Устройство для определения магнитных характеристик цилиндрических изделий

)5 6 01 й ЗЗ/12 ГОСУДАРСТВЕН-ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ЕИЗ ТЕНИ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 бко и Н.Н.Сирен(54) УСТРОЙСТВО МАГНИТНЫХ ХАРА РИЧЕСКИХ ИЗДЕЛ.8)тельство СССРй 33/12, 21,01.86,ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯКТЕРИСТИК ЦИЛИНД(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле цилиндрических изделий сложного профиля. Целью изобретения является повышение точности определения магнитных характеристик и производительности устройства. Изделие 34 устанавливается на платформу 33. Рамы, 18 под действием привода скользят по направляющим 12 и с помощью обойм 20 и 21 прижимают П-образные пакеты 1 и 2 магиитопровода к боковой поверхности изделия 34, которое в результате промагничивается равномерно, 7 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле цилиндрических изделий сложного профиля.Целью изобретения является повышение точности определения магнитных характеристик и производительности устройства.На фиг. 1-3 представлена конструкция предлагаемого устройства с контролируемым иэделием; на фиг. 4 - соединение обоймы, содержащей прокладку, с продольной частью магнитопровода и со стороной треугольной рамы; на фиг. 5 - конструкция треугольной рамы и ее соединение с полкой (подвижной платформой); на фиг, 6 - устройство с контролируемым изделием в исходном состоянии до подготовки устройства к измерениям; на фиг. 7 - направление магнитного потока в системе устройство - изделие.Устройство (фиг, 1 - 3) содержит шихтованный магнитопровод в виде двух П-образных пакетов 1 и 2 ферромагнитных пластин 3, торцовые части которых размещены встречно, внахлестку в полостях раздвижных каркасов 4 и 5, содержащих подвижные 6 и неподвижные 7 пластины, намагничивающие 8 и 9 и измерительные 10 и 11 обмотки, две направляющие 12 и 13, четыре оси 14-17, две треугольные рамы 18 и 19, четыре обоймы 20 - 23 с прокладками 24, две упорные планки 25 и 26 с элементами 27 фиксации, четыре стойки 28-31, станину (неподвижную платформу) 32, полку 33. Намагничивающая 8 и измерительная 10 обмотки размещены на каркасе 4, а обмотки 9 и 11 на каркасе 5, причем намагничивающие обмотки 8 и 9 соединены последовательно- встречно (при этом в продольных частях магнитопровода магнитные потоки, создаваемые обмотками 8 и 9, направлены встречно с целью удвоения результирующего магнитного потока, пронизывающего изделие 34, см. фиг. 7), а измерительные обмотки 10 и 11 соединены последовательно-согласно (что соответствует суммированию их ЭДС). Пластины 7 каркасов 4 и 5 закреплены на парах стоек 28, 29 и 30, 31 винтами 35, стойки 28 - 31 соединены с платформой 32 посредством винтов 36, а направляющие 12 13 закреплены на платформе 32 винтами 37, Направляющие 12 и 13 выполнены с двумя продольными пазами 38, в которых установлены оси 14 - 17 с воэможностью свободного воэвратнопоступательного движения вдоль направляющих 12 и 13. Оси 14 - 17 выполнены с резьбой. Треугольные рамы 18 и 19 (фиг. 5) соединены с соответствующими на 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 правляющими 12 и 13 посредством пар осей 14, 15 и 16, 17 и гаек 39, Полка ЗЗ закреплена на сторонах рам 18 и 19 винтами 40 (фиг. 5). Упорные планки 25 и 26 выполнены со сквозными наклонными отверстиями 41, сквозь которые свободно перемещаются стороны рам 18 и 19, Элементами 27 (винтами) планки 25 и 26 фиксируются на сторонах рам 18 и 19. Обоймы 20-23 охватывают продольные части магнитопровода в его углах и выполнены с наклонными сквозными отверстиями 42, сквозь которые проходят стороны рам 18 и 19 (фиг. 4), Упругие прокладки 24 размещены в обоймах 20-23 между их стенками и внешней поверхностью продольных частей пакетов 1 и 2 магнитопровода. Привод 43(схематически показан на фиг, 3) закреплен на платформе 32, а его шток 44 соединен с полкой ЗЗ. Пластины 3 установлены в пакетах 1 и 2 с возможностью смещения друг относительно друга. Угол между сторонами рам 18 и 19 вблизи мест их соединения с направляющими 12 и 13 установлен равным 90, а расстояние между полкой 33 и плоскостью соприкосновения пакетов 1, 2 равно 0,55 - 0,60 расстояния между внутренними гранями продольных частей пакетов 1 и 2 мвгнитопровода, При этом перемещение осей 14-17 вдоль направляющих 12 и 13 вызовет пропорциональное перемещение (сдвигание или раздвигание) пакетов 1 и 2 магнитопровода. На направляющих 12 и 13 нанесены шкалы 45 с указанием величин диаметров испытуемых цилиндрических изделий 34, а пары осей 14, 15 и 16, 17 соединены указателями 46 величины диаметра. Осевое соединение рам 18 