УДК 62

ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОКИХ СКОРОСТЕЙ УДАРА

Стихановский Б.Н.1, Кортусова Ю.Ю.2
1Омский Танковый инженерный институт, д.т.н., профессор
2Омский Танковый инженерный институт

Аннотация
В данной работе рассмотрено применение индукционного датчика для определения высоких скоростей удара.

Ключевые слова: датчик, сигнал, электромагнитные силы


INDUCTIVE SENSOR FOR DETECTING HIGH IMPACT VELOCITIES

Stihanovskiy B.N.1, Kortusova Yu.Yu.2
1Omsk Tank Engineering Institute, PhD, professor
2Omsk Tank Engineering Institute

Abstract
In this paper we examine the use of inductive sensors for the determination of high impact velocities.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Стихановский Б.Н., Кортусова Ю.Ю. Индукционный датчик для определения высоких скоростей удара // Современные научные исследования и инновации. 2012. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2012/02/8146 (дата обращения: 02.06.2017).

Известен электромагнитный индукционный датчик [1], в котором большой электромагнитный сигнал формируется за счёт разрыва электромагнитной цепи с максимальной силой F электромагнита, что приводит к наибольшей мощности сигнала датчика по сравнению с аналогами. Основу датчика ударной скорости составляет измери­тельное устройство с индукционным первичным преобразователем, в котором в момент удара происходит размыкание магнитной цепи датчика, что вызывает изменение магнитного потока в магнитопроводе и наведение в измерительной обмотке ЭДС, пропорциональной скорости движения бойка.

Амплитуда сигнала датчика значительно увеличивается за счет прироста работы сил разрыва магнитопровода при ударе. Эта механическая работа элек­тромагнитных сил притяжения затем превращается в измерительной катушке в электрический сигнал датчика.

Соударение бойка ударного механизма с инструментом и момент размы­кания магнитной цепи датчика совмещены по времени. Во время удара неудар­ными силами трения, сопротивления, тяжести и др. можно пренебречь, по­скольку в момент взаимодействия соударяющихся тел ударная сила на не­сколько порядков больше других сил. При размыкании магнитной цепи во вре­мя механического удара в измерительной обмотке датчика возникают макси­мальные электрические сигналы. При этом скорость размыкания магнитной це­пи оказывается связанной прямо пропорциональной зависимостью с электриче­ским сигналом, индуцируемым в измерительной обмотке.

Высокая ЭДС сигнала (от сотен милливольт до сотен вольт в зависимости от скорости удара и размеров датчика), обусловленная резким изменением маг­нитного потока в момент разрыва магнитной цепи датчика, позволяет исполь­зовать сравнительно малочувствительные указатели на выходе измерительной цепи и регистрировать измеряемую переменную величину осциллографом или импульсным вольтметром без предварительного усиления.

На рисунке 1 изображена базовая конструкция датчика ударной скорости с катушкой подмагничивания, устанавливаемого на измеритель­ной пике ударного механизма [2].

Датчик содержит источник магнитного поля 1, электромагнитную катушку 2, которая содержит две независимые обмотки – обмотку питания 3 и измери­тельную обмотку 4. Для устранения относительного смещения витков при уда­рах и вибрациях и уменьшения в связи с этим электризации трением и кабель­ного эффекта витки измерительной и питающей катушки залиты эпоксидной смолой. Верхняя часть корпуса выполнена в виде перевернутого стакана 5. Крышка 6 выполнена заодно с втулкой, внутренняя поверхность которой явля­ется посадочной поверхностью датчика.

Пружины сжатия 7 и 8 упираются в шайбу 9 и опорный элемент 10 соот­ветственно и обеспечивают возвратно-поступательное перемещение крышки 6 в исходное положение после отлета при нанесении удара по измерительной пи­ке, а также осуществляют постоянное прижатие крышки 6 к корпусу 5 с мини­мальным зазором, при замкнутом магнитопроводе.

Стопорное кольцо 11 установлено с радиальным натягом в канавке корпу­са 5 и предназначено для осевой фиксации катушки 2 с обмотками 3 и 4 в кор­пусе после нанесения удара бойком и отлета крышки 6.


Рисунок 1 - Базовая конструктивная схема датчика ударной скорости

 

Рисунок 1 – Базовая конструктивная схема датчика ударной скорости

 

Такое фиксированное положение катушки с обмотками относительно корпуса и незначительное осевое возвратно-поступательное перемещение относительно измерительной пики, позволяет исключить на них влияние ударной нагрузки.

Вся конструкция располагается на измерительной пике 12.

Геометрические и физико-механические параметры измерительной пики соответствуют характеристикам рабочего инструмента, что абсолютно прибли­жает процесс измерения к реальным условиям эксплуатации ударного меха­низма.

Поскольку измерительная пика и рабочий инструмент взаимозаменяемы, то возможно применение одной измерительной пики с установленным на ней датчиком для контроля параметров удара как механизмов одного типа, так и механизмов иного типа, но с одинаковыми размерами хвостовика инструмента.

 Применение измерительной пики с другими размерами хвостовика резко снижает достоверность результатов измерений и может привести к поломке ствола механизма.

Эти датчики прошли успешные испытания для скоростей удара от 15 м/с до 20 м/с в машинах, устройствах и стендов ударного действия: молотки, перфораторы, стенды для испытаний изделий на удар и т. п.

Появилась идея использовать эти датчики для скоростей значительно более высоких до 1000 м/с. Таким скоростям соответствует скорость пули, снаряда и т. п.

Датчик будет ставиться за броневой плитой и касаться его пикой из инструментальной стали У10. В принципе скорость разрыва электромагнитной цепи датчика должна быть пропорциональна скорости удара. Такие опыты будут проведены в ближайшее время на реальном полигоне.

Тарировка датчика может быть произведена по скорости удара, массе, геометрическим параметрам на малых скоростях, а затем результаты интерполированы на большие скорости, или по выстрелам, скорости пуль или снарядов которых известны, можно определить величину сигнала датчика, а затем использовать эту тарировку для выстрелов, скорость которых неизвестна. Мы их определим по амплитуде сигнала датчика.

В отличие от известных способов [3] (фотометрия, скоростная фотосъёмка, отклонение мешка с песком и т. д.) этот способ достаточно простой, дешёвый, для него необходим недорогой датчик и импульсный вольтметр или осциллограф с памятью.


Библиографический список
  1. Патент RU № 45192U1G01P3/50/ Авторы:  Стихановский Б. Н., Пастухова Е. И.
  2. Патент RU№ 46104 U1G01P3/50/ Авторы: Стихановский Б. Н., Пастухова Е. И.
  3. Стихановский Б. Н. Процессы удара / Б. Н. Стихановский. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 332 с.


Все статьи автора «Юлия Кортусова»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: