автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Анализ динамического метода и разработка устройств для электромагнитного размагничивания крупногабаритных узлов и деталей машиностроения

ГГБ

0 К АчСП Д997 АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ с- ^ ^ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ

УДК 621.318.25

МОРОЗ Роман Романович

АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА И РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАЗМАГНИЧИВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

05.11.13 — Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 199 6

Работа выполнена в лаборатории " Оптимизации реяиыов и комплексной автоматизации тепловых электрических станций " Белорусской ордена Трудового Красного Знамени государственной политехнической академии

Научный руководитель - член-корреспондент АН Беларуси,

доктор технических наук, профессор Зацепин H.H.

Официальные оппоненты; доктор технических наук,

доцент Козлов B.C.,

кандидат технических наук, Уатвк В.Ф.

Опцонирущая организация - АО * Всероссийский научно-исследовательский институт подшипниковой промызхенности г. Москва

J ^

Залита состоится X." 1997 г. в ..........

на заседании Совета по защите диссертаций Д 01.16.01 Института прикладной физики Академии паук Беларуси по адресу: 220072, г. Минск, ул. Снорины, 16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИИ AHB.

Автореферат разослан I99?V.

Учёный секретарь Совета по защите диссертаций кандидат фиг.- мат. наук

^jffW^'^ "-А. Князев

© Мсроз Р.Р., 1996

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАШШ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ ДИССЕРТАЦИИ. На изделия из ферромагнитных материалов в процессе их получения, обработки, контроля и эксплуатации воздействуют электромагнитные поля, в результате чего магнитное состояние ферромагнитных тел изменяется. Так как свойства ферромагнитных тел с изменением намагниченности также изменятся, а намагниченные изделия оказывсют вредное влияние на технологический процесс, то их необходимо размагничивать.

Распространённым способом обработки изделий из ферромагнитных материалов { подшипников, деталей станков и др. ) является шлифование. Для шлифования изделий их необходимо крепить на плитах станков. Механические приспособления для отих целей непригодны, так как они повреждав? отшлифованные поверхности деталей. Для этих целей использует магнитные плиты. Детали на них удерживается магнитным полем плита. Поверхность детали при этом не повреждается, но сами детали"намагничиваются.

Эксплуатируемые на предприятиях шлифовальные станки эффективными устройствами для размагничивания деталей не оснащены. Устройства для размагничивания крупногабаритных деталей в соленоидах также не выпускаются.

Следовательно, в настоящее время существует необходимость проведения работ как по теоретическим вопросам размагничивания, так и по разработке и изготовлению устройств для размагничивания деталей как э соленоидах, так и непосредственно на плитах шлифовальных станков. Эти работы являются актуальными, так как . они позволят повысить качество выпускаемой продукции и повысить эффективность производства. Решения этих задач и посвящена настоящая диссертация.

СВЯЗЬ РАБОТЫ С НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ, ТЕМАМИ. Работа проводилась в рамках комплексной шушо-технической программ " Создать и освоить высокоэффективные конструкции поршневых колец % для двигателей внутреннего сгорания, а также новые комплексные унифицированные технологические процессы, оборудование, средства контроля для их производства " на 1985 - 1990 года, утверждённой постановлением ГКНТ и Госстандарта от 13.03.85 г. № 90/17 в части " Создать и осеоить производство систем размагничиианая поринетшх ко^ец *.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью исследований является анализ и дальнейшее совершенствование динамического метода и создание автоматизированных демагнитизаторов для размагничивания крупногабаритных узлов и деталей машиностроения.

Задачи исследования:

- изучить зависимость степени размагничивания от параметров размагничивающего электромагнитного поля: начальной амплитуды напряжённости поля Н нач.» частоты / , времени размагничивания Ь » закона*затухания размагничивающего поля;

- экспериментально определить зависимость степени размагничивания ферромагнитных тел при динамическом размагничивании от следующих факторов: длины ( относительной длины ) соленоида, размагничивающего фактора, соотношения габаритов размагничиваемой детали и соленоида и частоты' размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания;

- теоретически изучить распространение импульсов электромагнитного поля в ферромагнитной среде;

- рассчитать переходные процессы при включении, отключении и переключении полярности тока, питающего размагничивающую катушку;

- экспериментально определить допустимые значения остаточной намагниченности деталей станков;

- разработать, изготовить и внедрить устройства для намагничивания и размагничивания ферромагнитных тел.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ:

- определены зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от соотношения габаритов размагничиваемой детали и соленоида, от отношения длины детали к её диаметру и от частоты размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания;

- обоснованы нормы допустимых значений поля остаточной намагниченности деталей.

Новизна предложенных в диссертации технических решений подтверждена 6 авторскими свидетельствами на изобретения, виданными патентном ведомством России.

