Մաս 1. Ստեղնաշարի փորձարկման սարքի սոլենոիդի հիմնական պահանջը
1.1 Մագնիսական դաշտի պահանջները
Ստեղնաշարի ստեղները արդյունավետորեն աշխատացնելու համար ստեղնաշարի թեստավորման սարքի սոլենոիդները պետք է ստեղծեն բավարար մագնիսական դաշտի ուժ։ Մագնիսական դաշտի ուժի կոնկրետ պահանջները կախված են ստեղնաշարի ստեղների տեսակից և դիզայնից։ Ընդհանուր առմամբ, մագնիսական դաշտի ուժը պետք է կարողանա ստեղծել բավարար ձգողականություն, որպեսզի ստեղների սեղմման հարվածը համապատասխանի ստեղնաշարի դիզայնի ձգանման պահանջներին։ Այս ուժը սովորաբար տատանվում է տասնյակներից մինչև հարյուրավոր գաուսների (G) սահմաններում։
1.2 Արձագանքման արագության պահանջները
Ստեղնաշարի ստուգման սարքը պետք է արագ ստուգի յուրաքանչյուր ստեղն, ուստի սոլենոիդի արձագանքման արագությունը կարևոր է: Փորձարկման ազդանշանը ստանալուց հետո սոլենոիդը պետք է կարողանա շատ կարճ ժամանակում բավարար մագնիսական դաշտ ստեղծել՝ ստեղնի գործողությունը կատարելու համար: Արձագանքի ժամանակը սովորաբար պահանջվում է միլիվայրկյան (մվ) մակարդակի վրա: Ստեղների արագ սեղմումն ու արձակումը կարող են ճշգրիտ մոդելավորվել, այդպիսով արդյունավետորեն հայտնաբերելով ստեղնաշարի ստեղների աշխատանքը, ներառյալ դրանց պարամետրերը, առանց որևէ ուշացման:
1.3 Ճշգրտության պահանջներ
Սոլենոիդի գործողության ճշգրտությունը կարևոր է ճշգրիտ աշխատանքի համար։ Ստեղնաշարի փորձարկման սարքը պետք է ճշգրիտ վերահսկի ստեղների սեղմման խորությունը և ուժը։ Օրինակ, բազմամակարդակ ակտիվացման գործառույթներով որոշ ստեղնաշարեր, ինչպիսիք են որոշ խաղային ստեղնաշարերը, փորձարկելիս ստեղները կարող են ունենալ երկու ակտիվացման ռեժիմ՝ թեթև սեղմում և ուժեղ սեղմում։ Սոլենոիդը պետք է կարողանա ճշգրիտ մոդելավորել այս երկու տարբեր ակտիվացման ուժերը։ Ճշգրտությունը ներառում է դիրքի ճշգրտությունը (ստեղների սեղմման տեղաշարժի ճշգրտության վերահսկում) և ուժի ճշգրտությունը։ Տարբեր փորձարկման ստանդարտների համաձայն, տեղաշարժի ճշգրտությունը կարող է պահանջվել 0.1 մմ-ի սահմաններում, իսկ ուժի ճշգրտությունը կարող է լինել մոտ ±0.1N՝ փորձարկման արդյունքների ճշգրտությունն ու հուսալիությունն ապահովելու համար։
1.4 Կայունության պահանջներ
Երկարատև կայուն աշխատանքը ստեղնաշարի փորձարկման սարքի սոլենոիդի կարևոր պահանջ է: Շարունակական փորձարկման ընթացքում սոլենոիդի աշխատանքը չի կարող էականորեն տատանվել: Սա ներառում է մագնիսական դաշտի ուժի կայունությունը, արձագանքման արագության կայունությունը և գործողության ճշգրտության կայունությունը: Օրինակ, ստեղնաշարի արտադրության մեծածավալ փորձարկման ժամանակ սոլենոիդը կարող է անհրաժեշտ լինել անընդհատ աշխատել մի քանի ժամ կամ նույնիսկ օրեր: Այս ժամանակահատվածում, եթե էլեկտրամագնիսի աշխատանքը տատանվի, օրինակ՝ մագնիսական դաշտի ուժի թուլացման կամ արձագանքման արագության դանդաղման դեպքում, փորձարկման արդյունքները կլինեն անճշտ, ինչը կազդի արտադրանքի որակի գնահատման վրա:
