Способ относительного перемещения и устройство для его осуществления

из немагнитного материала так, что магнитострикционный стержень 1 зажимается внутри трубы 2 при определенном зажимающем сцеплении, Стержень 2, вдоль всей длины, окружается большим числом магнитных кагушек 3, расположенных прилежащими друг к другу, причем каждая катушка из упомянутых является соединяемой последовательно одна за другой с источником питания током для генерирования магнитного поля. Каждой магнитной катушке 3 придаются размеры такие, чтобы генерировать магнитное поле, оказывающее влияние только на частичный участок магнитострикционного стрежня 2. Для облегчения понимания магнитострикционный стержень иг, 1) поделен на пять секций, расположенных рядом друг с другом, причем разделяющая линия между прилежащими секциями маркируется как штрих-пунктирная линия, Каждая секция предполагается соответствующей длине стержня 1, на которую оказывается влияние магнитным полем, генерированным одной иэ катушек 3. Каждая катушка электромагнита 3 рассчитывается так, что магнитное поле, генерированное, когда ток подается к катушке, служит причиной увеличения длины секции, на которую оказывается влияние, причем эта секция одновременно испытывает поперечное сокращение такой величины, что зажимающее сцепление в зависимости от трубки 2 значительно уменьшается и, предпочтительно, исключается, Магнитострикционный стержень 1 может подвергаться предварительному напряжению в направлении, противоположном изменению в длине, под влиянием этого магнитного поля, Цель упомянутого предварительного напряжения состоит в том, чтобы исключить влияние механического гистереэиса с тем, чтобы не получалось никакого остаточного размерного изменения магнитострикционного стержня, когда прекращается влияние магнитного поля, Предварительное напряжение может достигаться, например, посредством болта 4, проходящего в осевом направлении через магнитный стержень, так, чтобы упомянутый болт, будучи затянутым, создавал сжимающее усилие в магнитострикционном стержне, причем тяговое усилие болта 4 передается стержню 1 через две торцевых шайбы 5, расположенных на противоположных торцевых поверхностях стержня 1,В нерабочем положении устройства ни одна иэ катушек электромагнитов 3 не питается током и, таким образом, магнитострикционный стержень 1 плотно звжимается внутри екружающей трубы 2 при определенном зажимающем сцеплении, Первоначальное зажимающее сцепление, т,е, зажимающее сцепление приненагруженном состоянии, выбирается5 так, чтобы оно имело предопределеннуювеличину, которая затем может подвергаться изменениям, в зависимости от нагрузки на устройства.При подаче тока к катушке злектромаг 10 нита 3, расположенной непосредственнонапротив, т.е. в той же самой пересекающейплоскости, что и первая секция магнитострикцион ного стержня 1, она подвергаетсяувеличению в длине, одновременно, эта сек 15 ция испытывает сокращение в поперечномнаправлении таким образом, что зажимающее сцепление секции против внутреннейполости трубы 2 исключается. Если подачатока к катушке прерывается, секция будет20 возвращаться к первоначальным размерами, если никакого тока не будет подаваться ккатушке электромагнита, расположеннойнепосредственно напротив прилежащейсекции, первая секция будет возвращатьсяк первоначальному состоянию как относительно размеров, так и относительно положения,Если катушка электромагнита 3, расположенная непосредственно напротив сле 3 О дующей прилежащей секции, будетпитаться током одновременно с или в сочетании с прерыванием подачи тока и катушкеэлектромагнита, расположенной непосредственно напротив первой секции, вторая35 секция будет увеличиваться в длине и одновременно подвергаться поперечному сокращению, дающему в результате, что границараздела между секциями, представленнаяштрих-пунктирной линией, будет переме 4 О щаться в направлении вперед в предполагаемом направлении движения. Перваясекция возвращается к первоначальнымразмерам, но остается в продвинутом вперед положении.45 Затем, стадии способа, описанные выше, повторяются последовательно одна эадругой, для каждой одной из секций. В результате магнитострикционный стержень 1продвигается на расстояние д в предпола 50 гаемом направлении движения.Затем данный способ повторяется, начиная с первой секции,Поскольку каждая из секций фактическипредставляет только малую долю общей55 длины мзгнитострикционного стержня 1,должно. быть очевидно, что зажимающеесцепление магнитострикционного стержня1 против внутренней полости трубы2 остается, по существу, неизменным во времяэтого смещения.Регулированием подачи тока к катушкам электромагнитов 3 таким образом, чтобы стадии способа, описанные выше, повторялись последовательно одна за другой, магнитострикционный стержень 1 может вынуждаться перемещаться натребуемое расстояние внутри трубы 2. Есливеличина соответствующего магнитного поля регулируется так, что соответствующаясекция, которая подвергается влиянию, вынуждается терять ее захватывающее сцепление против внутренней полости трубы 2, движение магнитострикционного стержня 1 имеет место без трения при скольжении. Если труба 2 поддерживается жесткой опорной конструкцией и магнитострикционный стержень 1 посредством штанги соединяется с перемещаемым элементом (рабочиморудием), магнитострикционный стержень может приспосабливаться так, чтобы создавать силовое воздействие на перемещаемый элемент в предназначенном направлении движения. Величина этого приводящего в действие усилия зависит отсопротивления захватывающего сцепления между трубой 2 и магнитострикционнымстержнем 1,Движение магнитострикционного стержня может управляться очень простым способом - регулированием подачи тока к катушкам 3.В варианте осуществления данного изобретения, магнитострикционный стержень 1 зажимается внутри трубы 2 посредством посадки в горячем состоянии. Однако, способ. согласно этому изобретению. можетприменяться соответствующим образом, как описано выше, также к варианту осуществления этого изобретения, в котором магнитострикционный стержень состоит иэ полого тела, которое горячей посадкой устанавливается на стержень, проходящий через полое тело и, предпочтительно, состоящий иэ немагнитного материала.Как показано на фиг. 2, этот двигатель 10 152030 3540 45 50 55 включает трубчатую часть 6, причем один торец которой обеспечивается фланцем 7 для крепления трубчатой части 6 к жесткой опоре, В канале трубчатой части 6, магнитострикционный стержень 8 эажимается напряженной посадкой, причем часть магнитострикционного стержня, выступающая эа пределы торца трубчатой части 6, соединяется. с орудием или другим средством, которое должно приводиться в действие, когда смещается стержень 8.Для того, чтобы достичь состояния движения стержня 8, используется катушка электромагнита 9, окружающая трубчатую часть 6 и которая может соединяться с источником электрического тока. Когда ток подается к катушке, генерируется магнитное поле и часть стержня 8, которая подвергается влиянию магнитного поля, будет подвергаться растяжению и, одновременно, сокращению в радиальном направлении, Конечно. представляется возможным, смещать катушку 9 вдоль трубы 6 и таким образом получать червячного вида движение смещения стержня 8. Однако на практике считается более удобным иметь последовательный ряд катушек электромагнитов, расположенных вдоль трубы и питать катушки электромагнитов последовательно, одну за другой, электрическим током для того, чтобы получать смещение стержня 8 внутри трубы 6 описанным ранее способом.В варианте осуществления изобретения, иллюстрированном на фиг. 3, магнитострикционный стержень 8 подразделяется на совокупность секций, которые вэаимосоединяются посредством предварительно напрягающегося тонкого прутка 10, через крепежные элементы 11, расположенные между прилежащими секциями, Это дает в результате. что каждая одна иэ секций, а также стержень 8 подвергаются требуемому предварительному напряжению в осевом направлении стержня 8 и по всей его длине, Как упоминалось ранее, предварительное напряжение необходимо для того, чтобы стержень, после того как он подвергался влиянию магнитных полей, возвращался к его первоначальным размерам. Однако это предварительное напряжение может достигаться многими различными способами (фиг. 3 иллюстрирует только один пример такого предварительного напряжения).Как явствует из сказанного выше, важный признак, согласно этому изобретению, состоит в том, что стержень 1, 8 состоит из магнитострикционного материала. Предпочтительно, стержень 1, 8 делается из так называемого макромолекулярного магнитострикционного материала, например, сплава между редкоземельными металлами, такими как самарий (Зе), тербий (ТЬ), диспрозий (Оу), гельмий (Но), эрбий (Ег). тулий (Еа), и металлами с магнитным переходом, такими как железо(Ре), кобальт(Со) и никель (М), Эта группа сплавов представляет наибольшую магнитострикцию, известную до сих пор, например, обладает свойством подвергаться изменению в размере под влиянием магнитного поля, причем упомянутое изменение в размере являетея пропорциональным напряженности магнитного поля. Было установлено, что величина магнитострикции в этих материалах является совершенно различного порядка, чем таковаяявляется в случае обычных магнитрострикционных материалов, например, железо-никель, Таким образом, в качестве примера, может упоминаться, что для определенного магнитного поля, железо-никель подвергается изменению в длине порядкэ 20-30 мкм/м, между тем как сплав, например, тербий - диспрозий - железо подвергается изменению в длине, которому упомянутые макромолекулярные магнитострикционные материалы подвергаются под влиянием магнитного поля, могут быть положительными или отрицательными, например, могут для определенных из упомянутых композиций, давать увеличение в длине, а для других не упомянутых композиций, давать в результате уменьшение в длине. Однако, в настоящем изобретении, предпочитается испольэовать мэкромолекулярные магнитострикционные мэтериалы, причем типа, который подвергается увеличению в длине под влиянием магнитного поля, В пределах группы макромолекулярных мэгнитострикционных мэтериэлов, величина мэгнитострикции под влиянием определенного магнитного поля меняется и, конечно, предпочитэется, в вариантах согласно настоящему изобретению, использовать мэкромолекулярные магнитострикционные материалы, имеющие наибольшие магнитострикционные качества.,Кэк упоминалось ранее, для того, чтобы получать удовлетворительный результат, нербходимо, чтобы магнитострикционный элемент, используемый для образования движения, подвергался предварительному напряжению в направлении, противоположном направлению движению. Таким образом, предварительное напряжение нейтрализует механический гистереэис в магнитострикционном материале, В соответствии с альтернативой варианту осуществления данного изобретения, описанному с обращением к фиг, 3, для обеспечения упомянутоо предварительного напряжения, стержень может состоять иэ пластин или листов иэ мэгнитострикционного материала, проходящих в продольном направлении стержня, причем упомянутые плэстины или листы склеиваются вместе через промежуточные слои волокнистого мэтериалэ. Во время производства упомянутых слоистыхстержней, пластины или листы мэгнитострикционного материала предварительно нагружаются в осевом направлении и соединяются в предварительно напряженномсостоянии с промежуточными волокнистыми слоями посредством склеивания. В кэчестве альтернативы, предстэвляется возможным вместо этого прилэгэть растяги 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 вающее усилие к волокнам перед операцией склеивания и во время этой операции. Затем, предварительная нагрузка снимается, когда клей становится твердым, то есть, отвержденным. В таком стержне, каждая секция слоистого стержня, кэк предназначалось, является предвэрительно напряженной. Дополнительное преимущество с слоистыми стержнями состоит в том, что слоистое строение дает в результате уменьшение потерь на вихревые токи,Это изобретение не ограничивается вариантами осуществления. Таким образом, магнитострикционное тело может зажиматься между двумя плоскопараллельными пластинами и, посредством использования магнитного поля в принципе по способу, описанному ранее, магнитострикционное тело может вынуждаться совершать движения между этими пластинами в плоскостях таковых, причем зажимающее сцепление относительно пластин поддерживается, по существу, неизменным, Возможно, что сцепление между мэгнитострикционным телом и пластиной может получаться только через собственный вес этого тела. В последнем случае, зто тело является только свободно лежащим сверху и поддерживаемым плоской пластиной и не нуждается в том, чтобы зажиматься между плоскопараллельными пластинами,Формула изобретения 1, Способ относительного перемещения первого тела, имеющего магнитострикционные свойства, и второго тела, в отношении которого первое тело находится в несущем контакте со схватом между контактирующимися поверхностями, заключающийся в воздействии магнитного поля на первое тело, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности перемещения, воздействуют магнитным полем последовательно на каждую из смежных секций первого тела, начинэя с переднего конца тела относительно направления перемещения, так, что соответствующую секцию первого тела ,увеличивают по длине и сокращают в поперечном направлении с обеспечением устранения схватэ между телами,2, Устройство для относительного перемещения, содержащее первое тело, выполненное из материала с мэгнитострикционными свойствами, второе тело предпочтительно иэ немагнитного материалэ, которые расположены в несущем контакте относительно друг друга со схвэтом между контактными поверхностями, и средства создания магнитного поля, включающие катушку электромагнита и электрический источник тока, о т л и ч э ю щ е е с я тем, что. с цельюповышения точности, средства создания магнитного поля содержат несколько обмоток электромагнитов, расположенных смежно одна с другой с возможностью раздельного подключения к электрическому источнику тока и охватывающих первое и второе тело.3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первое тело выполнено в виде стержня из магнитострикционного материала, а второе тело - в виде трубки, причем стержень расположен в трубке с зажимающим захватом между стержнем и внутренней поверхностью трубки.4. Устройство по и. 3; о т л и ч а ю щ е ес я тем, что трубчатое тело прикреплено к жесткой. несущей структуре, а магнитострикционный стержень соединен тягой с перемещаемым элементом,5.Устройство поп,2,отлича ю щеес я тем, что первое тело выполнено в виде полого тела из магнитострикционного материала, а второе тело - в виде стержня, расположенного в полом теле с зажимающим захватом между контактными поверхностями полого тела и стержня. 6. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первое тело имеет по крайней мере одну плоскую поверхность, установленную в контакте с опорной поверхностью второго тела со схватом между контактными поверхностями. 7. Устройство по и. 6, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первое тело имеет две плоскиепараллельные поверхности и зажато междудвумя плоскими параллельными пластина 5 ми второго тела.8, Устройство по пп, 2 - 7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что первое тело содержитмножество отдельных секций и промежуточных элементов, расположенных на противо 10 положных сторонах каждой секции, иполосу предварительного напряжения, расположенную аксиально, проходящую черезвсе секции и прикрепленную в предварительно напряженном состоянии к каждому15 из промежуточных элементов,9. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что полоса предварительного напряжения выполнена в виде проволоки,10. Устройство по пп. 2 - 7, о т л и ч а ю 20 щ е е с я тем, что первое тело выполнено ввиде нескольких продольно расположенных и предварительно напряженных путемсжатия листов магнитострикционного материала, прикрепленных друг к другу по 25 средством промежуточных волокнистыхслоев.11. Устройство по пп. 2 - 7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что первое тело выполнено ввиде нескольких продольно расположенных30 листов магнитострикционного материала,склеенных между собой посредством промежуточных предварительно растянутых волокнистых слоев.1828564Составитель Т, Щукина Редактор В. Трубченко Техред М, Моргентал Корректор И, Шулла Заказ 2371 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101