Совокупность выполненных автором работ, содержащихся в диссертации, может быть квалифицирована как новое решение задачи размагничивания крупногабаритных узлов и деталей машиностроения, имеющее существенное значение для повышения качества випускае-

мой продукции. Определённые автором обоснованные нормы допустимой величины поля остаточной намагниченности деталей и узлов плоскошлифовальных станков обеспечивают решение прикладной задачи - совершенствование контроля изделий из ферромагнитных материалов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. В диссертации решена задача определения зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от параметров размагничивающего электро -магнитного поля. Для проведения экспериментальных исследований по размагничиванию был разработан и изготовлен демагнитизатор. Разработаны, изготовлены и пнедрены С по A.C. .№ Ю53167, 1483497, I6I05I2, I734I26 ) устройства для намагничивания и размагничивания ферромагнитных тел. Разработанные демагнитизаторы внедрены на отдельных предприятиях и могут быть рекомендованы для внедрения как на предприятиях Республики Беларусь, так и за её пределами.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВШЮС1ЫЫЕ НА ЗАЩИТУ:

- модель распределения размагничивающего поля и намагниченности тела при размагничивании деталей как в соленоидах, так и на плитах плоскошлифовальных станков;

- экспериментальные зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от соотношения габаритов образцов и соленоидов и от частоты размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания, позволяющие оптимизировать параметры и режимы работы устройств размагничивания;

- зависимости распределения параметров электромагнитного поля от времени и глубины залеганйя.проводящего слоя при проникновении поля в ферромагнитную среду, позволяющие оптимизировать режимы работы устройств размагничивания;

- зависимости напряжения, воздействующего на размагничивающую обмотку вследствие переходных процессов, происходящих при работе демагнитизатора, позволявщие улучшить условия эксплуатации демагнитизатора; . .

- нормы допустимой геличины поля остаточной намагниченности деталей и узлов плоскошлифовальных станков;

- разработанные, защищенные авторскими свидетельствами и внедрённые на предприятиях устройства размагничивания с разомкнутой и замкнутой системами управления.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ. Работы ( 2, 4 - 14, 18, 20 ) написаны лично соискателем. Работа I написана в соавторстве. Соискателя принадлежит разработка и монтаж силовой схемы демагнитиза-тора. Работа 3 написана в соавторстве. Соискателю принадлежит монтаж установки и снятие характеристик ферромагнетиков. Работы ( 15 - 17, 19 ) выполнены.в соавторстве. Соискателю принадлежит монтаж и наладк.а схемы, испытание устройств в промышленных условиях.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ. Основные положения диссертации докладывались на У конференции по судовому магнетизму " Использование методов магнитодинамики, магнитной девиации и электромагнитной совместимости в проблеме освоения мирового' океана " ( Ленинград, 1984 г. ), I - ой Всесоюзной конференции по теоретической электротехнике ( Ташкент, 1987 г. ), Международной научно-технической конференции " Актуальные проблемы фундаментальных наук * ( Москва, I.99I г, ), а также на научно-технических конференциях ЕГ'ПА.

ОПУБЛИНОВАННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. По теые диссертационной работы опубликовано 20 печатных работ, в том числе 6 авторских свидетельств по заявкам на изобретения, 12 статей, 2 - ое тезисов докладов на международной и всесоюзно^ конференциях.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырёх глав, выводов, содержит 100 страниц машинописного текста, 26 иллюстраций, список использованных источников из III наименований и 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ И ОБЩЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ РАБОТЫ обоснована актуальность работы', сформулирована основная цель исследования, дана характеристика работы.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассмотрено состояние вопроса, проанализированы существующие способы размагничивания ферромагнитных тел: статический, термический и динамический. Показано, что единственно приемлемым способом размагничивания для металлообрабатывающих предприятияй является динамический, заключающийся в том, что на размагничиваемое изделие воздействуют импульсами знакопе-

о

ременного магнитного поля с уменьшающейся до пуля амплитудой.

Степень размагничивания ферромагнитных изделий определяется габаритами и соотношением габаритов размагничиваемой детали и соленоида. Однако эти зависимости в настоящее время изучены в начальной стадии. Недостаточно также данных о зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от частоты размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания. Отсутствует расчёт зависимости изменения параметров импульсов электромагнитного поля по мере проникновения поля в ферромагнитную среду. Нет расчёта переходных процессов, происходящих при включении, отключении и переключении полярности напряжения, питающего размагни -чивающуго обмотку. Не определена зависимость допустимого значения поля остаточной намагниченности деталей станков от площади их боковой поверхности. Отсутствуют автоматизированные демагнитизато-ры для размагничивания ферромагнитных деталей непосредственно на плитах шлифовальных станков.

