УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различного оборудования, объектов и сооружений.
Известно устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU 195546, МПК G01H 11/02, 2020 г.), содержащее цилиндрический немагнитный корпус с крышкой, снабженной отверстием, установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, один из которых закреплен на крышке, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного кольцевого постоянного магнита, измерительную обмотку, магнитную жидкость в зазоре между подвижным кольцевым постоянным магнитом и корпусом, корпус снабжен основанием в форме диска с отверстием в центре, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом размещены коаксиально на цилиндрической части корпуса, причем второй кольцевой магнит магнитного подвеса расположен на основании корпуса, а измерительная обмотка размещена в корпусе на немагнитопроводной катушке.
Недостатком указанного устройства является низкая эффективность использования постоянных магнитов.
Известно магнитожидкостное устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU 184838, МПК G01H 11/02), принятое за протопит, содержащее цилиндрический немагнитный корпус с крышкой, на помещенном внутри корпуса стержне из немагнитного материала размещены подвижный постоянный кольцевой магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных в торцах корпуса кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, на корпусе размещена измерительная обмотка, один из кольцевых магнитов закреплен на крышке, снабженной отверстием, ориентированным по оси, и установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, цилиндрические поверхности подвижного кольцевого постоянного магнита образует с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью.
Недостатком прототипа является малоэффективное использование постоянных магнитов из-за отсутствия замкнутого магнитопровода. При отсутствии замкнутого магнитопровода работа магнитного подвеса обусловлена только действием магнитных потоков рассеивания, при наличии замкнутого магнитопровода эти потоки практически отсутствуют, энергия постоянных магнитов расходуется на основной магнитный поток, что приводит к повышению эффективности работы магнитного подвеса.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение эффективности использования постоянных магнитов.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения вибраций содержащее цилиндрический немагнитный корпус, на внешней поверхности корпуса размещена измерительная обмотка, внутри корпуса установлен полый стержень из немагнитного материала, на стержне, охватывая его, размещен подвижный постоянный кольцевой магнит, цилиндрические поверхности которого образуют с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью, стержень имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, содержит магнитопровод, образованный выполненными из магнитопроводного материала основанием корпуса, двумя вертикальными направляющими, закрепленными к основанию диаметрально-противоположно, и крышкой с осевым отверстием, установленной с возможностью вертикального перемещения вдоль оси корпуса по указанным направляющим посредством резьбового соединения, и снабженной с нижней стороны выступом в форме соответствующей кольцевому цилиндрическому зазору между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью стержня, при этом в направляющих установлены постоянные магниты, ориентированные к подвижному постоянному магниту одноименными полюсами.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Устройство для измерения вибраций содержит цилиндрический немагнитный корпус 1. На внешней поверхности корпуса 1 размещена измерительная обмотка 2. Внутри корпуса 1 установлен полый стержень 3 из немагнитного материала. На стержне 3, охватывая его, размещен подвижный постоянный кольцевой магнит 4, являющийся чувствительным элементом. Цилиндрические поверхности подвижного постоянного кольцевого магнита 4 образуют с корпусом 1 и стержнем 3 кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью 5. Стержень 3 имеет хотя бы одно радиальное отверстие 6, расположенное ниже подвижного постоянного кольцевого магнита 4. Устройство содержит магнитопровод, который образован основанием 7 корпуса 1, двумя вертикальными направляющими 8, закрепленными к основанию 7 диаметрально-противоположно, и крышкой 9. Основание 7, вертикальные направляющие 8 и крышка 9 выполнены из магнитопроводного материала. Крышка 9 установлена с возможностью вертикального перемещения вдоль оси корпуса 1 по указанным направляющим 8 посредством резьбового соединения. Крышка 9 снабжена осевым отверстием 10 и с нижней стороны выступом 11 в форме соответствующей кольцевому цилиндрическому зазору между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью стержня 3. В каждой направляющей 8 установлен постоянный магнит, ориентированный к подвижному постоянному кольцевому магниту 4 одноименными полюсами. Сквозное отверстие 10 в магнитопроводной крышке 9 и отверстие 6 в немагнитопроводном стержне 3 необходимы для обеспечения равенства перепада давлений во внутренних объемах корпуса 1 и внешней среде, что способствует повышению точности измерений.
Устройство для измерения вибраций работает следующим образом. Устройство для измерения вибраций жестко крепят к оборудованию. Постоянные магниты 12, расположенные в направляющих 8 создают магнитный поток, который замыкается через магнитопроводиые основание 7 и крышку 9, и направлен против магнитного потока, созданного подвижным постоянным кольцевым магнитом 4. Взаимодействие этих потоков обеспечивает устойчивый подвес (левитацию) подвижного постоянного кольцевого магнита 4 (чувствительного элемента), магнитная жидкость 5 в кольцевых зазорах обеспечивает его левитацию и исключает касания подвижного постоянного кольцевого магнита 4 с внутренней поверхностью корпуса 1 и поверхностью стержня 3. При возникновении вибраций происходят колебания подвижного постоянного кольцевого магнита 4, который перемещается вдоль немагнитопроводного стержня 3, и в измерительной обмотке 2 наводится ЭДС, частота изменения которой пропорциональна частоте вибраций. Она обрабатывается электронным блоком и отражает параметры вибраций машин и механизмов. Перемещение крышки 9 по резьбе вдоль направляющих 8 в осевом направлении позволяет регулировать чувствительность и диапазон измеряемых вибраций. При перемещении крышки 9 вниз уменьшается расстояние от подвижного постоянного кольцевого магнита 4 (чувствительного элемента) до элементов магнитопровода - основания 7 и выступа 11 крышки 9. В результате возрастает интенсивность магнитного потока замыкающегося по магнитопроводу, возрастают силы отталкивания, действующие на подвижный постоянный кольцевой магнит 4 (чувствительный элемент), снижается чувствительность измерений, а контролируемый диапазон частот переходит в низкочастотную область. При перемещении крышки 9 вверх увеличивается расстояние от подвижного постоянного кольцевого магнита 4 (чувствительного элемента) до элементов магнитопровода -основания 7 и выступа 11 крышки 9. В результате снижается интенсивность магнитного потока замыкающегося по магнитопроводу, уменьшаются силы отталкивания, действующие на подвижный постоянный кольцевой магнит 4 (чувствительный элемент), что приводит к повышению чувствительности измерений вибраций в области высоких частот. Использование магнитопровода позволяет уменьшить поля рассеяния магнитной системы устройства и повысить эффективность использования постоянных магнитов.
Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для измерения уровня вибраций технических объектов, где требуется диагностика вибрационного состояния, гидрогенераторов электрических станций, авиационных двигателей, железнодорожных и автомобильных мостов, а также проведения длительного мониторинга районов с повышенной сейсмической опасностью.