и 19 с направляющими 12 и 13 в двух местах (посредством пар осей 14, 15 и 16, 17) позволяет устранить смещение положения рам 18 и 19 и соответственную асимметрию пакетов 1 и 2 относительно продольной оси устройства. На сторонах рам 18 и 19 нанесены шкалы 47 с обозначениями величин диаметров испытуемых иэделий для установки и фиксации упорных планок 25 и 26 на этих сторонах рам 18 и 19 с целью последующей фиксации положения пластин 3 пакетов 1 и 2 магнитопровода посредством упорных планок 26 и 25 и подвижных пластин 6. Поверхность полки 33 имеет вогнутую форму с радиусом кривизны большим, чем максимальный внешний радиус испыгуемого изделия 34. Шток 44 приводного механизма 43 соединен с полкой ЗЗ посредством винта 48. Каркасы 4 и 5 с пластинами 6 и 7, направляющие 12 и 13, треугольные рамы 18 и 19, обоймы 20-23,упорные планки 25 и 26, стойки 28-31, платформа 32, полка 33, указатель 46 выполнены из немагнитных диэлектричеда в процессе перемещения штока 44 с полкой 33 вверх относительно платформы 5 32 указатель 46 еще на совпал с заданным 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ских материалов (текстолит. твердые пластмассы и т.п.). Оси 14 - 17, элементы 27 фиксации, винты 35, 36, 37, 40 и 48, гайки 39, шток 44 приводного механизма 43 выполнены иэ немагнитных металлов(нержавеющие стали, латунь и т,п.). Прокладки 24 выполнены из резины.Пере началом измерений контролируемое изделие 34 вводят внутрь устройства, которое находится в исходном положении (фиг. 6). При этом треугольные рамы 18 и 19 с полкой 33 опущены относительно пакетов 1 и 2 магнитопровода так, что оси 14 - 17 находятся у нижних краев пазов 38 направляющих 12 и 13, а пакеты 1 и 2 пластин 3 магнитопровода размещены относительно друг друга на максимальном расстоянии, причем пластины 3 установлены с возможностью смещения одна относительно другой. При опускании на полку 33 изделия 34 последнее за счет вогнутой формы внешней поверхности полки. 33 автоматически центрируется таким образом, что его продольная ось и продольная ось симметрии устройства лежат в одной плоскости, перпендикулярной платформе 32. После этого положение упорных планок 25 и 26 на сторонах рам 18 и 19 регулируют в соответствии с величиной диаметра испытуемого изделия 34, пользуясь шкалами 47, и фиксируют элементами 27 фиксации (винтами). Затем с помощью приводного механизма 43 посредством штока 44 поднимают полку 33 с изделием 34 до тех пор, пока указатели 46 не совпадут с делениями шкал, соответствующими диаметру изделия 34. При этом в процессе подьема полки 33 передвигаются и рамы 18 и 19 так, что их стороны проходящие сквозь отверстия 42 обойм 20 - 23, сдвигают последние навстречу друг другу, а обоймы 20-23 посредством прокладок 24 также перемещают как продольные части пластин 3 пакетов 1 и 2, так и в целом пакеты 1 и 2 навстречу, прижимая внутренние поверхности продольных частей пластин 3 к внешней поверхности изделия 34, Перемещение штока 44 (как и полки 33, осей 14-17, рам 18 и 19) на единицу длины вызовет соответственное горизонтальное перемещение обойм 20 - 23 с прокладками 24 и каждого из пакетов 1 и 2 на ту же единицу длины за счет установки величины угла между сторонами рам, равной 90. Выбор расстояния между полкой 33 и плоскостью соприкосновения пакетов 1 и 2 магнитопровода, установленного равным 0,55 - 0,60 расстояния между внутренними гранями продольных частей пакетов 1 и 2 магнитопровода, позволит обеспечить плотный контакт подвижных пластин 3 пакетов 1 и 2 со сложной (например, цилиндрической) внешней поверхностью изделия 34, Поэтому, когделением шкал 45, некоторые пластины 3 пакетов 1 и 2 уже контактируют с изделием 34. Дальнейшее же перемещение штока 44 до совпадения указателя 46 с необходимым делением шкал 45 вызовет перемещение и обойм 20-23 (посредством сторон рам 18 и 19), которые смешают упругие прокладки 24, Последние отожмут пластины 3 пакетов 1 и 2 до плотного контакта пластин 3 с изделием 34, В тот момент, кода указатель 46 совпадает с заданной отметкой шкал 45,пластины 3 описывают своими внутренними гранями внешнюю поверхность изделий 34. прижаты к ней посредством упругих прокладок 24 обоймы 20 - 23 и зафиксированы и сжаты в пакетах 1 и 2 посредством упорных планок 25 и 26, которые в этом конечном положении поджимают подвижные пластины 6 раздвижных каокасов 4 и 5 через пакеты 1 и 2 к неподвижным пластинам 7, В этом положении пластины 3 и сами пакеты 1 и 2 зафиксированы и обеспечен плотный контакт пластин 3 пакетов 1 и 2 с изделием 34, при этом последнее строго отцентрировано относительно осей симметрии устройства. В указанном положении указателя 46 производят