По результатам литературного анализа сформулированы цели и задачи исследований.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ приведены данные с соленоидах плит шлифовальных станков и об экспериментальных соленоидах. Длины соленоидов плит станков изме:шются в пределах ¿т = 150 * 220 юл, средние диаметры соленоидов изменяются в пределах ДССр = 55 + 75 мм, а относительные длины соленоидов плит станков в пределах

= 2,75 -г 2,93. Относительная длина соленоида равна

и

С I )

Де.сд

Для проведения экспериментов были изготовлены соленоиды, относительные длины которых соответствуют относительным длинам соленоидов плит станков = 1,4, *> 2,8. Поэтому зако-

номерности, установленные при размагничивании прутков в соленоидах, остаются справедливыми и при размагничивании деталей на плитах алифовальшх станков, притом размагничивание на плитах ■ более эффективно, чем в соленоидах, т.к. плита и расположенные на ней детали представляют собой замкнутую магнитную систему.

Для проведения экспертгеигов по оптимизации динамического метода размагничивания был разработан и изготовлен демагнитизя-тор, позволяющий в широких пределах регулировать начальную амп-.

литуду Н нац. ющего поля.

частоту

и скорость спадания разыагничиза-

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ описаны экспериментальные исследования по определению зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от длины ( относительной длины ¿с ) соленоида для ферромагнитных тел с разными,коэффициентами размагничивания, от отношения длины образца к его диаметру и от частоты размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания, а также приведены расчёты ёависимости напряжённости электромагнитного поля от времени на заданной глубине проникновения поля в ферромагнитную среду, расчёт глубины проникновения электромагнитного поля в ферромагнитную среду в зависимости от величины напряжённости поля на поверхности среды. Приведен также расчёт переходных процессов, происходящих при работе демагнитизатора.

Из результатов экспериментов по определению зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от длины ( относительной длины Ас ) соленовда следует ( см. рис. I ), что

Ноет А/н 2000

1000 -

Рис. X. График зависимости значений Н пСт< детал.?П от длины соленоида ( длина прутка £ = 0,2 м, диаметр прутка (I « 35 мм, частота / = 6,25 Гц )

степень размагничивания ферромагнитных тел с увеличением длины С относительной длины ) соленоида повышается. Притом с увеличением относительной длины соленоида интенсивность размагничивания уменьшается.

При определении степени размагничивания ферромагнитных тел от отношения длины образца к его диаметру ( относительной длины )

-

Г <2)

I

получены следующие результаты ( см. рис. 2 ). Величина напряжённости поля остаточной намагниченности прутков, измеренная на торцах, имеет минимальное значение при некоторой средней относительной длине прутка. При отклонении от среднего значения относительной длины прутка напряжённость поля остаточной намагниченности возрастает. Экспериментально установлено, что наименьшее значение поля остаточной намагниченности прутков будет в случае, когда относительные длины прутков и соленоидов равны, так как в этом случае распределение размагничивающего поля соответствует распределению намагниченности тела.

При определении зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от частоты размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания установлено, что при воздействии на деталь размагничивающим полем высокой частоты, значение напряжённости поля остаточной намагниченности велико. По мере уменьшения частоты напряжённость поля остаточной начагниченности образцов -уменьшается, становится минимальной, а затем вновь увеличивается.

Такая зависимость напряжённости поля остаточной намагниченности от частоты объясняется следующим образом. Уменьшение Н ост> по мере уменьшения частоты объясняется снижением интенсивности затухания электромагнитного поля более 1тзкой частоты по мере проникновения его вглубь ферромагнитного тела. Увеличение же напряжённости поля остаточной .намагниченности при низких частотах объясняется тем, что по технологическому циклу время, отведённое для размагничивания деталей после их обработки га плоекотлифо-•вальннх станках, составляем 15 - 20 с и увеличивать его нельзя. Когда частота размагничивающего поля приближается к I Гц, то при времени-размагничивания 15.с ц« изделие воздействует 30 импуль-

Ряс. 2. График зависимости значений К ост. стержней стали Ст 30 от плины ( относительно!'! плины ) стераней ( диаметр ггрутка (I в 35 мм, частота £ = 0,2 Гц )

сов, что явно недостаточно для размагничивания детали. Если частота размагничивающего поля ещё ниле, то на размагничиваемое изделие воздействует ещё меньшее количество импульсов, и оно размагничивается ещё хуже ( см. рис. 3 ).

р!1с. 3. График зависимости значений Н 0сТ. образца стали С? 45 от частоты прл времени размагничивания 15 с

Значит, для казедой детали определённых размеров и внутренних свойств при ограниченном времени размагничивания существует оптимальная частота, после размагничивания которой значение напряжённости поля остаточной намагниченности минимально. Оптимальная частота определяется геометрическими размерами и внутренними свойствами размагничиваемого тела.

Произведен расчёт зависимости напряжённости электромагнитного поля от времени при заданной глубине проникновения поля а среду по формуле'

V / (3 )

при

формула ( 3 ) имеет два слагаемых:.первое показывает изменение напряженности поля на поверхности среды, а второе - влияние вихревых токов на изменение напряжённости поля от времени на заданном расстоянии от поверхности. График зависимости изменения напряжённости поля от времени представлен на рис. 4. Кривая 3, которая получается путём алгебраического сложения кривых I и 2, с изменением времени монотонно растёт, затем рост её несколько замедляется за счёт выравнивающего действия вихревых токов ( в том интервале времени, при котором кривая переходит через г?кимум ), после чего продолжает монотонно расти, стремясь к конечноцу значении Н 0 при любом — 8 и -¿-»»о

( стационарный режим ).

Произведен расчёт зависимости расстояния, на которое проникает электромагнитное поле в ферромагнитную среду, от времени и от величины напряжённости поля на поверхности среды. Так. как размагничивание ферромагнитного тела происходит на расстоянии, на которое проникнет электромагнитное поле, то при динамическом размагничивании кругоюгабаритовс изделий размагничивается не всё издолие, а только приповерхностный слой.

Установлено, что наиболее приемлемым способом размагничивания для металлообрабатывающих предприятий является динамический, при котором на размагничиваемое изделие воздействуют знакопеременным затухающим электромагнитным полем. Такое поле может быть создано цепями с циклическими переключаемыми коммутаторами ( ВДПК ). Принципиальная схема такой цепи представлена на рис.5, где 1 ¿2 - сглаживающий дроссель, Я2 - активное сопротивление обмотки дросселя, мтимтк . - коммутирующие тиристоры, С I - коммутирующий коаденсатор, Ш - активное сопротивление обмотки индуктивности, [/[ - ивдуктивность. Под индуктивность» подразумевается индуктивность размагничивающей обмотки. В качестве индуктивности может выть взята обмотка соленоида, полу-

Рис. 4. График зависимости напряжённости поля от времени на поверхности ( линия I ) и внутри ферромагнитного теля ( линия 3 )

РИС. Ь. ■¡¡¡;.!К:(ЛП:1(1ЛЬИ,Ч .7 ПЯ(!ЛТ1Г!ЧРГК 1Я СГОМД цппм г

ци".|:1Ч'-н:к:1м;1 м^рсмюча^ит^;! |{п»-»«утт1гчюш' ( V мя

ЗД'М'ЯГНИЧЛВ'ЫМЯ унр!;'"'^'-.Ч'лтлмх тол - •

обмотки одного или нескольких соленоидов, обмотки соленоидов электрсмагнитной плиты плоскошлифовального станка и др. Во время размагничивания на обмотки соленоидов подаётся постоянное по амплитуде знакопеременное напряжение уменьшающейся длитель -кости. Так как ток в обмотках соленоидов из-за их значительной индуктивности нарастает плавно, то при уменьшении отрезков времени, в течение^которых о ¿мотка находится под напряжением, уменьшаемой амплитуды импульсов тока, а значит и значения напряжённости размагничивающего поля, действующего на деталь, вслед-' ствие чего деталь размагничивается.

Рассмотренная схема ( см. рис. 5 ) используется для оптимизации параметров демагнитизатора и положена в основу разработанных, изготовленных и внедрённых на предприятиях устройств для размагничивания ( демагнитиза*оров ).

Размагничивающая обмотка может быть записана знакопеременным напряжением двумя способами: I - без пауз мевду импульсами питающего напряжения, 2-е паузами между импульсами питающего напряжения.

Расчет переходных процессов показал, что для улучшения условий оксплуатации обмотки необходимо мевду импульсами напряжения, прикладываемого к обмотке, отводить время для пау.щ, чтобы в течение паузы энергия, запасённая • индуктивностью плиты ( равная ), успела бы погаситься' на активном сопротивле-

нии обмотки.

После паузы на плиту следует подать напряжение противоположной полярности и по обмотке будет проходить ток противоположного направления. Таким образом, на детали будут воздействовать знакопеременные импульсы магнитного поля с затухающей амплитудой, но при наличии пауа меж,цу импульсами обмотка, создающая размагничивающее поле, не будет под напряжением .выше номинального, что увеличивает срок её службы,

• В ЧЕТВЁРТОЙ ГЛЮЕ описаны экспериментальные исследования по определению норм допустимой напряжённости поля оогаточной намагниченности деталей станков. Допустимые значения поля остаточной намагниченности определялись по прилипанию порошинок к намагниченным поверхностям деталей. Если поле, созданное намагниченной деталью, не притягивает к детали порошинки, то деталь считается размагниченной. Получены следующие значения допустимой

величины поля остаточной намагниченности Н Г|ПП :

- для деталей с площадью поверхности до <10 000 ¡лг -190 А/м;

- для деталей с площадь« поверхности до 80 000 мы ^ -320 А/и

- для деталей с площадью поверхности до 120 000 им 2 -400 А/м;

- вблизи рёбор, выступов, на острие детали - 350 А/м;

- в собранных изделиях, пестах стыковки - 400 А/м.

