УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАГРУЗКИ НА ВАЛИКИ ВЫТЯЖНОГО ПРИБОРА ТЕКСТИЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК D01H5/46 

Изобретение относится к устройствам для определения технологических параметров машин текстильной промышленности, а именно к устройствам для контроля нагрузки на велики вытяжного прибора ленточных и им подобных машин.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для измерения нагрузки на велики вытяжного прибора ИНВП-М3, в котором на плоских срезах концевых участков контрольного валика наклеены тензорезисторы, подключенные к тензометрическому усилителю, регулятору нуля, регулятору калибровки. Прогиб оси контрольного валика, пропорциональный приложенной нагрузке, вызывает изменение сопротивления тензорезисторов, сигнал с которых регистрируется изме- рительным прибором. Регулятором калибровки устанавливают определенную чувствительность тензорезисторов, что обеспечивает отсчет величины нагрузки непосредственно по шкале прибора, градуированного в единицах силы.

Однако конструкция такого устройства не обеспечивает достаточной точности измерения в связи с тем, что предусмотренные для различных линий зажима сменные втулки при их установке требуют дополнительных операций калибровки, внося тем самым дополнительную погрешность в точность измерения. Выполнение средней части контрольного валика с эластичным покрытием приводит к уменьшению надежности работы в связи с износом материала эластичного покрытия в процессе многократных нагружений контрольного валика, что влияет также на точность измерений.

В основу изобретения поставлена задача создания такого устройства для контроля нагрузки на валики вытяжного прибора текстильной машины, в котором конструктивное выполнение контрольного валика и датчиков повысило бы точность измерения и надежность работы устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля нагрузки на валики вытяжного прибора, содержащем контрольный валик, имеющий среднюю часть и концевые участки, на плоских срезах которых установлены датчики, подключенные к измерительному прибору, средняя часть и концевые участки контрольного валика выполнены из однородного материала, при этом нагружаемая поверхность датчиков снабжена имитатором эластичного покрытия нажимного валика вытяжного прибора.

Выполнение контрольного валика из однородного материала и использование в датчике эластичной прокладки исключает помехи при измерениях от дополнительных соединений в конструкции валика и имитирует физико-механическую модель эластичного покрытия нажимного валика, что довольно точно воспроизводит нагрузки в вытяжном приборе и предохраняет чувствительный элемент от повреждений.

В соответствии с одним из вариантов выполнения устройства датчики закреплены на плоских срезах концевых участков контрольного валика посредством разъемных соединений. Это позволяет использовать датчики при измерении нагрузки на различных линиях зажима в вытяжном приборе и выполнить устройство для контроля нагрузки более компактным.

В другом варианте средняя часть контрольного валика выполнена в виде планки и сегментообразного элемента, жестко соединенных между собой с возможностью смены последнего. Такое выполнение контрольного валика способствует унификации конструкции при измерении нагрузки на различных линиях зажима вытяжного прибора.

Жесткое соединение основания корпуса датчика с чувствительным элементом, поверхность которого в корпусе датчика сопряжена с имитатором эластичного покрытия, обеспечивает безлюфтовое соединение деталей, передающих и воспринимающих нагрузку в датчике, что повышает точность измерений. Сопряжение поверхности чувствительного элемента с имитатором эластичного покрытия предохраняет чувствительный элемент от повреждений при ударах, что позволяет использовать кристаллические системы в чувствительном элементе, изготовленные по современной технологии.

Выполнение имитатора эластичного покрытия в виде эластичной прокладки, совмещенной с направителем нагрузки, установленным в отверстии корпуса с возможностью перемещения, обеспечивает необходимое распределение нагрузки на чувствительный элемент.

Выполнение основания чувствительного элемента из материала с низким коэффициентом линейного расширения и закрепление на нем кристаллической мембраны с сформированным на ней тензометрическим мостом, расположенным в зоне, подвергающейся механической деформации, а также выполнение мембраны из материала с заданной геометрической правильностью кристаллической решетки позволяет значительно уменьшить габариты датчика и, кроме того, повысить надежность и стабильность его работы при изменении температуры окружающей среды.

Таким образом устройство для контроля нагрузки соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения контрольного валика; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - структурная схема одного измерительного канала.

Устройство содержит контрольный валик 1, взаимодействующий с цилиндром 2 вытяжного прибора по линии зажима волокнистого продукта. Контрольный валик 1 представляет собой цельнометаллический стержень и имеет среднюю часть 3 и концевые участки 4, посредством которых он установлен в направляющих 5 корпуса вытяжного прибора. На концевых участках 4 выполнены плоские срезы, на которых установлены датчики 6. Жесткая фиксация датчиков 6 на концевых участках контрольного валика осуществлена посредством штифтов 7 и резьбового соединения 8.

