Устройство для контроля магнитных материалов и изделий

(71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССРМ 1559904, кл, 6 01 В 33/12, 22.02,88.54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ(57) Перед проведением измерений корпусустройства устанавливают на поверхностьнеферромагнитной плиты, а подвижныйузел (ПУ) устройства устанавливают в верхнее положение, Затек переменным резистором при разомкнутом ключе устанавливаютминимальное значение тока в обмотке подИзобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для серийного контроля и оперативной разбраковки образцов магнитопроводящих материалов, а также элементов и узлов, применяемых в приборостроении, энергетике и измерительной технике.Целью изобретения является повышение разрешающей способности и производительности измерений.Конструкция заявляемого устройства изображена на чертеже.Немагнитный цилиндрический корпус 1, выпрлненный, например, из латуни, снабжен немагнитной крышкой 2, в которую запрессована антифрикционная фторопластовая втулка 3, через осевое отверстие которой свободно проходит немагнитный шток 4, снабженный на своем веса, при котором ПУ сохраняет свое положение. После этого ключ замыкают и корпус устройства вертикально устанавливают на поверхность подлежащего исследованию ферромагнитного образца. Для определения магнитных параметров образца ключ переводят в разомкнутое положение, при котором начинается плавный разряд накопителя через измерительную обмотку. По достижении разрядным током величины, при которой, благодаря силе взаимодействия конусного магнита с исследуемым об. разцом, ПУ скачком перемещается вниз, происходит разрыв контактной пары. В результате одновременно с прекращением разряда выдается результат измерения, 1 ил.М Рверхнем конце ручкой-индикатором 5, а на Янижнем конце - постоянным магнитом 6,. выполненным в форме усеченного конуса,обращенного своим большим основаниемкнизу,На средней части немагнитного штока 4 фпоследовательно соосно укреплены три цилиндрических ферромагнитных сердечника 017, 8, 9. Пои этом нижний ферромагнитный ( )сердечник 9 свободно охвачен измерительной кольцевой обмоткой 10, снабженной немагнитным каркасом 11 и внешниммагнитомягким круговым экраном-концентратором П-образного радиального сечения,состоящим из железного стакана 12 и флаца 13.Стакан 12 и фланец 13 экрана-конценратора измерительной обмотки 10 фиксиру ются в полости немагнитного корпуса 1 припомощи стэканообразных упорных немаг и переменный 34 резисторы соединен снитных кронштейнов 14, 15, дополнительной кольцевой обмоткой 18, КЗакрепленный на подвижном штоке 4 упругим пластинам 24, 25 контактной парысредний ферромагнитный сердечник 8 сво наряду со входными клеммами электронбодно концентрически охватывается коль ноговольтметра 29 параллельноподключенцевым постоянным магнитом 16 также блокировочный конденсатор 35, арадиального либо максимального намагни- вход источника 32 стабилизированного почивания, фиксируемым в средней части не- стоянного напряжения, представляющегомагнитного корпуса 1 парой собой выпрямительный блок со стабилизастаканообразныхупорныхкронштейнов 15, 10 цией выходного потенциала, связан через.17. спаренный тумблер 36 со входными клеммаВерхний ферромагнитный сердечник 7 ми 37 устройства, подключаемыми к перена немагнитном штоке 4 свободно охваты- меной силовой питающей сети.вается дополнительной кольцевой обмот- Перед проведением измерений произкой 18, размещенной на немагнитном 15 водят исходную тарировку устройства, длякаркасе 19, снабженном внешним круговым чего корпус 1 вертикально устанавливаютмагнитомягким экраном-концентратором на поверхность пластины или плиты из неП-образного радиального сечения, состав- магнитного материала и спэреннымтумблеленным ферромагнитным стаканом 20 и ром 36 подают питание силовой сети нафлэнцем 21, которые зафиксированы в не источник 32 стабилизированного постоянмагнитном корпусе 1 стаканообразным ного напряжения и на электронный вольткронштейном 17 и цилиндрической втулкой метр 29. Затем движок (подвижный контакт)22. переменного резистора 34 переводят в леВ верхней части корпуса 1 установлена вое по схеме положение и при разомкнутомпара нормально замкнутых электрических 25 ключе 31 шток 4 приподнимают в верхнееконтактов 23, размещенных на двух пружи- положение с помощью ручки-индикатора 5,нящих металлических пластинах 24 и 25, При этом подвижный узел устройства,укрепленных в стенке немагнитного корпу- составленный штоком 4 и закрепленнымиса 1. Нижняя пластина 25 контактной пары на нем элементами 5, 6, 7. 