разгруженная керновая опора электроизмерительного прибора

Формула изобретения

1. Разгруженная керновая опора электроизмерительного прибора, содержащая цилиндрический керн и опорный элемент из искусственного или естественного минерала, отличающаяся тем, что полости керна и опорного элемента содержат разгруженный элемент, а на концах керна и опорного элемента завальцованы шарики из магнитомягкого материала, способные вращаться.

2. Разгруженная керновая опора электроизмерительного прибора по п.1, отличающаяся тем, что разгруженный элемент выполнен из постоянных магнитов редкоземельных металлов, например, S_MCO₅, причем оси намагниченности магнитов ориентированы вдоль оси вращения подвижной части прибора.

3. Разгруженная керновая опора электроизмерительного прибора по п.1, отличающаяся тем, что разгруженный элемент выполнен в виде консистентной смазки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при производстве электромеханических приборов, работающих в условиях механических воздействий.

Известны керновые опоры электроизмерительных приборов, в которых керн выполнен из материала высокой твердости, а подпятник выполнен механическим способом из самосмазывающегося материала - фторопласта - 4 [1].

Недостатком таких керновых опор являются недостаточная надежность фиксации винта в обойме прибора вследствие высокой самосмазывающей способности фторопласта, а также низкая производительность изготовления подпятников.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению являются электроизмерительные приборы с креплением подвижной части в керновых опорах [2].

Недостатками приборов в керновых опорах являются: недостаточная надежность при воздействиях на прибор удара, тряски и вибраций, большая потребляемая мощность и, следовательно, малая чувствительная, а также погрешности от трения.

В электроизмерительных приборах силы трения приводят к появлению так называемой области застоя или вариации показаний. И чем меньше восстанавливающий момент, тем больше такая область. Вызванный этим явлением разброс показаний ограничивает дальнейшее повышение чувствительности стрелочных приборов.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности прибора, виброударопрочности и износостойкости керновых опор.

Указанная цель достигается тем, что в разгруженной керновой опоре, содержащей цилиндрический керн и опорный элемент из искусственных и естественных минералов высокой твердости, керн и опорный элемент выполнены в виде полого цилиндра, содержащие разгруженный элемент из постоянных магнитов редкоземельных металлов или консистентной смазки и завальцованными на концах цилиндров шариками из магнитомягкого материала, способными вращаться.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.

Разгруженная керновая опора содержит керн 1 и опорный элемент 2, выполненные в виде полого цилиндра, на концах которых завальцованы шарики 3, способные вращаться. В полости керна 1 и опорного элемента 2 помещены постоянные магниты 4 из редкоземельных металлов, например, S_мCO₅ или заполнены консистентной смазкой 5, например, ЦИАТИМ - 201. Оси намагниченности постоянных магнитов ориентированы вдоль оси вращения подвижной части прибора. Керн 1 запрессован в буксу 6, а опорный элемент 2 с помощью резьбы крепится к обойме 7 подвижной части измерительного механизма (на рисунке не показана).

Применение постоянных магнитов в предлагаемом приборе, компенсирующих силу тяжести, является способом прямого уменьшения сил трения. Сила трения в широких пределах пропорциональна давлению на соприкасающиеся поверхности.

Использование постоянных магнитов значительно ослабляет давление на такие поверхности и тем самым уменьшает силы трения.

Пользуясь теорией Герца, можно показать, что момент трения при сферических опорах пропорционален осевому вертикальному давлению в степени 4/3. При уменьшении давления на такую опору в 100 раз, момент трения должен уменьшиться в 460 раз.

Если же задаться постоянной (допустимой) нагрузкой на керн и соответственно уменьшить радиус закругления, то момент трения окажется пропорционален давлению в степени 3/2.

При уменьшении давления на опору в 100 раз, момент трения уменьшится приблизительно в 1000 раз.

Для уменьшения момента трения в 100 раз, оставшееся давление должно составлять около 2% первоначального.

По сравнению с агатовой опорой подшипник с магнитной разгрузкой дает уменьшение трения в 50 раз.

С другой стороны трение снижается за счет того, что сила трения качения на два порядка меньше силы трения скольжения. При работе прибора трение возникает только в точках касания сферических поверхностей двух шаров.

Использование постоянных магнитов из редкоземельных металлов позволяет уменьшить габариты и вес керновой опоры, и предотвратить изменение ориентации оси намагниченности вследствие их размагничивания.

Использование в керновой опоре консистентной смазки позволяет значительно уменьшить износ опорной поверхности, в частности двух шариков, при вибрации и тряске.

Опытный образец предполагаемой керновой опоры был изготовлен на базе серийного прибора типа М 4200, выпускаемых П.О. "Электроприбор" г. Чебоксары.

Испытания прибора с предлагаемыми опорами показывают, что последние, обладая простотой конструкции и технологией изготовления, обеспечивают прибору высокие метрологические и эксплуатационные характеристики. Например, коэффициент трения качения измерить на смогли ввиду его малости, в то время как коэффициент трения скольжения в применяемых опорах (сталь-агат) составляет 0,18-0,3.

Испытание на прочность при механических воздействиях проводился для известного прибора и опытного образца в резонансных режимах - 200 Гц, при амплитуде колебаний конца указателя 5 мм. В приборе с известными подпятниками опорный элемент из агата начинает разрушаться после восьми минут испытаний, что фиксируется сначала по увеличению трения, а затем по появлению абразивной пыли (разрушений) на керне и камне при осмотре под микроскопом. В приборе с предложенными опорами трение не увеличивается и износ и разрушение опорной поверхности и керна отсутствуют после часа испытаний, что свидетельствует о более высокой прочности и износостойкости предлагаемых опор в условиях механических воздействий.

Чувствительность у предлагаемого прибора была в 1,3 раза выше, хотя вес подвижной части был в 1,6 раз больше, чем у известного.

Таким образом, предлагаемая разгруженная керновая опора обладает более высокими механическими и метрологическими характеристиками по сравнению с известными.

Источники информации

1. А.с. N 905866 (СССР), опубл. в БИ N 6, 1982.

2. Фремке А. В. Электрические измерения. - Л. : Энергия, с. 62-63 (прототип).