Датчик 6 содержит основание 9, корпус 10, в котором размещен чувствительный элемент, на основании 11 которого закреплена кристаллическая мембрана 12. Основание 11 чувствительного элемента выполнено из материала с низким коэффициентом линейного расширения, например, из кремния. Поверхность мембраны 12 сопряжена с упругоэластичной прокладкой 13, совмещенной с поверхностью направителя нагрузки 14, установленного в отверстии корпуса 10 с возможностью перемещения. Основание 9 датчика жестко соединено с основанием 11 чувствительного элемента посредством термостабильного соединения, например ситалл-цемента, имеющего высокие механические свойства. На мембране 12, выполненной из материала с заданной геометрической правильностью кристаллической решетки, например, из кремния и сплава ковара по интегральной технологии, в зоне, подвергающейся механической деформации, расположены тензорезисторы 15 - 18, включенные в схему измерительного моста (фиг. 5). Нагрузка на датчик 6 осуществляется штоком 19 механизма нагрузки вытяжного прибора.

Для использования контрольного валика 1 на различных линиях зажима вытяжного прибора средняя часть выполнена из планки 20, которая является телом валика, и сегментообразного элемента 21, жестко соединенных посредством резьбового соединения 22. Радиус сегментообразного элемента (фиг. 4) соответствует половине диаметра нажимного валика контролируемой линии зажима.

Измерительный канал устройства (фиг. 5) от каждого датчика 4 содержит измерительный мост из четырех тензорезисторов 15 - 18, дифференциальный усилитель 23 разности потенциалов на выходе моста, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя 24, соединенного с блоком 25 индикации. Питание измерительного канала осуществляется от стабилизатора 26 тока.

Устройство работает следующим образом.

Нагрузка от штока 19 механизма нагрузки вытяжного прибора передается через направитель 14 и упругоэластичную прокладку 13 на поверхность кристаллической мембраны 12. За счет пластической деформации прокладки 13 нагрузка распространяется равномерно по всей поверхности мембраны 12, в результате чего кристаллическая решетка мембраны деформируется. Тензометрический мост, сформированный на мембране, воспринимает изменение структуры кристаллической решетки в зонах, подверженных деформации.

Полученная разность электрических сопротивлений тензорезисторов 15 - 18 вызывает изменение выходного сигнала моста, который усиливается дифференциальным усилителем 23 и подается на аналого-цифровой преобразователь 24. Численное значение нагрузки регистрируется индикатором нагрузки 25.

Изобретение позволяет повысить точность измерения путем исключения помех за счет выполнения контрольного валика из однородного материала. Надежность работы обеспечивается конструктивным выполнением датчика, способствующим его стабильной работе.

Использование: для контроля нагрузки вытяжных приборов. Сущность изобретения: устройство содержит контрольный валик, выполненный из однородного материала, на концевых участках которого установлены датчики. В корпусе 10 датчика размещен чувствительный элемент, на основании 11 которого установлена кристаллическая мембрана 12, сопряженная с упругоэластичной прокладкой 13. Нагрузка от штока 19 через направитель 14, прокладку 13 равномерно распространяется по всей поверхности мембран 12, на которой расположены тензорезисторы измерительного моста. Полученный сигнал с тензорезисторов поступает в усилитель, преобразователь и регистрируется индикатором нагрузки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАГРУЗКИ НА ВАЛИКИ ВЫТЯЖНОГО ПРИБОРА ТЕКСТИЛЬНОЙ МАШИНЫ, содержащее контрольный валик, имеющий среднюю часть и концевые участки, датчики нагрузки, установленные на плоских срезах концевых участков валика и подключенные к измерительному прибору, отличающееся тем, что средняя часть и концевые участки контрольного валика выполнены из однородного материала, а датчики снабжены имитаторами эластичного покрытия нажимного валика вытяжного прибора, размещенными со стороны приложения нагрузки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики установлены на концевых участках валика посредством разъемных соединений. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средняя часть контрольного валика выполнена в виде планки и съемного сегментообразного элемента, размещенного со стороны цилиндра вытяжного прибора. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик имеет корпус и прикрепленное к нему основание, жестко соединенное с чувствительным элементом датчика, а имитатор эластичного покрытия сопряжен с поверхностью чувствительного элемента. 5. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что имитатор эластичного покрытия выполнен в виде эластичной прокладки, датчик имеет направитель нагрузки, размещенный свободно в отверстии корпуса, при этом эластичная прокладка совмещена с направителем нагрузки. 6. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что чувствительный элемент датчика нагрузки состоит из основания, выполненного из материала с низким коэффициентом линейного расширения, мембраны, закрепленной на основании, и тензометрического моста, сформированного на мембране и размещенного в зоне приложения нагрузки, при этом мембрана выполнена из материала с заданной геометрической правильностью кристаллической решетки.