8. 9, самофикси 23 удлинена, непосредственно электриче руется в подвешенном верхнем положенииски замкнута на заземленный немагнитный как благодаря втягивающему воздействиюкорпус 1 и снабжена на свободном конце на ферромагнитный сердечник 8 поля кольнаправленным кверху амортизирующим ре- цевого магнита 16, так и благодаря одноврезиновым бойком 26. На верхней части не менномусэтим втягивающему воздействиюмагнитного штока. 4 укреплено ударное 35 на ферромагнитный сердечник 7 магнитнокольцо 27, расположенное над эмортизиру- го поля, создаваемого постоянным током,ющим бойком 26 контактной пары 23, протекающим через дополнительную кольОдна степень свободы перемещения цевую обмотку 18. Затем, плавно переменемагнитного штока 4 - вдоль его верти- щая подвижный контакт переменногокэльной оси - обусловлена наряду с центри резистора 34 слева направо, находят такоерующим действием антифрикционной граничное положение движка резистора 34,фторопластовой втулки 3, установленной в при котором подвижный узел устройства,крышке 2 корпуса 1,такжедополнительным составленный элементами 4 - 9, находитсяцентрирующим действием другой фторой- на грани срыва, но ещеудерживается кольластовой втулки 28, которая запрессована в 45 цевым магнитом 16 и магнитным полем доосевомотверстиистаканообразногокронш- полнительной кольцевой обмотки 18 (токтейнэ 14, через измерительную обмотку 10 при этомВерхняя пружинящая пластина 24 кон- отсутствует ввиду разомкнутого состояниятактной пары 23 изолирована от корпуса 1 ключа 31),и электрически параллельно связана как с 50 После проведения указанной предвапотенциальной входной клеммой электрон- рительной тарировки устройство готово кного вольтметра 29, вторая входная клемма измерениямкоторого "заземлена", так и с одним из кон- Функционирует устройство следующимцов измерительной обмотки 10, другой ко- образом.нец которой присоединен к емкостному 55 Ключ 31 устанавливают в замкнутоепонакопителю 30 заряда, связанному через ложение, при котором емкостный накопиключ тумблер) 31 с первым выходом источ- тель 30 заряда с измерительной обмоткойника 32 стабилизированного постоянного .10 параллельно приключаются к первомунапряжения, второй выход которого через выходу источника 32 стабилизированногопоследовательно включенные постоянный постоянного напряжения. При этом черезизмерительную обмотку 10 и через замкнутую контактную пару 23 протекает максимальное значение постоянного тока, определяемое полной величиной стабилизированного постоянного напряжения на емкостном накопителе 30, а через дополнительному кольцевую обмотку 18 протекает постоянный ток, величина которого при сохранении ранее установленного положения движка потенциометра 34 является достаточной для удержания совместно с кольцевым магнитом 16 подвижного узла 4-9 устройства в подвешенном состоянии (даже при отсутствии тока в измерительной обмотке 10, если корпус 1 устройства установлен на немагнитном образце),Затем на поверхность подлежащего исследованию объекта 38 (образца магнитного материала или детали) вертикально устанавливают своим открытым рабочим основанием немагнитный корпус 1 устройства, а ключ 31 переводят в открытое (разомкнутое), показанное на чертеже положение, при котором рвется цепь связи емкостного накопителя 30 заряда и параллельно подключенной к нему через замкнутую контактную пару 23 измерительной обмотки 10 с первым выходом источника 32 стабилизированного постоянного напряжения,После разрыва ключом 31 цепи связи между емкостным накопителем 30 и измерительной обмоткой 10 - с одной стороны, и выходом источника 32 стабилизированного постоянного напряжения - с другой, потенциал на обкладках емкостного накопителя 30 начинает плавно падать в связи с разрядом емкостного накопителя через многовитковую высокоомную измерительную обмотку 10,В процессе разряда накопителя 30 на обмотку 10 через замкнутую контактную пару 23 одновременно со снижением потенциала на обкладках конденсатора 30 происходит