Устройство для контроля магнитных материалов и изделий

 

Перед проведением измерений корпус устройства устанавливают на поверхность неферромагнитной плиты, а подвижный узел (ПУ) устройства устанавливают в верхнее положение. Затек переменным резистором при разомкнутом ключе устанавливают минимальное значение тока в обмотке подвеса , при котором ПУ сохраняет свое положение . После этого ключ замыкают и корпус устройства вертикально устанавливают на поверхность подлежащего исследованию ферромагнитного образца. Для определения магнитных параметров образца ключ переводят в разомкнутое положение, при котором начинается плавный разряд накопителя через измерительную обмотку. По достижении разрядным током величины, при которой, благодаря силе взаимодействия конусного магнита с исследуемым образцом , ПУ скачком перемещается вниз, происходит разрыв контактной пары. В результате одновременно с прекращением разряда выдается результат измерения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 33/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21).4771448/21 (22) 20.12,89 (46) 30.04.93, Бюл. ¹ 16 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Б.П,Фридман и В.С.Жернаков (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1559904, кл. G 01 R 33/12, 22.02.88. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ (57} Перед проведением измерений корпус устройства устанавливают на поверхность неферромагнитной плиты, а подвижный узел (ПУ) устройства устанавливают в верхнее положение, Затек переменным резистором при разомкнутом ключе устанавливают минимальное значение тока в обмотке подИзобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для серийного контроля и оперативной разбраковки образцов магнитопроводящих материалов, а также элементов и узлов, применяемых в приборостроении, энергетике и измерительной технике.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и производительности измерений.

Конструкция заявляемого устройства изображена на чертеже.

Немагнитный цилиндрический корпус

1, выпрлненный, например, из латуни, снабжен немагнитной крышкой 2, в которую запрессована антифрикционная фторопластовая втулка 3, через осевое отверстие которой свободно проходит немагнитный шток 4, снабженный на своем

„„ЯХ„„1812533 Al веса, при котором ПУ сохраняет свое положение. После этого ключ замыкают и корпус устройства вертикально устанавливают на поверхность подлежащего исследованию ферромагнитного образца. Для определения магнитных параметров образца ключ переводят в разомкнутое положение, при котором начинается плавный разряд накопителя через измерительную обмотку. По достижении разрядным током величины, при которой, благодаря силе взаимодействия конусного магнита с исследуемым образцом, ПУ скачком перемещается вниз, происходит разрыв контактной пары. В результате одновременно с прекращением разряда выдается результат измерения. 1 ил. верхнем конце ручкой-индикатором 5, а на нижнем конце — постоянным магнитом 6, выполненным в форме усеченного конуса, обращенного своим большим основанием книзу, На средней части немагнитного штока 4 последовательно соосно укреплены три цилиндрических ферромагнитных сердечника

7, 8, 9. При этом нижний ферромагнитный сердечник 9 свободно охвачен измерительной кольцевой обмоткой 10, снабженной немагнитным каркасом 11 и внешним магнитомягким круговым экраном-концентратором П-образного радиального сечения, состоящим из железного стакана 12 и фланца 13.

Стакан 12 и фланец 13 экрана-концент-, ратора измерительной обмотки 10 фиксируются в полости немагнитного корпуса 1 при

1812533 помощи стэканообразных упорных немаг- 33 и переменный 34 резисторы соединен с нитных кронштейнов 14, 15, дополнительной кольцевой обмоткой 18. К

Закрепленный на подвижном штоке 4 упругим пластинам 24, 25 контактной пары средний ферромагнитный сердечник 8 сво- 23 наряду со входными клеммами электронбодно концентрически охватывается коль- 5 ноговольтметра29параллельноподключен цевым постоянным магнитом 16 также блокировочный конденсатор 35, а радиального либо максимального намагни- вход источника 32 стабилизированного почивания, фиксируемым в средней части не- стоянного напряжения, представляющего магнитного корпуса 1 парой собой выпрямительный блок со стабилизастаканообразныхупорных кронштейнов 15, 10 цией выходного потенциала, связан через.

