Способ измерения механических напряжений в ферромагнитных изделиях

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ , заключающийся в том, что устанавливсиот на изделие крест-накрест два П-образных магнитопровода, первый с возбуждающей, вто(юй с измерительной электрической обмоткой, возбуждают с помощью первого магнитопровода переменное магнитное поле в изделии , измеряют информативный.параметр с помощью второго магнитопровода и по результатам измерения судят о величине действуюсдих. механических напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результато.в измерений, поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивания, находят такое его положение, при котором электрическое напряжение на его измерительной обмотке равно нулю, измеряют угол между плоскостями магнитопроводов, а в качестве информативного параметра принимают значение последнего. (Л 4;: со а: 00

СОЮЗ СОЮТСНИХ

РЕСГЮБЛИН

09) (П) З(50 С 01 В 7 24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3434554/25-28 (22) 06.05.82 (46) 30.09.83. Бюл. Р 36 (72)В.T.Гузеев,Н.Е.Жадобин

Б.Н.Цырульников и А.А.Григорьев (53) 531 ° 781.2 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 223432 кл. G 01 В 7/24 1968.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 143587, кл. G 01 В 7/24; 1961 .(прототип) (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ,заключающийся в том, что устанавливают на изделие крест-накрест два П-образных магнитопровода, первый с возбуждающей, второй с измерительной электрической обмоткой, воз буждлют с помощью первого магнитопровода переменное магнитное поле в иэделии, измеряют информативный. параметр с помощью второго магнитопровода и по результатам измерения судят о величине действующих. механических напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов измерений, поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивания, находят такое его положение, при котором электрическое напряжение на его измерительной обмотке равно нулю, измеряют угол между плоскостями магнитопроводов, а в качестве информативного парамет- g ра принимают значение последнего.

1044963

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям механических напряжений с помощью средств, использующих явле ние магнитоупругости ферромагнитных материалов, и может использо5 вать ся для контроля напряженного состояния ферромагнитных деталей и конструкций, Известен способ измерения механи ческих напряжений, заключающийся IO в том, что устанавливают на изделие П-образный магнитопрбвод с возбуждающей и измерительной электрическими обмотками, возбуждают, пропуская ток по воэбуждаюШей обмотке, переменное магнитное поле в изделии, измеряют электрическое напряжение на измерительной обмотке и по результатам измерений судят о величине механических напряжений fl) .

Электрическое напряжение на измерительной обмотке при равных нулю механических напряжениях имеет некоторое начальное значение. При действии механических напряжений изменение электрического напряжения обычно невелико по сравнению с начальным значением и зто изменение трудно измерять с удовлетворительной точностью на фоне начального значения.

Наиболее близким к предлагаемому цо технической сущности является способ измерения механических напряжений„заключающийся в том, что устанавливают на изделие крест-накрест два П-образных магнитопровода, первый с вОэбуждающей, второй с измерительной электрической обмоткой, возбуждают с помошью первого «лагнито провода переменное магнитное поле в 40 изделии, измеряют информативный параметр с помошью второго магнитопровода — электрическое напряжение на его измерительной обмотке — и по резуль атам измерений судят о вели- 4$ чине действуюших механических напря"жений t

Электрическое напряжение на измерительной обмотке при отсутствии механических напряжений Равно нулю и возникает за счет магнитного потока, появляюшегося в магнитопроь3оде в результате возникновения аниэотропии магнитной проницаемости материала изделия под воздействием механических напряжений. Однако величина магнитного потока существенно зависит от величины воздушных зазоров между иэделием и полюсами магннтопровода, от амплитуды и частоты тока возбуждающей обмотки, что сни- 60 жает точность результатов измерений.

Цель изобретения — повышение точности результатов измерений путем уменьшения влияния внешних возмущаю „ щих факторов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения меха нических напряжений в ферромагнитных изделиях, заключающемуся в том, что устанавливают на изделие крест« накрест два П-образных магнитопровода, первый с возбуждающей, второй с измерительной электрической обмоткой, возбуждают с помощью первого магнитопровода переменное магнитное поле в иэделии, измеряют информативный параметр с помощью второго магнитопровода и по реэультатамизмерений судят о величине механических напряжений, поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивания, находят только такое его положе. ние, при котором электрическое напряжение на его измерительной обмотке равно нулю, измеряют угол между плоскостями магнитопроводов, а в качестве информативного параметра принимают значения последнего.

