УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различных объектов, оборудования и сооружений.
Известно устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU 184838, МПК G01H 11/02, 2018 г.), содержащее корпус с крышкой, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, через которые проходит стержень, отличающееся тем, что на внешней поверхности немагнитопроводного корпуса установлена измерительная обмотка, при этом крышка, с неподвижно закрепленным в ней кольцевым постоянным магнитом, выполнена со сквозным отверстием, и на обращенных друг к другу поверхностях крышки, и корпуса выполнена резьба, а подвижный кольцевой постоянный магнит образует зазоры с корпусом и немагнитопроводным стержнем, заполненные магнитной жидкостью, при этом немагнитопроводный стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно отверстие, расположенное между подвижным магнитом и магнитом, установленным в корпусе.
Недостатком рассматриваемого устройства является непостоянство измеряемых выходных характеристик в течение времени эксплуатации из-за расслоения магнитной жидкости.
Известно устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU 189089, МПК G01H 11/02, 2019 г.), принятое за прототип, содержащее цилиндрический немагнитный корпус, на котором размещена измерительная обмотка, снабженный крышкой с отверстием в центре, установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, на помещенном внутри корпуса полом стержне из немагнитного материала размещен подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух кольцевых магнитов, один из которых закреплен на крышке, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного кольцевого постоянного магнита, цилиндрические поверхности которого образуют с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью, отличающееся тем, что подвижный кольцевой постоянный магнит помещен в составной кожух, изготовленный из немагнитного материала и состоящий, по меньшей мере, из двух частей.
Недостатком рассматриваемого устройства является непостоянство и низкая точность измеряемых выходных характеристик в течение времени эксплуатации, что связано с расслоением магнитной жидкости, отсутствием ее запаса, необходимого при длительной эксплуатации устройства в составе изделия, и наличие одной измерительной обмотки.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение стабильности и точности измеряемых выходных характеристик при диагностике вибраций при длительной эксплуатации устройства в составе изделия.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения вибраций, содержащем цилиндрический немагнитный корпус, на котором размещена измерительная обмотка, снабженный крышкой с отверстием в центре, установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, на помещенном внутри корпуса полом стержне из немагнитного материала размещен подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненный в виде двух кольцевых магнитов, один из которых закреплен на крышке, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного кольцевого постоянного магнита, стержень имеет хотя бы одно радиальное отверстие расположенное ниже подвижного кольцевого постоянного магнита, подвижный постоянный магнит помещен между двух немагнитопроводных втулок, образующих зазоры с корпусом и немагнитопроводным стержнем, заполненные магнитной жидкостью, к торцевым поверхностям подвижного магнита примыкают две магнитопроводные пластины, кромки которых скруглены и выступают за внешние цилиндрические поверхности втулок, а на внешней поверхности корпуса расположена, по меньшей мере, одна дополнительная измерительная обмотка.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на устройство для измерения вибраций в разрезе.
Устройство для измерения вибраций содержит цилиндрический немагнитный корпус 1, на котором размещены измерительная обмотка 2 и дополнительная измерительная обмотка 3. Корпус 1, снабженный крышкой 4 с отверстием 5 в центре. Крышка 4 установлена с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения. Внутри корпуса 1 расположен полый стержень 6 из немагнитного материала. На стержне 6 размещен подвижный чувствительный элемент, включающий кольцевой постоянный магнит 7 с магнитным подвесом, выполненный в виде двух кольцевых магнитов 8 и 9, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного кольцевого постоянного магнита. Кольцевой магнит 8 размещен на дне корпуса 1, кольцевой магнит 9 закреплен на крышке 4. Стержень 6 имеет хотя бы одно радиальное отверстие 10, расположенное ниже чувствительного элемента. Чувствительный элемент состоит из кольцевого постоянного магнита 7, помещенного между двух немагнитопроводных втулок 11 и 12, к торцевым поверхностям подвижного магнита 7 примыкают две магнитопроводные пластины 13 и 14. Немагнитопроводная втулка 11 образует кольцевой зазор с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1. Немагнитопроводная втулка 12 образует кольцевой зазор с немагнитопроводным стержнем 6. Зазоры заполнены магнитной жидкостью 15. Кромки магнитопроводных пластин 13 и 14 скруглены и выступают за внешние цилиндрические поверхности втулок 11 и 12 в области зазоров.