17. спаренный тумблер 36 со входными клеммаВерхний ферромагнитный сердечник 7 ми 37 устройства, подключаемыми к перена немагнитном штоке 4 свободно охваты- меной силовой питающей сети. вается дополнительной кольцевой обмот- Перед проведением измерений произкой 18, размещенной на немагнитном 15 водят исходную тарировку устройства, для каркасе 19, снабженном внешним круговым чего корпус 1 вертикально устанавливают магнитомягким экраном-концентратором на поверхность пластины или плиты из неП-образного радиального сечения, состав- магнитного материала и спареннымтумблеленным ферромагнитным стаканом 20 и ром 36 подают питание силовой сети на фланцем 21, которые зафиксированы в не- 20 источник 32 стабилизированного постоянмагнитном корпусе 1 стаканообразным ного напряжения и на электронный вольткронштейном 17 и цилиндрической втулкой метр 29. Затем движок (подвижный контакт)

22. переменного резистора 34 переводят в леВ верхней части корпуса 1 установлена вое по схеме положение и при разомкнутом пара нормально замкнутых электрических 25 ключе 31 шток 4 приподнимают в верхнее контактов 23, размещенных на двух пружи- положение с помощью ручки-индикатора 5.. нящих металлических пластинах 24 и 25, - При этом подвижный узел устройства, укрепленных в стенке немагнитного корпу- составленный штоком 4 и закрепленными са 1. Нижняя пластина 25 контактной пары на нем элементами 5, 6, 7. 8. 9, самофикси23 удлинена, непосредственно электриче- 30 руется в подвешенном верхнем положении ски замкнута на заземленный немагнитный как благодаря втягивающему воздействию корпус 1 и снабжена на свободном конце на ферромагнитный сердечник 8 поля кольнаправленным кверху амортизирующим ре- цевого магнита 16, так и благодаря одноврезиновым бойком 26. На верхней части не- менномусэтим втягивающему воздействию магнитного штока. 4 укреплено ударное 35 на ферромагнитный сердечник 7 магнитнокольцо 27, расположенное над эмортизиру- с0 поля, создаваемого постоянным током, ющим бойком 26 контактной пары 23, протекающим через дополнительную кольОдна степень свободы перемещения цевую обмотку 18. Затем, плавно переменемагнитного штока 4 — вдоль его верти- щая подвижный контакт переменного кэльной оси — обусловлена наряду с центри- 40 резистора 34 слева направо, находят такое рующим действием антифрикционной граничное положение движка резистора 34, фторопластовой втулки 3, установленной в при котором подвижный узел устройства, крышке2 корпуса1,такжедополнительным составленный элементами 4 — 9, находится центрирующим действием другой фторой- HB грани срыва, но ещеудерживается кольластовой втулки 28, которая запрессована в 45 цевым магнитом 16 и магнитным полем доосевомотверстиистаканообразного кронш- полнительной кольцевой обмотки 18 (ток тейнэ 14. через измерительную обмотку 10 при этом

Верхняя пружинящая пластина 24 кон- отсутствует ввиду разомкнутого состояния тактной пары 23 изолирована от корпуса 1 ключа 31). и электрически параллельно связана как с 50 После проведения указанной предвапотенциальной входной клеммой электрон- рительной тарировки устройство готово к ного вольтметра 29, вторая входная клемма измерениям.. которого "заземлена", так и с одним из кон- Функционирует устройство следующим цов измерительной обмотки 10, другой ко- образом. нец которой присоединен к емкостному 55 Ключ 31 устанавливают в замкнутое понакопителю 30 заряда, связанному через ложение, при котором емкостный накопиключ (тумблер) 31 с первым выходом источ- тель 30 заряда с измерительной обмоткой ника 32 стабилизированного постоянного .10 параллельно приключаются к первому напряжения, второй выход которого через выходу источника 32 стабилизированного последовательно включенные постоянный постоянного напряжения. При этом через

1812533 измерительную обмотку 10 и через замкнутую контактную пару 23 протекает максимальное значение постоянного тока, определяемое полной величиной стабилизированного постоянного напряжения на емкостном накопителе 30, а через дополнительному кольцевую обмотку 18 протекает постоянный ток, величина которого при сохранении ранее установленного положения движка потенциометра 34 является достаточной для удержания совместно с кольцевым магнитом 16 подвижного узла 4-9 устройства в подвешенном состоянии (даже при отсутствии тока в измерительной обмотке 10, если корпус 1 устройства установлен на немагнитном образце).

Затем на поверхность подлежащего исследованию объекта 38 (образца магнитного материала или детали} вертикально устанавливают своим открытым рабочим основанием немагнитный корпус 1 устройства, а ключ 31 переводят в открытое (разомкнугое), показанное на чертеже положение, при котором рвется цепь связи емкостного накопителя 30 заряда и параллельно подключенной к нему через замкнутую контактную пару 23 измерительной обмотки 10 с первым выходом источника 32 стабилизированного постоянного напряжения, После разрыва ключом 31 цепи связи между емкостным накопителем 30 и измерительной обмоткой 10 — с одной стороны, и выходом источника 32 стабилизированного постоянного напряжения — с другой, потенциал на обкладках емкостного накопителя 30 начинает плавно падать в связи с разрядом емкостного накопителя через многовитковую высокоомную измерительную обмотку 10.