и плавное падение величины постоянного тока, протекающего через. измерительную обмотку 10, что сопровождается плавным снижением втягивающего усилия, воздействующего на ферромагнитный сердечник 9 со стороны тороидального магнитного поля, создаваемого током обмотки 10 и замыкающегося через стенки экрана-концентратора 12, 13 и через сердечник 9,Подвижный узел устройства, составленный элементами 4-9, находится в процессе проведения измерительного цикла в подвешенном состоянии благодаря одновременному втягивающему воздействию поля постоянного кольцевого магнита 16 на сердечник 8, постоянного магнитного поля дополнительной обмотки 18 на сердечник 7, атакже изменяющегося магнитного поля измерительной обмотки 10 на ферромагнит 5 ный сердечник 9.Воздействующие на сердечники 7 и 8подвижного узла 4-9 удерживающие силыопределяются при этом постоянными параметрами кольцевого магнита 16 и постоян 10 ным значением тока, протекающего черездополнительную кольцевую обмотку 18, в товремя как воздействующее на ферромагнитный сердечник 9 подвижного узла 4-9 втягиванццее усилие по мере разряда15 емкостного накопителя 30 плавно падает.Таким образом, если удерживающие(подъемные) усилия, воздействующие наферромагнитные сердечники 7, 8 и и редназначенные для компенсации и уравновеши 2 Я вания силы тяжести, воздействующей на,весь подвижный узел 4 - 9, поддерживаютсяв ходе измерений постоянными, то подъемное усилие, которое действует на сердечник9 подвижного, узла 4-9 состороны иэмери 25 тельной обмотки 10 и которое предназначено для компенсации силы воздействияисследуемого образца 38 на постоянный конический магнит 6, в процессе разряда емкостногО . накопителя 30 плавно30 уменьшается, непрерывно сравниваясь ссилой взаимодействия магнита 6 с исследуемым объектом 38,При этом подвижный узел 4 - 9 будет оставаться в подвешенном состоянии до тех35 пор, пока величина постоянного тока, проходящего через измерительную обмотку 10,создает магнитное поле, втягивающее усилие которого, воздействующее на ферромагнитный сердечник 9, превосходит силу40 взаимодействия магнита 6 с исследуемымобразцом.В момент достижения уменьшающимсятоком разряда накопителя 30 через измерительную обмотку 10 критического значения,45 при котором втягивающая сила магнитногополя измерительной обмотки 10 станет недостаточной для компенсации силы взаимодействия магнита 6 с исследуемымобразцом 38 и соответственно станет недо 50 статочной для удержания в подвешенйомсостоянии всего подвижного узла 4-9, -происходит скачкообразное вертикальноеперемещение узла 4-9 вниз - в направлении исследуемого образца 38, Вертикаль 55 ное скачкообразное перемещение штока 4подвижного узла 4-9 сопровождается приэтом импульсном воздействием ударногокольца 27 штока 4 на амортизирующий боек26 нижней пластины 25 контактной пары 23,в результате чего контактная пара 23 размыкается ударным кольцом 27, которое мягко фиксируется на Верхнем торце амортйзирующего бойка 26.Размыкаясь вследствие нажима ударного кольца 27 на боек 26, контакты 23 пру жинной пары пластин 24, 25 разрывают цепь питания измерительной обмотки 10, приостанавливая дальнейший разряд емко- стнОгО накопителя 30, потенциал которого сэмофиксируется и "застывает" на знэче нии, соответствующем моменту скачкообразного перемещеййя подвижногО узла 4-9.Одновременно с разрывом цепи разряда накопителя 30 (в момент скачкообразно- . го перемещения подвижного узла 4-9) 15 раэмыкающиеся контакты 23 прекращаюг свое шунтирующее воздействие на функциональный вход вольтметра 29, индицирующие элементы которого выдают и "запоминают" значение конечного потенци ала на емкостном накопителе 30 в момент вертикального скачка подвижногО узла 4-9Конденсатор 35, блокирующий функциональный вход вольтметра 29, предохраняет последний от начального импульснОго 25 всплеска в момент раэмыкания кьвтакгной пары 23.Запоминаемый вольтметром 29 потенциал на накопителе 30 после разрыва ударным кольцом 27 койтактов 23 несет 30 непосредственную информацию О магнитных свойствах контролируемых образцоВ материалов и деталейпоскольку величина тока разряда емкостного накопителя 30 и через измерительную обмотку 10 В момент 35 скачкообразного падения подвижногО узла 4-9 при постоянстве параметров магнитов 6 и 16, а также при постоянном значейии тока через обмотку 18 непосредственно зависит от магнитных свойств исследуемого 40 образца 38, характеризуемых либо мэ нитной проницаемостью пассивных магнитопроводящих объектов, либо степеиью намагниченности активных магнитных деталей. 