Работа устройства для измерения вибраций состоит в следующем.
Немагнитный корпус 1 устройства для измерения вибраций жестко крепится к оборудованию. При возникновении вибраций происходят колебания чувствительного элемента, который перемещается вдоль корпуса 1 и немагнитопроводного полого стержня 6. В измерительных обмотках 2 и 3 наводится ЭДС, частота изменения которой пропорциональна частоте вибраций. Она обрабатывается электронным блоком и отражает параметры вибраций машин и механизмов. Силы отталкивания, создаваемые кольцевыми постоянными магнитами 8 и 9, не допускают соприкосновения чувствительного элемента с ними. За счет осевого перемещения крышки 4 изменяют расстояние между кольцевыми магнитами 8 и 9 магнитного подвеса. Это позволяет регулировать чувствительность и диапазон измеряемых вибраций. При уменьшении этого расстояния возрастают силы отталкивания, действующие на чувствительный подвижный элемент, снижается чувствительность измерений, а контролируемый диапазон частот переходит в низкочастотную область. При увеличении этого расстояния силы отталкивания, действующие на чувствительный элемент, уменьшаются, что приводит к повышению чувствительности измерений вибраций в области высоких частот. Магнитная жидкость 15 заправлена в зазоры, между корпусом 1 и немагнитопроводной втулкой 11, а также немагнитопроводным стержнем 6 и втулкой 12. Выполнение втулок 11 и 12 из немагнитопроводного материала способствует снижению градиента магнитного поля, действующего на магнитную жидкость 15 и, как следствие, снижению ее расслоения. Магнитопроводные пластины 13 и 14, являющиеся полюсными приставками, в зазорах с корпусом 1 и немагнитопроводным стержнем 6, обеспечивают образование слабо градиентного магнитного поля, удерживающего магнитную жидкость 15 пондеромоторной силой. Выполнение кромок магнитопроводных пластин 13 и 14, выступающими за внешние цилиндрические поверхности втулок 11 и 12 в области зазоров, позволяет увеличить объем магнитной жидкости в зазорах, обеспечивая ее запас и надежное удержание пондеромоторной силой в зазорах в течение времени эксплуатации магнитожидкостного устройства. Выполнение кромок магнитопроводных пластин 13 и 14 скругленными, способствует снижению градиента магнитного поля, действующего на магнитную жидкость 15, и, как следствие, уменьшению ее расслоения. Постоянство свойств магнитной жидкости в течение времени эксплуатации магнитожидкостного устройства для измерений вибраций повышает стабильность измеряемых выходных характеристик при диагностике вибраций оборудования. Сквозное радиальное отверстие 10 в немагнитопроводном стержне 6 и сквозное отверстие 5 в крышке 4 обеспечивают равенство перепада давлений во внутренних объемах корпуса и внешней среде, что способствует повышению чувствительности измерений.
Таким образом, использование заявляемого устройства обеспечивает значительное снижению градиента магнитного поля, что приводит к уменьшению расслоения магнитной жидкости в зазорах, а наличие ее запаса позволяет осуществлять устойчивую левитацию чувствительного элемента в корпусе. Магнитная жидкость сохраняет свои свойства, что способствует повышению стабильности выходных характеристик магнитожидкостного устройства для измерения вибраций. Кроме того, наличие, по меньшей мере, двух измерительных обмоток позволяет повысить точность измерений вибраций технических объектов. Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для измерения уровня вибраций технических объектов, где требуется высокоточная диагностика в течение длительного промежутка времени, например, для авиационных двигателей, гидрогенераторов электрических станций, а также проведения длительного мониторинга в районах с повышенной сейсмической опасностью.