В процессе разряда накопителя 30 на обмотку 10 через замкнутую контактную пару 23 одновременно со снижением потенциала на обкладках конденсатора 30 происходит и плавное падение величины постоянного тока, протекающего через. измерительную обмотку 10, что сопровождается плавным снижением втягивающего усилия, воздействующего на ферромагнитный сердечник 9 со стороны тороидального магнитного поля, создаваемого током обмотки 10 и замыкающегося через стенки экрана-концентратора 12, l3 и через сердечник 9.

Подвижный узел устройства, составленный элементами 4-9, находится в процессе проведения измерительного цикла в подвешенном состоянии благодаря одновременному втягивающему воздействию поля постоянного кольцевого магнита 16 на сердечник 8, постоянного магнитного поля дополнительной обмотки 18 на сердечник 7, а также изменяющегося магнитного поля измерительной обмотки 10 на ферромагнит5 ный сердечник 9.

Воздействующие на сердечники 7 и 8 подвижного узла 4-9 удерживающие силы определяются при этом постоянными параметрами кольцевого магнита 16 и постоян10 ным значением тока, протекающего через дополнительную кольцевую обмотку 18, в то время как воздействующее на ферромагнитный сердечник 9 подвижного узла 4-9 втягива нццее усилие по мере разряда

15 емкостного накопителя 30 плавно падает.

Таким образом, если удерживающие (подъемные) усилия, воздействующие на ферромагнитные сердечники 7, 8 и и редназначенные для компенсации и уравновеши2Q вания силы тяжести, воздействующей на, весь подвижный узел 4 — 9, поддерживаются в ходе измерений постоянными, то подъемное усилие, которое действует на сердечник

9 подвижного. узла 4-9 со стороны иэмери25 тельной обмотки 10 и которое предназначено для компенсации силы воздействия исследуемого образца 38 на постоянный конический магнит 6, в процессе разряда емкостного накопителя 30 плавно

30 уменьшается, непрерывно сравниваясь с силой взаимодействия магнита 6 с исследуемым объектом 38, При этом подвижный узел 4 — 9 будет оставаться в подвешенном состоянии до тех

35 пор, пока величина постоянного тока, проходящего через измерительную обмотку 10, создает магнитное поле, втягивающее усилие которого, воздействующее на ферромагнитный сердечник 9, превосходит силу

40 взаимодействия магнита 6 с исследуемым образцом.

В момент достижения уменьшающимся током разряда накопителя 30 через измерительную обмотку 10 критического значения, 45 при котором втягивающая сила магнитного поля измерительной обмотки 10 станет недостаточной для компенсации силы взаимодействия магнита 6 с исследуемым образцом 38 и соответственно станет недо50 статочной для удержания в подвешенйом состоянии всего подвижного узла 4-9,— происходит скачкообразное вертикальное перемещение узла 4-9 вниз — в направлении исследуемого образца 38. Вертикаль55 ное скачкообразное перемещение штока 4 подвижного узла 4-9 сопровождается при этом импульсном воздействием ударного кольца 27 штока 4 на амортизирующий боек

26 нижней пластины 25 контактной пары 23, в результате чего контактная пара 23 размы1812533 кается ударным кольцом 27, которое мягко фиксируется нэ верхнем торце амортйзирующего бойка 26.

Размыкаясь вследствие нажима ударного кольца 27 на боек 26, контакты 23 пру- 5 жинной пары пластин 24, 25 разрывают цепь питания измерительной обмотки 10, приостанавливая дальнейший разряд емкостн©го накопителя 30, потенциал которого самофиксируется и "застывает" на знэче- 10 нии, соотве1 ствующем моменту скачкообразного перемещения noдeижнoго узла 4-9.

Одновременно с разрывом цепи разряда накопителя 30 {в момент скачкообразно- . го перемещения подвижного узла 4-9) 15 раэмыкающиеся контакты 23 прекращаю г свое шунтирующее воздействие на функци-ональный вход вольтметра 29, индицирующие элементы которого выдают и.

"запоминают" значение конечного потенци- 20 ала на емкостном накопителе 30 в момент вертикального скачка подвижного узла 4-9..

