. Магнитный поток перераспре-удеьяется между МП 1 и чувствительнымиэлементами 7. При этом изменяется ЭДС в Яобмотке 6 пропорционально воздействиювнешних сил. 4 ил.Изобретение относится к устройствам контроля и управления процессом бурения, а именно к измерению осевого усилия на долоте в станках вращательного бурения.Целью изобретения является повышение чувствительности датчика и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков.На фиг. 1 изображен датчик для измерения аксиальных сил; на фиг. 2 - датчик для измерения радиальных сил; на фиг. 3 - распределение магнитных потоков в магнитопроводе; на фиг. 4 - зависимость ЭДС катушек от усилия, приложенного к датчику,Магнитоупругий датчик усилий содержит магнитопровод 1, выполненный в форме полого тора произвольного сечения и выполняющий роль корпуса, в котором расположена на каркасе 2 возбуждающая 3 и компенсирующая 4 обмотки, на каркасе 5 измерительная обмотка 6, которая отделена от возбуждающей 3 и компенсирующей 4 обмоток чувствительными элементами 7, выполняющими роль переменного, в зависимости от усилий, магнитного шунта. Измерительные элементы 7 способны воспринимать нагрузки Р от внешних элементов конструкции какого-либо агрегата.Датчик работает следующим образом.При отсутствии нагрузки магнитная проницаемость чувствительных элементов 7 равна,и, и низка относительно магнитной проницаемости магнитопровода 1. Магнитная проводимость чувствительных элементов 7 также относительно низка, основной магнитный поток фо, индуцированный током возбуждающей обмотки 3 течет по магнитопроводу (фиг, За), шунтирующее ,действие чувствительных элементов 7 сказывается незначительно и в измерительной обмотке 6 наводится ЭДС яо. При воздействии внешних сил на чувствительные элементы 7 (фиг. Зб) магнитная проницаемость ,и последних растет, растет их магнитная проводимость магнитный поток Фо перераспределяется между внешней частью магнитопровода 1 и чувствительными элементами 7 ЭДС, индуцированная разностью магнитных потоков Ф - фг в измерительной обмотке 6, изменяется пропорционально зависимости и =ЕЯ и может стать равной нулю или поменять знак, если Ф ) ф 1.Для получения линейной характеристи ки я=12(Е) служит компенсирующая обмотка4, включаемая встречно с измерительной обмоткой 6. Характеристики я =1(Г) показаны на фиг. 4, где ек - ЭДС компенсирующей обмотки 4, независимая от приложенных 10 усилии, еи - ЭДС измерительной обмотки 6и е - суммарные ЭДС встречно включенных измерительной 6 и компенсирующей 4 обмоток.Магнитоупругий датчик для измерениярадиальных усилий содержит также магнитопровод 1 в форме полого тора, однако оси чувствительных элементов 7 ориентированы вдоль направления действия сил. Такой датчик может найти применение для непосредственного измерения усилий в телах качения.Достоинством датчика является его технологичность производства и сборки, так как в нем присутствует лишь три обмотки нэ 25 двух каркасах, магнитопровод одновременно служит корпусом датчика, небольшое количество паянных соединений, все измерительные стержни одной длины. Перечисленные преимущества удешевляют 30 изготовление и сборку датчиков, позволяютдобиться высокой повторяемости их характеристик. Формула изобретения Магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод с размещенными в нем чувствительными элементами, а также измерительную компенсирующую и возбуж-, дающую обмотки, намотанные на каркасы, 40 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и точности измерений за счет перераспределения магнитных потоков, магнитопровод выполнен в виде полого тора, внутри которого размеще ны два кольцеобразных каркаса. на первомиз которых намотана компенсирующая и возбуждающая обмотки, а на втором - измерительная обмотка, причем чувствительные элементы размещены между каркасами.1640380 О актор М.Блан роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 1006 ВНИИП Фиг 4Составитель Л.ВиноградовТехред М.Моргентал Корректор И.М Тираж 368 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5