Установлено, что определённые значения напряжённости поля

допустимой остаточной намагниченности деталей находятся в пределах 0,03 * 0,04 * от значения остаточной намагниченности материала детали Уг •

Для эксплуатации на промышленных предприятиях были разработана демагнитизаторы, работающие в автономно» редаше, когда процесс размагничивания происходит автоматически, что упррщает обслуживание дем&гнитизаторов. В качестве примера рассмотрены два демагпитлзаторз с замкнутой и разомкнутой системами управления, на которые получены авторские свидетельства.

ПРШШЁШ1Я к диссертации содеркат исходный текст программы расчёта изменения напряжённости алектромапмтного поля с изменением 2рекени на задатой расстоянии от поверхности среды, протоколы испытаний устройств для размагничивания фг>рромагнит-1.гых деталей непосредственно на столе шлифовальных станков, акты практического использования результатов работы,

ВЫВОДЫ

Г. Разработана модель распределения размагничивающего поля и намагниченности тела при размагничивании деталей как в соленоидах, так и на плитах нлоскоылифовальшх станков.

2. Определена зависимость напряженности поля остаточной намагниченности ферромагнитных тел от:

- относительной длины соленоидов. Экспериментально установлено, что напряжённость поля остаточной намагниченности прутков заданных размеров из стали Ст 30, С? -15, П1Х 15, намеренно,-л на торцах прутков, уменьшается на 30 f; с увеличением относительных длин соленоидов от 0,3 до 0,6. На участке относитсяь-ннх длин соленоидов от 2,5 до 2,8 напряжённость поля остаточ-

ной намагниченности изменяется всего на 4 %. Данная зависимость наблюдается при всех частотах размагничивающего поля;

- относительной длины прутков. Экспериментально установлено, что значение напряжённости поля остаточной намагниченности прутков из стали Ст 30, Ст 45, ШХ 15, измеренное на торцах, имеет минимальное значение лри некотором среднем значении относительной длины прутка. При отклонении от среднего значения относительной длины прутка значение напряжённости поля остаточной намагниченности возрастает. Экспериментально установлено., что наименьшее значение псля остаточной намагниченности прутков будет в случае, когда относительные длины прутков и соленоидов равно.

- частоты размагничивающего поля. Экспериментально установлено, что при времени размагничивания 15 + 20 с напряжённость поля остаточной намагниченности для ферромагнитных образцов существенно зависит от частоты размагничивающего поля при размагничивании как в соленоидах, так к на плитах плоскошлифовальных станков.

3. На основании расчётов установлено, что при нарастании напряжённости электромагнитного поля на поверхности ферромагнитной среды по экспоненциальному закону напряжённость поля внутри ферромагнитной среды сначала, монотонно растёт, затем скорость роста напряжённости поля замедляется за сч^г выравнивающего действия вихревых токов, далее скорость нарастания напряжённости вновь увеличивается, стремясь к конечному значению "о.

4. На основании расчётов определена зависимость расстояния, на которое проникает электромагнитное поле при нарастании его на поверхности ферромагнитной среды по экспоненциальному закону, от времени. Для рассмотренного случая амплитуда элек-трсмагнитного поля затухает через 2,5 с в исследованных марках стали; расстояние, на которое проникает электромагнитное поле, зависит от марки стали: для стали Ст 30 ( Н с = 235 А/м ) оно равно 146 мм, для стали Ст 45 ( Н е 320 к/ж ) - 1':8 мм, для стали 40 X ( Н с в 430 А/м ) - -III'мм, для ст.хли И 15 ( Н с -900 А/м ) -.73 мм за время 2,1> с. Следовательно, при размагничивании крупногабаритных деталей размагничивающее электр:>маг-нитное поле проникает вглубь ферромагнитного т-елч только на

указанную глубину и размагничивает не всё тело, а только поверхностный слой на указанной глубина.

5. Включение, отключение и переключение полярности напряжения, питающего размагничивающую обмотку, сопровождается переходники процессами, обусловленными наличием реактивных элементов в цепи, вследствие чего обмотка с'.'доастся под повышенным напрглением, величина которого мс.1лт першить номинальное в три ряаа. Для предохранения разиагничиихг:,ей обмотки от перенапряжений необходимо между импульсами напряжения противоположной полярности, прикладываемого к обмотке, отводи ь время для паузы; продолжительность паузы должна быть такой, чтобы остаточное напряжение на тирисюрах рег>;рсора имело значение, гарантирующее надёжную коммутацию тиристоров ( для рассмотренного случая значение напряжения равно 1,5 В, величина коммутирующей ёмкости - 20 мкФ ).

6. Обоснованы нормы допустимой напрякённости поля остаточной на»©гниченноети деталей и узлов плоскошлифовальных станков с учётом условий их эксплуатации. Детали станков считамтся размагниченными , если к ним не. прилипают частички металлического порошка. Экспериментально и теоретически показано, что значение допустимой напряжённости поля остаточной намагниченности Н дОП> находится -в пределах 0,03 * 0,04 % от значений остаточной намагниченности исследуемых материалов при изменении коэффициента размагничивания э пределах от 0,18 до 1,6.