1.5 Երկարակեցության պահանջներ
Քանի որ անհրաժեշտ է հաճախակի գործարկել բանալին, սոլենոիդը պետք է ունենա բարձր դիմացկունություն: Ներքին սոլենոիդային կծիկները և մխոցը պետք է կարողանան դիմակայել հաճախակի էլեկտրամագնիսական փոխակերպմանը և մեխանիկական լարվածությանը: Ընդհանուր առմամբ, ստեղնաշարի թեստավորման սարքի սոլենոիդը պետք է կարողանա դիմակայել միլիոնավոր գործողության ցիկլերի, և այս գործընթացում չեն լինի խնդիրներ, որոնք կազդեն աշխատանքի վրա, ինչպիսիք են սոլենոիդային կծիկի այրումը և միջուկի մաշվածությունը: Օրինակ, կծիկներ պատրաստելու համար բարձրորակ էմալապատ մետաղալարի օգտագործումը կարող է բարելավել դրանց մաշվածության դիմադրությունը և բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը, իսկ համապատասխան միջուկի նյութի ընտրությունը (օրինակ՝ փափուկ մագնիսական նյութ) կարող է նվազեցնել միջուկի հիստերեզիսի կորուստը և մեխանիկական հոգնածությունը:
Մաս 2։ Ստեղնաշարի փորձարկիչի սոլենոիդի կառուցվածքը
2.1 Սոլենոիդային կծիկ
- Լարի նյութը. Սոլենոիդային կծիկը պատրաստելու համար սովորաբար օգտագործվում է էմալապատ մետաղալար: Էմալապատ մետաղալարի արտաքին մասում կա մեկուսիչ ներկի շերտ՝ սոլենոիդային կծիկների միջև կարճ միացումներից խուսափելու համար: Էմալապատ մետաղալարի տարածված նյութերից է պղինձը, քանի որ պղինձն ունի լավ հաղորդունակություն և կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել դիմադրությունը, դրանով իսկ նվազեցնելով էներգիայի կորուստը հոսանքի անցման ժամանակ և բարելավելով էլեկտրամագնիսի արդյունավետությունը:
- Պտույտների նախագծում. Պտույտների քանակը գլխավոր գործոնն է, որը ազդում է ստեղնաշարի թեստավորման սարքի սոլենոիդի խողովակաձև սոլենոիդի մագնիսական դաշտի ուժի վրա: Որքան շատ պտույտներ կան, այնքան մեծ է նույն հոսանքի տակ առաջացող մագնիսական դաշտի ուժը: Այնուամենայնիվ, չափազանց շատ պտույտները նույնպես կբարձրացնեն կծիկի դիմադրությունը, ինչը կհանգեցնի տաքացման խնդիրների: Հետևաբար, շատ կարևոր է պտույտների քանակը ողջամտորեն նախագծել՝ համապատասխանեցնելով պահանջվող մագնիսական դաշտի ուժին և էլեկտրամատակարարման պայմաններին: Օրինակ, ստեղնաշարի թեստավորման սարքի սոլենոիդի համար, որը պահանջում է ավելի բարձր մագնիսական դաշտի ուժ, պտույտների քանակը կարող է լինել հարյուրավորից մինչև հազարավոր:
- Սոլենոիդային կծիկի ձևը. Սոլենոիդային կծիկը սովորաբար փաթաթվում է համապատասխան շրջանակի վրա, և ձևը սովորաբար գլանաձև է: Այս ձևը նպաստում է մագնիսական դաշտի կենտրոնացմանը և միատարր բաշխմանը, որպեսզի ստեղնաշարի ստեղները գործարկելիս մագնիսական դաշտը կարողանա ավելի արդյունավետորեն ազդել ստեղների շարժիչ բաղադրիչների վրա:
