ДАТЧИК УДАРНОЙ СКОРОСТИ МАШИН

Полезная модель относится к технике контроля и измерений и может быть использована для измерения энергии единичного удара машин и механизмов ударного действия.
Известен датчик, имеющий стержневой якорь с полюсным наконечником, который связан с испытуемым объектом (Потапов Н.П. и др. Индукционный датчик скорости линейных перемещений. В кн.: Электрические силовые импульсные системы, ч.1. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1969. - С 217-222).
Недостатком известного датчика скорости при испытаниях машин ударного действия является значительная погрешность, обусловленная отскоком якоря от ударной части испытуемой машины после их соударения.
Известен также индукционный датчик ударной скорости машин, содержащий магнит, магнитопровод, неподвижный полюсный наконечник, несущий каркас с измерительной обмоткой, стержневой якорь с полюсным наконечником, снабженный предварительно осаженной пружиной для поджатия якоря, причем измерительная обмотка выполнена укороченной и размещена на неподвижном полюсном наконечнике (А.с. СССР №622099, М. кл. G 01 Р 3/50, 1978).
Недостатком данного индукционного датчика является большой ход якоря датчика, что не дает возможность моделировать опирание (упор) инструмента в рабочую среду. Кроме того, электрический сигнал, возникающий при соударении с инструментом, невелик, так как конструкцией датчика не предусмотрен мгновенный (скачкообразный) разрыв магнитно-электрической цепи. Это влечет за собой увеличение погрешности измерения.
Наиболее близким к заявленному изобретению является индукционный датчик ударной скорости машин, в котором магнитопровод образован подпружиненным
корпусом датчика, замкнутым полюсным наконечником стержневого якоря, при этом корпус датчика установлен с возможностью перемещения вместе с электромагнитной катушкой относительно стержневого якоря с полюсным наконечником и разрыва магнитопровода по его поперечному сечению (Пат. РФ №2110072. Индукционный датчик ударной скорости машин/ Стихановский Б.Н.).
Недостатками этого индукционного датчика являются
- невысокая мощность выходного сигнала;
- нетехнологичность конструкции, т.к. монтаж датчика на теле рабочего инструмента с помощью крепежного приспособления приводит к необходимости изготовления одинаковых по техническим характеристикам датчиков, но с различными посадочными размерами крепежного приспособления в зависимости от размера инструмента, на который он устанавливается;
- сложность монтажа не позволяет быстро переустановить датчик с одного инструмента на другой без снижения точности измерений;
- конструкция корпуса датчика не обеспечивает в полной мере защиту его элементов от внешнего воздействия пыли и твердых частиц, что может привести к заклиниванию подвижных элементов датчика.
Задачей при разработке конструкции полезной модели является увеличение мощности выходного сигнала датчика, повышение точности измерений, повышение технологичности конструкции, а также защита датчика от попадания внутрь твердых частиц, приводящих к заклиниванию его подвижных элементов.
Поставленная задача решена за счет того, что магнитопровод образован подпружиненным сверху элементом, выполненным в виде перевернутого стакана, на внутренней торцевой поверхности которого соосно с ним закреплен постоянный магнит, опирающийся на шток, выполненный заодно с крышкой, подпружиненной снизу к корпусу, кроме того, в стенке стакана выполнено заизолированное отверстие для выводов электромагнитной катушки.
На чертеже изображен датчик ударной скорости машин с постоянным магнитом.
Датчик содержит стакан 1, внутри которого размещена электромагнитная катушка 2. На внутренней торцевой поверхности стакана 1 соосно с ним закреплен постоянный магнит 3, являющийся источником магнитного поля. Крышка 4 выполнена заодно со штоком, который позволяет ей осуществлять возвратно-поступательное движение вдоль оси датчика без радиальных смещений.
Стакан 1 подпружинен сверху упругим элементом 5 и замкнут в единый магнитопровод крышкой 4, подпружиненной снизу к корпусу упругим элементом 6.
Элементы датчика заключены в цилиндрический корпус 7, который неподвижно крепится на рабочем инструменте таким образом, чтобы ось симметрии датчика совпадала с направлением ударного импульса.
В стенке стакана 1 выполнено отверстие для выводов электромагнитной катушки, которые соединяются с регистрирующим прибором 8.
Изолятор 9 можно получить, залив отверстие эпоксидной смолой.
Датчик работает следующим образом.
После удара ударником по рабочему инструменту, на котором неподвижно закреплен датчик ударной скорости, ударный импульс передается корпусу 7, который отрывает крышку 4 от стакана 1, тем самым, разрывая магнитный поток, перпендикулярный поперечному сечению магнитопровода. В момент отрыва, регистрирующим прибором 8 фиксируется максимальное значение ЭДС, наводимое магнитом 3, прямо пропорциональное скорости рабочего инструмента. Возврат крышки 4 в исходное положение после удара обеспечивает упругий элемент 6.
При последующих ударах работа датчика аналогична вышеописанному.
Предлагаемый датчик обладает
- более высокой мощностью выходного сигнала в сравнении с прототипом, поскольку имеет площадь разрыва магнитного потока , увеличение которой напрямую влияет на возрастание мощности выходного сигнала;
- конструкция корпуса и наличие изолятора защищают датчик от попадания внутрь твердых частиц, приводящих к заклиниванию подвижных элементов;
- возможность накладки датчика на испытуемый объект таким образом, чтобы ось симметрии датчика совпадала с направлением ударного импульса и неподвижное крепление на нем, например, с помощью клея или смолы, позволяет исключить зависимость от размера посадочной поверхности крепежного приспособления при выборе типа датчика, как это имеет место в прототипе.
Кроме того, использование постоянного магнита в качестве источника магнитного поля снижает энергозатраты и упрощает конструкцию датчика.