Как показывает картина распределения магнитного потенциала на поверхности ферромагнитных изделий между полюсами магнитопровода с возбуждающей обмоткой„ эквипотенциальная линия, проходяшая посредине меж ду полюсами нормально к плоскости этого магнитопровода, под влиянием механических напряжений поворачивается на йекоторый угол, пропорциональный их величине, а по направлению— их знаку. Поэтому положение второго магнитопровода, при котором электрическое напряжение íà его измерительной обмотке равно нулю, соответствует новому положению упомянутой эквипотенциальной линии, а угол между плоскостями магнитопрводов несет информацию о действунхаих механических напряжениях. Положение зквипотенциальной линии зависит лишь от аниэотропии магнитной проницаемости материала изделия, вызванной действием механических напряжений. Оно, практически, в определенных пределах, не зависит от величины внешних возмущающих факторов (воздушных зазоров между изде. лиями и полюсами магнитопроводов, амплитуды и частоты тока возбуждающей обмотки). За счет этого предлагаемый способ обеспечивает повышение тоМности результатов измерений. . Ка чертеже приведена картина распределения магнитного потенциала на поверхности изделия при действии механических напряжений.

Способ измерения механических напряжений осуществляют следующим образом.

На нагружаемом образце изделия из конструкционной стали устанавливают крест-накрест два It-oбразных магнитопровода из электротехнической стали с расстоянием между полюсами

1044963

Составитель Ю.Востриков

Редактор Н.Стащишина Техред И.Гайду Корректор A.Повх

Заказ 7532/37 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035р Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

30 и высотой 20 мм, первый с возбуждающей обмоткой 200 витков, второй с измерительной обмоткой В00 витков. С помощью первого магнитопровода путем пропускания по возбуждающей обмотке тока возбуждают в иэделии переменное магнитное поле.

При отсутствии механических напряжений картина распределения магнитного потенциала между полюсами будет симметричной. Поэтому эквипотенцналь- 10 ная линия, проходящая посредине между полюсами 1 и 2, будет представлять собой прямую линию и занимать положение а-а, как показано на чертеже.

Под воздействием механических напря- женийб, магнитная проницаемость ферромагнитного материала иэделия изменяется по-разному вдоль и поперек .действия механических напряжений.За счет появившейся анизотропии магнитной проницаемости картина распределения магнитного потенциала станет ,асимметричной, а средняя эквипотенциальная линия повернется на некоторый уголЩ р пропорциональный в упругой области величине механических напряжений G и займет новое положение а "а .

»

Для нахождения этого положения поворачивают второй магнитопровод вокруг оси скрещивания обоих магнитопроводов и находят такое его положение, при котором электрическое напряжение на его измерительной обмотке равно нулю. При этом полюса 3 и 4 второго магнитопрово-да окажутся на эквнпотенциальной линии а»-а, как показано на чертеже, Затем измеряют угол между плоскостями магнитопровода, например, с помощью шкалы и указателя и принимают в качестве информативного параметра значение последнего. для удобства лучше использовать разность между измеренным и прямым углом, которая и будет рав-; на искомому углу . При необходимости шкала углов между магнитопро водами может быть сразу отградуиро". вана с учетом вычитаемого прямого уг. ла.

По результатам измерений угла с помощью градуировочной зависимости судят о величине и знаке механических напряжений.

Проверка влияния величины воэдуш» ных зазоров между изделием.и полюсами магнитопровода показала, что оно для предлагаемого способа при укаэанных размерах магнитопроводов и зазоре 0,5 мм уменьшилось почти на два. порядка по сравнению с прототи . пом. Наличие операции поворота второго магнитопровода позволяет в процессе поиска его положения с нулевым напряжением на измерительной обмотке использовать электроизмерительные приборы высокой чувствительности и благодаря этому измерять малые значения механических напряжений с удовлетворительной точностью.