7. Экспериментально показано, что демагнитизатор с разомкнутой системой управления проще в эксплуатации и наладке, может подключаться на нагрузку с лсйыми значениями активного и реактивного сопротивлений, но напряжённость поля остаточной намагниченности несколько вшве, чем при размагничивании демагнитиза-тором с замкнутой системой управления. Демагнитизатор с замкнутой системой управления сложнее в эксплуатации и наладке, при изменении нагрузки ( её активного и реактивного сопротивлений ) требует переналадки, но напряжённость поля остаточной намагниченности размагниченных образцов существенно ниже.

Учитывая, что основным требованием, предъявляемым к демаг-нитизатороам, является значение напряжённости поля остаточной намагниченности, при выборе демагнитизатора предпочтение следу-рт отдавать демагнитизаторам с замкнутей системой управления.

fi. D проггедсе работы быт разработаны, изготовлены и внед-

petto на предприятиях устройства для размагничивания ферромаг -иитиых тел { демагнитизатсры ), которые размагничивает детали до необходимой величины К ост>:

- устройство для намагничивания и размагничивания ( A.C. ,V I053I67 ) внедрено на II Государственной подшипниковом заводе

( г. Минск

- устройства для размагничивания с разомкнутой ( А.С-. № ■ 1403437 ) и замкнутей ( A.C. № I6IC5I2 ) системами управления внедрены на Минском производственном объединении по выпуску протяжных и отрезных станков км. С,К. Кирова;

- устройство для размагничивания с линейным уменьшением длительности размагничивающих импульсов с разомкнутой системой управления внедрено на Минском ПО им. С.М. Кирова;

- устройство для размагничивания ферромагнитных тел в соленоиде с уменьшением тока в обмотке соленоида и неподвижно находящейся в нём деталью; '

устройство для размагничивания ферромагнитных тел в проходном преобразователе.

0СН03НКЕ ПОЛОЖЕН;!Я ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В ' СЛ F/УЩ,К РДВОГАХ

1. Васильев C.B., Сидоров В.Г., Трусов Н.К., Мороз P.P. Ци-клоконвертор для демагнитизатора / Ред. ясурн. и Изв. вузов. Энергетика" . - Минск, 1987. - 13 с. - Деп. в Информэлектро 13. 04. 83, Jf 745 - ЭТ.

2. Мороз P.P. О размагничивании ферромагнитных тел // Сб. Научные и прикладные проблемы энергетики. - Вып.- 12. - Минск, Высшая школа.-1985. - С. 95 - 98.

3. Балакирев М.В., Б.ладнко 3.1.1., Мороз P.P. Устройство для осцнллографирсвання магнитних характеристик ферромагнетиков // Измерительная техника. - I9B6, •- " 7. - С. 4С.

4. Mopoo P.P. Влияние затухающего переменного электромагнитного поля на магнитное состояние фер{юмагнитннх тел // Сб.

I - ая Всесоюзная конференция по теоретической электротехнике. Тезисы докладов и ооебщений. - Тажент, 1287. - С. IGG - 16".

•5. Мороз P.P. Зависимость качества размагничивания ферромагнитных тел от параметров ^ямагничивак^его электромагнитного поля / Ред. жури. « Изв. вузов. Энергетика - Минск, 1987. -

9 с. - Деи. в Кнформэлектро 18.12.87, if- 983 - ЭТ.

6. Мороз P.P. Определение критичаской частоты при размагничивании ферромагнитных тел // Сб. Научные и прикладные проблемы энергетики. - Bun. 15. - Минск, Высшая школа,-IS88. ~ С. 103 - 105.

7. Мороз Р.Р, Влияние затухающего переменного электро^г-нитиого поля на магнитное состояние ферромагнитных тел /У Электричество. - 1989. - » I. - С. 65 - 66.

8. Мороз P.P. Влияние частоты электромагнитного поля на качество размагничивания ферромагнитных тел // Изв. вузов* Энергетика. - 1989. - № 4. - С. Б5 - 58,

9. Мороз P.P. Определение частоты электромагнитного полЛ при размагничивании ферромагнитных тел // Известия All Беларуси. Сер. физ. - техн. наук. - 1989. - » З.-С. 62 - 85.

10. Мороз P.P. Особенности размагничивания ферромагнитных тел при ограниченном эрьмени размагничивания // Известия АН Бе -ларуси. Сер. физ. - техн. наук» - 1990. - $ I. - С. 97 - 99.

11. Ыорсз P.P. Особенности размагничивания крупногабаритных деталей непосредственно на столе плоскоашифовальикх станков // Лэв. вузов. Энергетика. - 1990. - № В. - С. 35 - 40.

12. Мороз P.P. Переходные процессы в электрических цепях электромагнитных плит плОскошифовалъных станков при размагничивании на них ферромагнитных деталей // Известия АН Беларуси. Сер. физ. - техн. наук, - 1936» - № 4. - С. 88 - 91.

