Устройство для измерения угловых перемещений

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения и контроля параметров движения подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности вагонов метро.
Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль, выполненный в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки, соединенная с магниточувствительными элементами, сопряженными с венцом, и постоянные магниты, расположенные между платой обработки и магниточувствительными элементами (см. RU №104693 U1, МПК G01B 7/00 (2006.01), 20.05.2011 г.).
Известное устройство имеет увеличенные габариты, массу и сложную конфигурацию, обусловленную расположением магниточувствительных элементов в плоскости зубчатого колеса, что требует применения специальных электронных измерительных приборов.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для измерения угловых перемещений, содержащий (см. патент RU 109285 U1, МПК G01B 7/00 (2006.01), 10.10.2011 г.)
Данное устройство не обеспечивает долговременную и безотказную работу в условиях повышенных динамических и климатических нагрузок, т.к. в качестве подвижного модуля используется зубчатое колесо, при котором возможны сбои и отказы в работе из-за сравнительно небольшой зоны взаимодействия зубчатого венца и магниточувствительного элемента.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для измерения угловых перемещений, обеспечивающего надежную, долговременную и безотказную работу в условиях повышенных динамических и климатических нагрузок.
Техническим результатом при использовании предлагаемой полезной модели является повышение надежности и долговечности в условиях повышенных динамических и климатических нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения углового перемещения, содержащем плату обработки с двумя постоянными магнитами и магниточувствительным элементом, расположенными между постоянными магнитами, подвижный модуль и магнитный преобразователь, установленный на корпусе с возможностью взаимодействия с подвижным модулем, и соединительный кабель, подвижный модуль выполнен в виде полого цилиндра из немагнитного материала, на наружной поверхности которого равномерно по окружности в нижней части неподвижно установлены 22-28 стальных стержней одинаковой высоты диаметром 5-7 мм, при этом корпус выполнен с защитным покрытием толщиной 70÷90 мкм, а соединительный кабель снабжен влагозащитной оболочкой.
Предпочтительно, кроме того, что подвижный модуль снабжен штоком для установки в отверстие колесной пары, расположенной на его оси.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено устройство для измерения угловых перемещений, общий вид;
на фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 изображен выносной элемент Б на фиг. 1;
на фиг. 4 изображено защитное покрытие, выносной элемент В на фиг. 1.
Устройство для измерения углового перемещения предназначено для формирования электрического сигнала, частота которого пропорциональна скорости вращения колесной пары вагона метро.
Устройство для измерения углового перемещения содержит (см. фиг. 1) корпус 1 с закрепленным в нем преобразователем 2 индукции магнитного поля и соединительный кабель, размещенный во влагозащитную оболочку 3.
Преобразователь 2 индукции магнитного поля содержит плату 4 обработки с двумя постоянными магнитами 5 и магниточувствительным элементом 6, установленным между постоянными магнитами 5.
Использование двух магнитов 5 с магниточувствительным элементом 6 повышает чувствительность и надежность устройства для измерения углового перемещения при эксплуатации.
Внутри корпуса 1, выполняющего функции статора устройства, расположен подвижный модуль 7, выполняющий функцию ротора устройства, и соединенное с используемым объектом - торцом оси колесной пары (на рисунке не показан), причем центровка подвижного модуля 7 обеспечивается установкой штока 8 в коническое отверстие оси колесной пары.
Подвижный модуль 7 выполнен в виде полого цилиндра из немагнитного материала, на наружной поверхности которого с одной стороны установлены стальные стержни 9 для взаимодействия с магниточувствительным элементом 6, количество стержней 9 определяется расчетным путем и составляет 22-28 стальных стержней одинаковой высоты диаметром d, равным - 5-7 мм.
Использование стальных стержней 9 увеличивает зону взаимодействия с магниточувствительным элементом и, таким образом, существенно повышает надежность и долговечность устройства.
На штоке 8 установлены пружина 10 для обеспечения надежной центровки устройства в коническое отверстие колесной пары и стопорное кольцом 11 для фиксации пружины 10.
Плата 4 обработки преобразователя 2 индукции магнитного поля расположена параллельно торцевой поверхности подвижного модуля 7 и параллельно стальным стержням 9 соответственно.
Подвижный модуль 7 соединен с объектом - торцом оси колесной пары болтом 12.
Устройство для измерения углового перемещения эксплуатируется в условиях повышенных климатических нагрузок, т.к. устанавливается на ось колеса, которое используется в условиях повышенных динамических и климатических нагрузок.
Корпус 1, кроме того, выполняет функцию защитного кожуха, поскольку все основные элементы устройства находятся внутри корпуса 1, являющегося защитной крышкой буксы оси колесной пары.
На корпусе 1 выполнено защитное покрытие 13, например, из лакокрасочных материалов на полиэфирной основе, толщина покрытия L составляет 70-90 мкм.
Устройство для измерения углового перемещения работает следующим образом.
При вращении оси колесной пары вагона метро, посредством жесткого крепления болтом 13, вращательное движение передается на подвижный модуль 7. При этом, при прохождении стальных стержней 9 мимо преобразователя 2 индукции магнитного поля происходит преобразование индукции магнитного поля в электрический импульс.
Количество импульсов за один оборот колесной пары равно количеству стальных стержней 9, закрепленных в подвижном модуле 7. Работа преобразователя 2 индукции магнитного поля основана на эффекте Холла. Частота следования импульсов пропорциональна скорости вращения колесной пары.
При использовании заявленной полезной модели каждый отличительный существенный признак формулы полезной модели влияет на достижение технического результата, т.к. выявлена и описана причинно-следственная связь между техническим результатом и совокупностью отличительных существенных признаков полезной модели.
Наличие отличительных существенных признаков полезной модели в техническом решении позволяет достичь при использовании заявленный технический результат: повышение долговечности и надежности устройства.