Датчик усилия прокатки

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК и 191 (111 51)4 В 21 БРЕТЕН ТЕПЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ СПИСАНИ(46) 15.03.87. Бюл. У 10 (71) Череповецкий филиал Северо-Западного заочного политехнического института иЧереповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР (72) В.П.Урусов, 10.П.Костин, В.Я.Тишков, А.В.Суняев, ИЛ.Хребтов и А.А.Меденков(56) Авторское свидетельство СССР В 921651, кл. В 21 В 37/08, 1980. (54) ДАТЧИК УСИЛИЯ ПРОКАТКИ (57) Изобретение относится к устройствам для измерения усилий, возникаю щих при прокатке металла. Цель изобретения - повышение чувствительности датчика и точности его настройки, возможность предварительной тарировки датчика вне стана, увеличение жесткости конструкции, Сущность изобретения заключается в том, что датчик усилия прокатки содержит жестко закрепленную верхним и нижним конт; цами на станине 1 стальную пластину 2 П-образного сечения, к которой прикреплен экран 3. На экране 3 жестко закреплен фланец 4, к которому на болтах 5 крепится съемная часть датчика, состоящая из магнитопроводов 6, 7 с установленными на них сердечниками с катушками. 4 ил.11 2962Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть использовано для непрерывного измерения усилий, возникающих при прокаткеметалла и являетея дополнительным к 5основному авт. св, В 921651.Цель изобретения - повышение чувствительности датчика и точностинастройки, возможность предварительной тарировки пне стана, увеличениежесткости конструкции.На фиг.1 и 2 представлена конструкция датчика; на фиг.3 - разрезА-А на фиг.2; на фиг,4 - электрический аналог измерительной схемы датчика.Датчик усилия прокатки содержитжестко закрепленную (например, приваренную) верхним и нижним концами настанине 1 стальную пластину 2 переменного сечения, к которой прикреплен экран 3. Участок пластины 2, расположенный под экраном 3 в зоне измерения Б, имеет толщину в 5-10 разменьшую, чем остальная часть пластины. На экране 3 жестко закреплен фла"нец 4, к которому на четырех болтах5 крепится съемная часть датчика,включающая в себя плиты магнитопроводов б и 7 с установленными в них сердечниками 8 с катушками 9,Устройство работает следующим образом.Принцип действия бесконтактногомагнитоанизотропного датчика основанна известном явлении магнитной анизотропии ферромагнитных материалов,заключающемся в том, что металл способен изменять свою магнитную проницаемость в зависимости от механичес 40ких напряжений, возникающих в егоструктуре под действием внешней нагрузки,Величина и знак приращения магнитной проницаемости определяется вели 45чиной и знаком приращения механических напряжений и магнитными свойствами материала. Для материалов с положительной магнитострикцией, к которым относится сталь, магнитная проницаемость в направлении растяженияувеличивается, а в направлении сжатия уменьшается.Датчик представляет собой двамагнитопровода расположенных крестоообразно под углом 90 один относительно другого, На каждом магнитопэоводе расположено по две катушки 51 29. Первый магнитопровод с первичными катушками, на которые подаетсянапряжение питания переменного тока,является цепью возбуждения магнитного потока в металле. Второй магнитопровод с вторичными катушками и измерительным прибором является измерительной цепью,Чувствительным элементом датчика,преобразующим изменение напряженногосостояния металла, изменение величины электрического параметра (в данном случае магнитной проницаемости),является ферромагнитный материалпластины 2,На первичные катушки подаетсянапряжение питания и ток, протекающий по обмоткам, возбуждает магнитный поток в сердечниках и металле.Обмотки соединяются таким образом,чтобы потоки, наводимые каждой катушкой в сердечниках, складывались,Во вторичных катушках наводитсяЭДС, которая измеряется измерительным прибором.Датчик, предварительно протарированный на растяжной машине, крепится к станине 1. Деформация станины,возникающая при прокатке, передается на пластину 2. Большая часть деформации сосредоточена на участке В,поэтому на нем больше и напряжение,что позволяет. получить большую чувствительность по сравнению с прототипом, Если возникает необходимостьподстройки минимального выходногосигнала при отсутствии усилия прокатки, необходимо повернуть плитумагнитопровода 7. При возникновениинеисправностей в катушках датчик может быть разобран отсоединением плитмагнитопроводов 6 и 7 от фланца 4,если отвернуть болты 5,Увеличение чувствительности датчика достигается тем, что пластинайриваривается к станине только поверхнему и нижнему краям и таким образом воспринимает деформацию научастке станины, равном длине пластины В (фиг.1), а напряжения в пластине измеряются на участке Б. В связи с тем, что толщина пластины наэтом участке в 5-10 раз меньше, большая часть деформации сконцентрирована на участке Б, следовательно, инапряжение на этом участке больше,чем в станине. Таким образом, пластина переменного сечения является кон 1296251центратором напряжения в тонкой ее части, что позволяет повысить чувствительность датчика.Если взять соотношение толщинучастков пластины меньше пяти, то снижается чувствительность датчика, а увеличение этого соотношения более десяти приводит к уменьшению прочности, если уменьшать толщину участка Б, или к увеличению массы датчика, если увеличивать толщину остальной части пластины. Пластина со стороны сердечников имеет ровную поверхность, что позволяет добиться герметичности внутренней полости, равенства расстояний между сердечниками и пластиной и, таким образом, повысить точность настройки. Кроме того, точность настройки достигается тем, что перед установкой на стан пластина после механической обработки отжигается для снятия остаточных напряжений и получения равномерности магнитных свойств. В связи с тем, что напряжения измеряются не непосредственно в станине, а в пластине, можно выбрать металл пластины с .большим коэффициентом магнитострикции, чем металл станины. Кроме того, появляется возможность предварительно протаривать датчик, т,е. получить характеристики датчика, растягивая пластину на растяжной машине.15 Значительно упрощается крепление датчика к станине и увеличивается жесткость конструкции за счет исключения элементов крепления (кронштейна и болтов), так как пластина приваривается непосредственно к станине.Изобретение позволяет повысить чувствительность датчика и точность настройки, обеспечивает возмокность предварительной тарировки вне стана, увеличение жесткости конструкции и упрощение крепления к станине. Кроме того, достигается герметизация датчика; Формула изобретения Датчик усилия прокатки по авт.св.11 921651, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения чувствительности датчика и точности настройки, возможности предварительной тарировки вне стана,. увеличения жесткости конструкции он снабжен фланцеми со стороны концов сердечниковстальной пластиной переменного сечения П-образной формы, концы которойжестко закреплены на станине, причемотношение толщины пластины в зонеконтакта со станиной к толщине пластины, располокенной под экраном в зоне измерения, равно 5-10, а фланецзакреплен на экране и к нему разъемным соединением прикреплены плиты 35 магнитопроводов,