2.2 Սոլենոիդի մխոց
- Մխոցային նյութ. Մխոցը սոլենոիդի կարևոր բաղադրիչ է, և դրա հիմնական գործառույթը մագնիսական դաշտի ուժեղացումն է: Ընդհանուր առմամբ, ընտրվում են փափուկ մագնիսական նյութեր, ինչպիսիք են էլեկտրական մաքուր ածխածնային պողպատը և սիլիցիումային պողպատե թերթերը: Փափուկ մագնիսական նյութերի բարձր մագնիսական թափանցելիությունը կարող է հեշտացնել մագնիսական դաշտի անցումը միջուկով, դրանով իսկ ուժեղացնելով էլեկտրամագնիսի մագնիսական դաշտի ուժը: Օրինակ՝ սիլիցիումային պողպատե թերթերը սիլիցիում պարունակող համաձուլվածքային պողպատե թերթ են: Սիլիցիումի ավելացման շնորհիվ միջուկի հիստերեզիսի և մրրկային հոսանքի կորուստները նվազում են, և էլեկտրամագնիսի արդյունավետությունը բարելավվում է:
- Մխոցաձև. միջուկի ձևը սովորաբար համապատասխանում է սոլենոիդային կծիկին և հիմնականում խողովակաձև է: Որոշ կառուցվածքներում մխոցի մի ծայրում կա դուրս ցցված մաս, որն օգտագործվում է ստեղնաշարի ստեղների շարժիչ մասերին անմիջականորեն շփվելու կամ դրանց մոտենալու համար, որպեսզի մագնիսական դաշտի ուժն ավելի լավ փոխանցվի ստեղներին և շարժվի ստեղնի գործողությունը:
2.3 Բնակարանային
- Նյութի ընտրություն. Ստեղնաշարի թեստավորման սարքի սոլենոիդի պատյանը հիմնականում պաշտպանում է ներքին կծիկը և երկաթե միջուկը, ինչպես նաև կարող է որոշակի էլեկտրամագնիսական պաշտպանիչ դեր կատարել: Սովորաբար օգտագործվում են մետաղական նյութեր, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը կամ ածխածնային պողպատը: Ածխածնային պողպատե պատյանը ունի ավելի բարձր ամրություն և կոռոզիոն դիմադրություն, և կարող է հարմարվել տարբեր փորձարկման միջավայրերին:
- Կառուցվածքային նախագծում. Կեղևի կառուցվածքային նախագծումը պետք է հաշվի առնի տեղադրման հարմարավետությունը և ջերմության ցրումը: Սովորաբար կան ամրացման անցքեր կամ ճեղքեր՝ էլեկտրոմագնիսը ստեղնաշարի փորձարկիչի համապատասխան դիրքում ամրացնելու համար: Միևնույն ժամանակ, կեղևը կարող է նախագծվել ջերմության ցրման թևիկներով կամ օդափոխման անցքերով՝ աշխատանքի ընթացքում կծիկի կողմից առաջացող ջերմության ցրումը հեշտացնելու և գերտաքացման պատճառով էլեկտրամագնիսի վնասումը կանխելու համար:
Մաս 3. Ստեղնաշարի ստուգիչ սարքի սոլենոիդի աշխատանքը հիմնականում հիմնված է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքի վրա։
3.1. Հիմնական էլեկտրամագնիսական սկզբունքը