45Повышенная Оперативность, технвГогическое удобство и йроизводительность проводимых устройством измерений при сведенной к минимуму трудоемкости контроля достигаются, помимо отмеченного ъы ше, тем, что шкала вольтметра 29 заранее градуируется непосредственно в единицах контролируемого параметра р с помощью набора эталонных образцов. обладающих гаммой калиброванных дискретных значе- % ний магнитной проницаемости.Поскольку вольтметр 29 выдает полезнЫв показания непоСредсгвенйо в едийицэх контролируемого параметра только по завершении всего измерительного цикла,будучи на протяжении всего остального времени цикла закороченным по входу контактной парой 23 и не выдавая никаких побочных показаний, то этим исключается присущее базовому обьекту-прототипу непрерывнОе Отвлекающее действие электронного вольтметра на внимание оператора-испытателя, что способствует снижению утомляемости оператора и повышению технОлбгического удобства магнитного комтроля материалов и изделий,Кроме того, исключение из контролируемого тока измерительной обмотки 10 побочной компоненты. используемой у проготипа для компенсации силы тяжести подвижнбго узла, позволило резко увеличить в заявляемом устройстве коэффициент использования шкалы вольтметра, который фиксирует лишь ту составляющую разрядного тОка ЕмкостнОго накспитЕля, кстОрая несет толькО полезную информацию о магнитных свойствах исследуемвго обьекта. Указанный фактор вместе с отмеченным выше рааделением функций между комПенсационными и собственно измерительными элементами заявляемого усгройства обеспечил повышенную разрешающую способность последнего и максимэльнуй) достоверность результатов ПРОВОДИМЫХ ИЗМЕРЕНИЙ,формула изобретения Устройство для контроля магнитных материалов и изделий, содержащее немагнитный цилиндрический корпус с крышкой и двумя антифрикционными втулками, одна из которых размещена в крышке корпуса, подвижный узел в виде центрального штока с ручкой-индикатором на верхнем конце, постоянным магнитом на нижнем конце и цилиндрическим сердечником в средней чатси, измерительную обмотку в цилиндрическом экране-концентраторе, размещенную соосно с цилиндрическим сердечником штока, и боек с контактной парой, один контакт которой соединен с первым выводом накопителя заряда, первой входной клеммой вольтметра и общей шиной источника постоянного напряжения, первый выход которого соединен с первым выводом ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом накопителя заряда и первым выводом измерительной обмотки, второй вывод которой соединен с вторым контактом контактной пары, а также узел защиты вольтметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и производительности измерений, оно снабжено кольцевым постоянным магнитом, кольцевой обмоткой в цилиндрическом экране-концентраторе, ударным1812533 10 Составитель Б.фр Техред М.Моргент Корре Пилипенко Редактор Г,Бельска Заказ 1575 ВНИИПИ Тираж . Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 415 оизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 кольцом, переменным резистором и двумя цилиндрическими сердечниками, расположенными на штоке выше первого цилиндрического сердечника в полости кольцевого постоянного магнита и кольцевой обмотки соответственно,.постоянный магнит выполнен в виде усеченного конуса с большим нижним основанием, а элемент защиты выполнен в виде блокировочного конденсатора, при этом ударное кольцо размещено на штоке между первой антифрикционной втулкой и верхним цилиндрическим сердечником, контактная пара расположена в верхней части немагнитного цилиндрического корпуса, в нижней части которого размещена вторая антифрикционная втулка, а второй выход источника постоянного 5 напряжения соединен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом кольцевой обмотки, второй вывод которой соединен с первой входной клеммой. вольтметра и пер вым выводом блокировочного конденсатора, второй вывод которого соединен с второй входной клеммой вольтметра и вторым выводом первой измерительной обмотки.Э 7