Конденсатор 35, блокирующий функциональный вход вольтметра 29, предохраняет последний от начального импульсного 25 всплеска в момент рээмыкания кьвтакгной пар ы 23.

Запоминаемый вольтметром 29 потенциал на накопителе 30 после разрыва уДарным кольцом 27 контактов 23 несет 30 непосредственную информацию 0 магнитных свойствах контролируемых образцов материалов и деталей.,поскольку велйчина тока разряда емкостного накопйтеля 30 и через измерительную обмотку 10 В момент 35 скачкообразного падения подвижнОго узла

4-9 при постоянстве параметров магнитов

6 и 16, а также при постоянном значении тока через обмотку 18 непосредственно зависит от магнитных свойств исследуемого 40 образца 38, характеризуемых либо магнитной проницаемостью пассивных мэгнито-. проводящих объектов, либо степеиью намагниченности активных магнитных деталей. 45

Повышенная оперативность, технв огическое удобство и йроизводительность проводимых устройством измерений при сведенной к минимуму трудоемкости контроля достигаются, помимо отмеченного вы- 50 ше, тем, что шкала вольтметра 29 заранее градуируется нейосредственно в вдиницах контролируемого параметра р, с помощью набора эталонных образцов, обладающих гаммой калиброванных дискретных значе- % ний магнитной проницаемости.

Поскольку вольтметр 29 выдает полвзныв показания непосредственйо в единицах контролируемого параметра только по завершении всего измерительного цикла, будучи на протяжении всего остального времени цикла закороченным по входу контактной парой 23 и не выдавая никаких побочных показаний, то этим исключается присущее базовому объекту-прототипу непрерывное отвлекающее действие элект-ронного вольтметра на внимание оператора-испытателя, что способствует сниженйю утомляемости оператора и повышению технОлогического удобства магнитного контроля материалов и изделий, Кроме того, исключение из контролируемого тока измерительной обмотки 10 побочной компоненты. используемой у проготипа для компенсации силы тяжести подвижного узла, позволило резко увеличить в заявляемом устройстве коэффициент использования шкалы вольтметра, который фиксирует лишь ту составляющую разрядного тока емкостного накопителя, которая несет только полезную информацию о магнитных c80Ac âàõ исследуемвго объекта.

Указанный фактор вместе с отмеченным выше разделением функций между компенсационными и собственно измерительными элементами заявляемого ус гройства обеспечил повышенную разрешающую способность последнего и максимальную достоверность результатов проводимых измерений.

Формула изобретения

Устройство для контроля магнитных материалов и изделий, содержащее немагнитный цилиндрический корпус с крышкой и двумя антифрикционными втулками, одна из которых размещена в крышке корпуса, подвижный узел в виде центрального штока с ручкой-индикатором на верхнем конце, постоянным магнитом на нижнем конце и цилиндрическим сердечником в средней чатси, измерительную обмотку в цилиндрическом экране-концентраторе, размещенную соосно с цилиндрическим сердечником штока, и боек с контактной парой, один контакт которой соединен с первым выводом накопителя заряда, первой входной клеммой вольтметра и общей шиной источника постоянного напряжения, первый выход которого соединен с первым выводом ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом накопителя заряда и первым выводом измерительной обмотки, второй вывод которой соединен с вторым контактом контактной пары, а также узел защиты вольтметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и производительности измерений, оно снабжено кольцевым постоянным магнитом, кольцевой обмоткой в цилиндрическом экране-концентраторе, ударным

1812533

Составитель Б.Фридман

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор ЛЯилипенко

Редактор Г.Бельская

Заказ 1575 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 415

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 кольцом, переменным резистором и двумя цилиндрическими сердечниками, расположенными на штоке выше первого цилиндрического сердечника в полости кольцевого постоянного магнита и кольцевой обмотки соответственно,:постоянный магнит выполнен в виде усеченного конуса с большим нижним основанием, а элемент защиты выполнен в виде блокировочного конденсатора, при этом ударное кольцо размещено на штоке между первой антифрикционной втулкой и верхним цилиндрическим сердечником, контактная пара расположена в верхней части немагнитного цилиндрического корпуса, в нижней части которого размещена вторая антифрикционная втулка, а второй выход источника постоянного

5 напряжения соединен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом кольцевой обмотки, второй вывод которой соединен с первой входной клеммой. вольтметра и пер10 вым выводом блокировочного конденсатора, второй вывод которого соединен с второй входной клеммой вольтметра и вторым выводом первой измерительной обмотки.