13. Мороз P.P. Расчет проникновения раэмагничнваящих импульсов электромагнитного.Поля в ферромагнитную среду //Известия АН Беларуси. Сер. физ. техн. н&ук. - 1991. - № I. -С. 104 - 107.

14. Мороз Р.п. Устройства для размагничивания крупногаба-ритшх ферромагнитных тел // Актуальные проблемы фундаментальных наук: Тез. докл. Международной н&учн. - техн. конф. - М»: ЦПУ, 1991. - Т. 10. - С. 62-63.

15. А.с. 1053167 СССР, Ш Н 01 F 13/00. Устройство для намагничивания и размагничивания // U.B. Балакирев, В.!.!. Бла-дыко, Г.П. Савицкий, P.P. Мороз С СССР >. - № 339951Б/ 24 - 07; Заявлено 22.02.82j Опубл. 07.11.83, Бкол. » 41. - 4 с.

16. А,с. I478I7I СССР, ШШ Н 01 F ЗЗДО. Устройство для измерения параметров магнитного поля / М.В. Балакирев, В.И, Бла-дыко, P.P. Мороз ( СССР ). - » 43I9I24 - 24 - 21; Заявлено 17.

07.87; Опубл. 07.05.89, Бюл. » 17. - 2 с.

17. A.c. 1483497 СССР, МНИ H Ol F 13/00. Устройство для размагничивания / М.В. Балакирев, B.C. Бернацкий, В.М. БладЫ-ко, A.B. Бровкин, Р.Р. Мороз ( СССР ). - # 4265656/24 - 07;' Заявлено 22.06.87; Опубл. 30.05.89, Бюл. » 20. - 4 с.

18. A.c. 1443038 СССР, ДОИ H Ol f 13/00. Способ размагничивания ферромагнитных тел / Р.Р. Мороз ( СССР ). - № 42X9525/ 24 - 07; Заявлено 09.02.87; Опубл. 07.12.88, Был. № 45. - 5 с.

19. A.c. Î6I05I2 СССР, МНИ H 01 Г 13/00. Устройство для управления электромагнитной плитой / Р.Р. Мороз, И.В. Бурдыкин С СССР ). - » 4485090/24 - 07; Заявлено 29.07.88;0рубл. 30.11. 90, Бия. Jl> 44. - 3 с.

20. A.c. I734I26 СССР, №1 H 01 F 13/00. Устройство для размагничивания ферромагнитных тел / Р.Р* Мороз ( СССР ). - № 4873934/07; Заявлено 16.08.90; Опубл. 15.;05.92, Бол. » 18. - 5с.

РЭЗВКЕ : Нароз Ранан Раианав1ч

Анал1з дынаЩчнага ыетаду 1 распрацоука устройства}

для элемрваагн1тиага рвзмагн1ч»ання буйнагабарыт-ных tysicf 1 дэтаяя} мавынабудавання,

РАЗ.ЧАГШЧВАИНЕ. СПОСАБИ РАЗМАГН1ЧВАННЯ. ДАПУПЧАЛЫ1АЯ НАМАГИ1ЧАИЛСЦЬ ДЭШЯ? I ВУЗЛО? СТАНКО?, УСТРОЯСТБИ ДЛЯ РАЗИАГН1-ЧВА1ШЯ,

Ай'ектам даследав'ания з'я^ляпцца ферамагн1тныя дэтал1,сале-«о1дм, дэмагнНызатары., Цэтай двсер»ацнйкай праци з'яуляецца виз-H84SHHC залехнасц! cryneul рззмагнИвамия ферамагШтных це* ад розных ^актарау, аптымИация дынашчнага метая/ раэиагнНвання 1 стваркне а?таиатызаваннх дэыагк1тызатарау для рзэнаги1чвання бушигабаритянх вузлоу 1- дзталя} маиынабудавайия. 3*сперыиеи»н п» раэмагшчвании ')ерамагк1тних цел :ц>аво;>,э1 д| ея jctpflncreatu для 1-a-iwarnlчвання, значзмне поля астатковаЗ нииагпч.ь,жкцгд^тал! •кзнач-иася з дапамогай феразондавага пп-нис^'/^алыпка îiM;!, лк( 1'зкаиеицаваии для »«мярзиня'ноля асгмкавай нпилгн)члнцсui падвн-

пн1ка}. Упершынв зхсперыиеталъна атрыианы залехнас'щ ступет разнагШч»ання фераиагнИных цел ад суадносш гибарц*ау узора} 1 салено1да? 1 чаетат размагн1чва»чага злектрамагнИна.га поля при абиехавании часе размагнИвення, дазвалявчця аптн«1заваць пара-иетрн 1 рэхнйи работ устройства} р&зизгн1чвзния^ А*рыиани такса-ыа залехнасц1 аиплИуд заектраиагнИнага поля ад часу 1 адлеглас-пры пран1кн8нн1 1х у фераиагштнае асяроддзе,' дазвалявчия апти-Щзаваць рэжиии работы. ?стройетва} для разиагШчвання 1 залоенас-ц! напружання, .уздзейниеячага «а размагШчвавчук) абмотку з причини пераходных працзса^, як1я адбываюцца При рабоие дэмапИтиза-тара, што дазвааяе пазеашиць уиови жсплуатаци! дэиагнПизатара, Упершынв вызначаны норма дапушчальнай вед1чин1 поля аетаткавай намагн1чаиасц1 дэта*я} I вузл«} плосхашлЦ'&вальних станков Расп-рацаваны, еыраблекы, абаронени аутарсхШ пасведчанняи! 1 у к а ранены на прадпрыеиствах устройства разиагШчвання. з разаикнёнай 1 заикн^най мстзиаи! к1раваннп, як!я иогуць быць рзкамендаваии для $каранення як на прадпрцрист.тс РзспублШ Беларусь, так » за яе мехам!.

РЕЗЮЕ ?«ороз Роман Романович

Анализ динамического метода и разработка устройств для электромагнитного размагничивания крупногабаритных узлов и деталей машиностроения

РАЗМАГНИЧИВАНИЕ, СПОСОБЫ РАЗШШВДВАНИЯ, ДОПУСТИМАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ СТАНКОВ, УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗМАГНИЧИВАНИЯ

Объектом исследования являются ферромагнитные детали, соленоиды, декагнитизаторы. Целью диссертационной работы является определение зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от различных факторов, оптимизация динамического метода размагничивания и создание автоматизированных демагнитизаторов дляразмагничивания крупиогабаритгах узлов и деталей машниост-росмия. Эксперименты ио размагничиванию ферромагнитных тел про-

водились устройствами для размагкичив нш, значение поля остаточной намагниченности детали определялось с помощью феррозонде вого полюссискагеля ФП - 1М, который рекомендован для измерения поля остаточной намагниченности подшипников. Впервые экспериментально получены зависимости степени размагничивания ферромагнитных тел от соотношения габаритов образцов и соленоидов и частоты размагничивающего поля при ограниченном времени размагничивания, позволяющие оптимизировать параметры и режимы работы устройств размагничивания. Получены также зависимости амплитуд электромагнитного поля от времени и расстояния при проникновении их в ферромагнитную среду, позволяющие оптимизировать режккы работы устройств размагничивания и зависимости напряжения, воздействующего на размагничивающую обмотку вследствие переходных процессов, происходящих при работе демагнитиза-тора, позволяющие улучшить условия эксплуатации демагнитизато-ра. ВперЕые определены нормы допустимой величины поля остаточной намагниченности деталей и узлов плоскошлифовальных станков. Разработаны, изготовлены, защищены авторскими свидетельствам н внедрены на предприятиях устройства размагничивания с разомкнутой и замкнутой системами управления, которые могут быть рекомендованы для внедрения как на предприятиях Республики Беларусь, так и за ее пределами.

SUMMARY Moroz Roman Romanevitch

Analysis of dynamic method find development of a device for electromagnetic demagnetization of large-sized aeclianlcal units and parts

BEiUCflETlIZATIOH, DEiiACKmZING METHODS, DEMiaUETIZIBG BKVrCES, PERHI33XB1B JUG-HETIZAIION OF PARTS AHD. UNITS

The oubjeci of inquiries are ferromagnetic parts, solenoids, 6s-magaetizerc. The purpose of the dissertation work is to determine the dependence of the degree of deiiugnetifc&ticn of ferromagnetic aollda on various factors, optimization of the dynamic method of

demagnetisation and creation оf automated demagnetise» for demagnetising large-aizecl mechanical parte and units«. Demagnetising experiments on ferrooegnetic solids have besn carried ont by means of demagnetising devices. Therenanent magnetisation field value of the part пав measured by means of 4Ш-1Ы Perroproblng Pole Selector recommended for oieasuring the remanent magnetisation field of bearings. Гее the first tie«, obtained through an experimental approach are the dependences of tha degree of demagnetisation of ferromagnetic solids on tha relatione between the distensions of specimens and solenoids and the demagnetizing field frequency at the limited demagnetisation tins which «Ноя to optimise the parameters and working conditions of demagnetising devices, ilea obtained are the dependences of the alectromagnetio field amplitudes, when penetrating the ferromagnetic medium, on ties and distance which allow to optimise the demagnetising devices' working conditions and dependences of tha voltage affecting the demagnetising winding due to transient proceesee occurred during the demagnetiz-er operation which allow to 1врготе the deaagnetiser operation conditions. Cetei-alned for the first tine are the r&tea of peraia-aible remanent nagnetlsation field valuce for parts and units of Burfece-grlnaing machine-tools. Developed, manufnotured, protected by author's certificates and applied In industry are the deaagne-tising devices with open and cloeed oontrol systems which can be recommended far application in industry both in Belarus and abread.

cfi f О