VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В условиях бурно развивающейся промышленности более востребованными становятся приборы, предназначенные для измерения линейных и угловых перемещений. К таковым можно отнести угломеры – приборы, предназначенные для измерения углов наклона объекта относительно горизонтальной или вертикальной плоскости.

Целью исследования является исследование математических моделей магнитных полей в существующих конструкциях магнитострикционных угломеров.

Важной задачей на всех этапах создания магнитострикционных угломеров является расчет магнитных полей [1-3]. Работы [4-5] были проанализированы при рассмотрении вопроса. Систематизация данных, полученных в указанных источниках позволила сделать вывод, что магнитные поля зависят не только от свойств магнитов и амплитуды токового импульса, но и их форм.

Так, при использовании магнита в форме прямоугольного параллелепипеда, напряженность магнитного поля определится из [1] согласно выражению (1).

Выполним моделирование магнитного поля постоянного магнита в форме прямоугольного параллелепипеда марки Альнико с размерами мм. Для удобства моделирования начало координат совместим с центром магнита.

Так как напряженность – векторная величина, то для моделирования будем рассчитывать проекцию вектора напряженности на ось 0Z, как это указано на рисунке 1.

Также в конструкциях магнитострикционных угломеров наиболее распространены сплошные и кольцевые постоянные магниты.

Проекция напряженности сплошного постоянного магнита определяется согласно [2] с помощью выражения (2).

где x,y,z – координаты исследуемой точки поля, , ,    и М - длина, ширина, высота и намагниченность магнита соответственно.

,           (2)

где  и - высота и радиус магнита;  - расстояние от центра ПМ до точки расчета напряженности магнитного поля, ;  - полярный радиус;  - полный эллиптический интеграл второго рода.

Рисунок 1 – Результат моделирования напряженности магнитного поля  постоянного магнита в форме прямоугольного параллелепипеда при различных значениях его высоты

Моделирование магнитного поля, созданного ПМ в плоскости, расположенной на высоте  и проходящей через центр ПМ с внешним диаметром =110мм, высотой =5мм, и внутренними диаметрами =0мм и =90мм при изменении его высоты  позволило получить результаты, приведенные на рисунках 2а и 2б соответственно.

Рисунок 2 – Результаты моделирования магнитного поля  кольцевого (а) и сплошного (б) постоянного магнитов при разных значениях высоты

Таким образом, расчет магнитных полей магнитострикционных полей угломеров является важной инженерной задачей. Значение напряженности магнитного поля зависит не только от свойств и параметров элементов, но и от их формы.

Список литературы

1.          Воронцов А.А. Математическое моделирование магнитных полей в двухкоординатных магнитострикционных наклономерах: Дис….канд. техн. наук. – Пенза, 2013. – 160 с.)

2.          Слесарев Ю.Н. Математическое моделирование и расчет магнитных полей магнитострикционных преобразователей угловых перемещений, содержащих сплошной постоянный магнит/ Ю.Н. Слесарев, А.А. Воронцов, С.В. Родионов/  XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. №3(25) Пенза: ПензГТУ,  2015, с. 169-175

3.          Курносов В.Е., Андреева Т.В. Учебно-научный программный комплекс решения задач анализа и синтеза конструкций // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015, – №3(25), – С. 202-209.

4.          Покровский В.Г. Программный комплекс структурной оптимизации стержневых несущих конструкцийна основе импликативной алгебры выбора // Информационные системы и технологии. 2013, – №2(76), – С. 39-48.

5.          Мартышкин А.И. Исследование алгоритмов планирования процессов в системах реального времени // в сб.: СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ сборник статей XIII Всероссийской научно-технической конференции. Под ред. И.И. Сальникова. Пенза, 2015. – С.118-124.