фиксацию положения штока 44 привода механизма 43,Смену изделий 34 производят в процессе возвращения штока 44 с полой 33 в исходное (нижнее) положение. При этом опускание рам 18 и 19 с зафиксированными на них упорными планками 25 и 26 устранит фиксацию пластин 3 в пакетах 1 и 2, а перемещение обойм 20 - 23, охватывающих продольные части пакетов 1 и 2 в их углах, вызовет и перемещение (раздвигание) пакетов 1 и 2 относительно друг друга. Таким образом обеспечивается автоматическое центрирование изделия 34 относительно устройства и фиксация пластин 3 и пакетов 1 и 2 при одновременном плотном и стабильном контакте пластин 3 с внешней поверхностью изделия 34. Общая жесткость конструкции достигается благодаря креплению основных несущих элементов (направляющих 12 и 13, стоек 30-31, приводного механизма 43) с платформой 32.Измерение осуществляют следующим образом,Намагничивающие обмотки 8 и 9 питаются от источчика постоянного тока. Величина намагничивающего тока измеряется амперметром. Ток 1; протекающий в намагничивающих обмотках 8 и 9, включенныхвстречно, создает в продольных частях пакетов 1 и 2 магнитопровода два встречно направленных магнитных потока Ф, которые замыкаются через половины изделия 34 замкнутой формы, в свою очередь разветвляясь на два одинаковых потока Ф(фиг, 7). За счет применения двух пакетов 1 и 2 П-образной формы магнитопровода и встречного соединения намагничивающих обмоток 8 и 9 осуществляется равномерное промагничивание изделия 34 как по длине, так и по сечению, что особенно важно при испытании шихтованных изделий. Магнитный поток в изделии 34 измеряется веберметром, подключенным к измерительным обмоткам 10 и 11, соединенным последовательно согласно (в режиме суммирования ЭДС). Индукцию магнитного поля определяют по формулеСа4 ЧЧибо(1) где С - постоянная веберметра;а- отклонение указателя веберметра;МЬи - число витков измерительных обмоток 10 и 11;Яо - площадь сечения изделия,Напряженность магнитного поля в изделии определяют из выражения2ун2)1 огде Ю - число витков намагничивающих обмоток 8 и 9, включенных встречно;1 о - средняя длина силовой линии магнитного поля в изделии.Формулу (2) применяют в случае, когда величина магнитного сопротивления магнитопровода значительно меньше магнитного сопротивления изделия. Если последнее условие не выполняется, то для измерения напряженности магнитного поля применяют потенциалометр, измеряющий разность магнитных потенциалов в двух точках изделия. Таким образом, равномерное промагничивание контролируемого иэделия способствует повышению точности определения магнитных характеристик, а автоматизация 5 10 15 20 25 30 35 40 45 центрирования и прижима иэделий - повышению производительности устройства,Формула изобретения Устройство для определения магнитных характеристик цилиндрических иэделий, содержащее магнитопровод в виде двух пакетов пластин, выполненных с возможностью взаимного смещения, каркас с намагничивающей и измерительной обмотками и две обоймы с прокладками, о т л и ч а ю щ е е ес я тем. что, с целью повышения точности определения магнитных характеристик и производительности устройства. оно снабжено вторым каркасом с намагничивающей и измерительной обмотками, третьей и четвертой обоймами с прокладками, двумя направляющими с двумя продольными пазами каждая, двумя подвижными рамами в виде прямоугольного треугольника с двумя отверстиями при вершине прямого угла, четырьмя осями, двумя упорными планками с наклонными сквозными отверстиями, подвижной платформой с приводом и станиной с четырьмя стойками, при этом пакеты пластин магнитопровода выполнены П-образными, обоймы выполнены с наклонными сквозными отверстиями, каркасы выполнены раздвижными, с подвижной и неподвижной пластинами каждый, торцовые части П-образных пакетов пластин магнитопровода расположены в полостях раздвижных каркасов, направляющие закреплены на станине и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости магнитопровода, оси размещены в продольных пазах направляющих и отверстиях рам, стороны прямого угла которых закреплены на торцах подвижной платформы и последовательно размещены в наклонных сквозных отверстиях упорных планок и обойм, расположенных на углах пакетов пластин магнитопровода, торцы неподвижных пластин раздвижных каркасов закреплены на стойках станины, причем намагничивающие обмотки соединены последовательно-встречно, а измерительные обмотки соединены последовательно. согласно..Гирня при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2521 ВНИИПИ Госуд оставитель С.Шумилишскаяехред М.Моргентал Коррек Тираж 425 Подписное твенного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5