Երբ հոսանքն անցնում է սոլենոիդի սոլենոիդային կծիկով, Ամպերի օրենքի համաձայն (որը կոչվում է նաև աջ պտուտակի օրենք), էլեկտրամագնիսի շուրջը կառաջանա մագնիսական դաշտ։ Եթե սոլենոիդային կծիկը փաթաթվի երկաթե միջուկի շուրջը, քանի որ երկաթե միջուկը փափուկ մագնիսական նյութ է՝ բարձր մագնիսական թափանցելիությամբ, մագնիսական դաշտի գծերը կկենտրոնանան երկաթե միջուկի ներսում և շուրջը, ինչը կհանգեցնի երկաթե միջուկի մագնիսացմանը։ Այս պահին երկաթե միջուկը նման է ուժեղ մագնիսի՝ առաջացնելով ուժեղ մագնիսական դաշտ։
3.2. Օրինակ՝ պարզ խողովակաձև սոլենոիդ վերցնելով, երբ հոսանքը հոսում է սոլենոիդի կծիկի մի ծայրով, աջ ձեռքի պտուտակի կանոնի համաձայն, կծիկը բռնեք չորս մատներով՝ ուղղված հոսանքի ուղղությամբ, և բթամատի ցույց տված ուղղությունը մագնիսական դաշտի հյուսիսային բևեռն է: Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը կապված է հոսանքի չափի և կծիկի պտույտների քանակի հետ: Կապը կարելի է նկարագրել Բիո-Սավարի օրենքով: Որոշակի չափով, որքան մեծ է հոսանքը և որքան շատ պտույտներ, այնքան մեծ է մագնիսական դաշտի ուժգնությունը:
3.3 Ստեղնաշարի ստեղների կառավարման գործընթացը
3.3.1. Ստեղնաշարի ստուգիչ սարքում, երբ ստեղնաշարի ստուգիչ սարքի սոլենոիդը միացված է, առաջանում է մագնիսական դաշտ, որը կձգում է ստեղնաշարի ստեղների մետաղական մասերը (օրինակ՝ ստեղնի լիսեռը կամ մետաղական բեկորը և այլն): Մեխանիկական ստեղնաշարերի դեպքում ստեղնի լիսեռը սովորաբար պարունակում է մետաղական մասեր, և էլեկտրամագնիսի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտը կձգում է լիսեռը՝ այն դեպի ներքև շարժելու համար, այդպիսով մոդելավորելով սեղմված ստեղնի գործողությունը:
3.3.2. Որպես օրինակ վերցնելով սովորական կապույտ առանցքի մեխանիկական ստեղնաշարը, էլեկտրամագնիսի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտի ուժը ազդում է կապույտ առանցքի մետաղական մասի վրա՝ հաղթահարելով առանցքի առաձգական ուժը և շփումը, ստիպելով առանցքը շարժվել դեպի ներքև, ակտիվացնելով ստեղնաշարի ներսում գտնվող շղթան և առաջացնելով ստեղների սեղմման ազդանշան: Երբ էլեկտրամագնիսն անջատվում է, մագնիսական դաշտը անհետանում է, և ստեղների առանցքը վերադառնում է իր սկզբնական դիրքին՝ իր սեփական առաձգական ուժի (օրինակ՝ զսպանակի առաձգական ուժի) ազդեցությամբ, ընդօրինակելով ստեղնը բաց թողնելու գործողությունը:
3.3.3 Ազդանշանի կառավարման և փորձարկման գործընթաց
- Ստեղնաշարի փորձարկիչի կառավարման համակարգը կարգավորում է էլեկտրամագնիսի միացման և անջատման ժամանակը` ստեղների տարբեր աշխատանքային ռեժիմներ, ինչպիսիք են կարճ սեղմումը, երկար սեղմումը և այլն, մոդելավորելու համար: Ստեղնաշարի ստեղների գործառույթը կարելի է ստուգել՝ պարզելով, թե արդյոք ստեղնաշարը կարող է ճիշտ էլեկտրական ազդանշաններ ստեղծել (ստեղնաշարի սխեմայի և ինտերֆեյսի միջոցով) այս սիմուլյացված ստեղների գործողությունների ժամանակ: