СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ РУЛОНА ИЗ СТЕБЛЕЙ ЛУБЯНЫХ КУЛЬТУР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к области определения плотности материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве и на льнозаводах первичной переработки льносырья для определения параметров рулонов, сформированных из стеблей лубяных культур.

Известен способ определения плотности тела путем деления числовых значений массы тела на его объем. Однако такой способ малопроизводительный и трудоемкий при большой массе тел (200-400 кг). Кроме этого, таким способом не определить распределение плотности по объему неоднородного тела.

Существует способ определения плотности тел по скорости распространения звуковых волн, проходящих через вещество и сравнение результатов измерения с эталонными значениями (1). Указанным способом можно также определить только среднюю плотность материала (вещества) тела и отсутствует возможность измерения локальной плотности (плотности в конкретной точке тела по его объему) в телах с различной концентрацией материала по их объему, например в рулонах в направлении от сердцевины к периферии. Этот недостаток не позволяет с помощью данного способа настроить прессующую систему рулонного пресс-подборщика (например ПРП-1,6) (2) для формирования рулонов из стеблей льняной тресты повышенной влажности с равномерным распределением плотности в направлении от сердцевины к периферии, предназначенных для искусственной сушки льняной тресты в рулонах на сушильных установках с подводом теплоносителя со стороны комлевой поверхности рулона (3). Аналогично с помощью данного способа не представляется возможным настроить прессующую систему рулонного пресс-подборщика для льняной соломы в рулонах, предназначенных для промышленного приготовления (в мочильных баках) льнотресты в рулонах, когда сердцевина рулона должна быть менее плотной в сравнении с периферией. Последний момент важен для однородности вымочки соломы.

Прототипом заявляемому техническому решению является способ определении плотности материала в рулоне в плоскости его диаметрального сечения в направлении от периферии к сердцевине, по силе сопротивления внедрению в этой плоскости щупа в рулон, сравнению результатов измерения с эталонными значениями и по результатам сравнения определению плотности (4). Устройство для осуществления способа содержит последовательно соединенные датчик сопротивления, усилитель и индикатор.

Недостатком этого способа является низкая точность измерения плотности рулона, которая обусловлена значительной зависимостью результатов измерения от скорости движения щупа. Скорость движения щупа изменяется вследствие упругой деформации звеньев привода, буксования электродвигателя, возникающих при резком изменении плотности материала в рулоне из-за неоднородности подбираемой ленты стеблей (толстая, тонкая, пропуск ленты и т.п.), изменения сил трения наконечника щупа о стебли по причине изменения влажности стеблей в слоях рулона (верх подбираемой ленты менее влажный, чем низ, или наоборот).

Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеотмеченных недостатков известного, и от его использования может быть получен следующий технический результат: повышение точности измерений. Указанный технический результат достигается за счет того, что измеряют силу сопротивления внедрению щупа в рулон в плоскости его диаметрального сечения в направлении от периферии к сердцевине и скорость движения щупа, сравнивают полученные результаты с эталонными значениями и по результатам сравнения определяют плотность рулона, устройство снабжено каналом для измерения скорости движения щупа, содержащим соединенные последовательно датчик скорости, усилитель и преобразователь частоты в напряжение, причем выход усилителя канала измерения силы сопротивления внедрению щупа и выход преобразователя частоты в напряжение подключены к индикатору через делитель напряжения.

На фигуре 1 изображено устройство для определения плотности рулона и структурная схема устройства, поясняющие сущность изобретения, на фигуре 2 - пример конкретного осуществления объекта изобретения.

Снабжение устройства каналом для измерения скорости движения щупа и делителем напряжения незначительно усложняет конструкцию в сравнении с прототипом, в то же время позволяет повысить точность измерений плотности.

Устройство для осуществления способа (фигура 1) состоит из наконечника 1 с датчиком силы 2, закрепленного в трубчатой рейке 3, приводимой в движение по направляющим 4 и 5 зубчатым колесом 6, соединенным с приводом, который для упрощения рисунка не показан. Устройство может быть стационарным и передвижным.

Канал для измерения силы сопротивления внедрению щупа в рулон образован соединенными последовательно датчиком силы (например, пьезоэлектрическим) 2, усилителем 7, делителем напряжения 8 и индикатором 9. Канал для измерения скорости движения щупа образован последовательно соединенными индуктивным датчиком частоты 10, установленным чувствительной поверхностью к зубьям рейки в плоскости вращения зубчатого колеса 6, усилителем 11 и преобразователем частоты в напряжение 12, выход которого подключен к делителю напряжения 8.

Устройство работает следующим образом. При вращении зубчатого колеса 6 трубчатая рейка 3 движется по направляющим 4 и 5. Вращение трубчатой рейки 3 в направляющих 4 исключается за счет соответствующих форм направляющих и сечения рейки (например, квадратный профиль рейки и квадратное отверстие в направляющих). Прогиб рейки 3 и выход колеса 6 из зацепления с зубьями рейки предотвращает направляющий элемент 5, который является упором и расположен напротив зубчатого колеса с противоположной стороны рейки 3. Наконечник 1 с датчиком силы 2 внедряется в рулон 13 по линии, проходящей через ось рулона в положении рулона, изображенном на фигуре 1. Упор 14 является препятствием для перекатывания или смещения рулона.

Сигнал с датчика силы 2 усиливается усилителем 7 и поступает на вход делителя напряжения 8. При взаимодействии индуктивного датчика частоты 10 с зубьями рейки 3 вырабатываются сигналы, которые усиливаются усилителем 11 и поступают на вход преобразователя частоты в напряжение 12. С выхода преобразователя 12 сигнал в виде напряжения подается на второй вход делителя напряжения 8. Усиление сигналов произведено так, что сигнал канала измерения силы сопротивления внедрению щупа всегда больше сигнала канала измерения скорости движения щупа. В делителе напряжения 8 происходит деление напряжений сигналов. Измеренное значение результатов деления отмечается индикатором 9.

На фигуре 2а приведены копии осциллограмм изменения силы F (в вольтах) сопротивления внедрению щупа в рулон по его диаметральному сечению D) (в метрах) в направлении от периферии к сердцевине при разных скоростях движения щупа: 1-0,5 м/с; 2-1,0 м/с; 3-1,5 м/с.

На фигуре 2в приведены копии осциллограмм изменения относительной величины - отношения величины силы сопротивления внедрению щупа в рулон по его сечению D в направлении от периферии к сердцевине к величине скорости движения щупа при тех же различных скоростях движении щупа.

Из приведенных зависимостей очевидна разница в показателях плотности, подтверждающей преимущественное отличие заявляемого объекта изобретения.

При сравнении заявляемого и противопоставляемого способа фактическое распределение плотности в рулоне из стеблей льняной тресты определялось послойно по мере разматывания рулона. Слои в рулоне разделялись шпагатом, закладываемым в рулон вместе с льнотрестой в процессе прессования рулона. При разматывании рулона измерялась длина окружности рулона после снятия каждого слоя стеблей. Из слоя стеблей вырезался участок слоя стеблей длиной 200 мм симметрично линии прохождения щупа. Путем взвешивания определялась масса вырезанных стеблей, а по вычисленным диаметрам и известной высоте вырезанного участка слоя проводилось вычисление вырезанного объема стеблей из каждого слоя рулона. Плотность определялась как частное от деления массы на объем. В результате проверки было установлено, что относительная ошибка заявляемого способа определения плотности не превышает 4,5%, что меньше ошибки измерения плотности противопоставляемым способом почти на 2%.

Источники информации

1. Глыбкин И.П. Автоматические плотномеры. К., 1965, с.612

2. Колесников Ю.А., Сапунков А.П. Пособие машиниста пресс-подборщика, - М.: Агропромиздат, 1985, 127 с.

3. Любарский В., Йонушасс 3., Микяленис С. Установка для сушки сырья «Лен и конопля», 1987, №5, с.37.

4. Особов В.И., Васильев Г.К, Сеноуборочные машины и комплексы. - М. Машиностроение, 1983, с.284.

Использование: изобретение относится к области определения плотности материалов, в частности льна, и может быть использовано в сельском хозяйстве и на льнозаводах первичной переработки льносырья для определения параметров рулонов, сформированных из стеблей лубяных культур. Сущность изобретения: измеряют силу сопротивления внедрению щупа в рулон в плоскости его диаметрального сечения в направлении от периферии к сердцевине и скорость движения щупа, сравнивают полученные результаты с эталонными значениями и по результатам сравнения определяют плотность рулона. При этом устройство снабжено каналом для измерения скорости движения щупа, содержащим соединенные последовательно датчик скорости, усилитель и преобразователь частоты в напряжение. Причем выход усилителя канала измерения силы сопротивления внедрению щупа и выход преобразователя частоты в напряжение подключены к индикатору через делитель напряжения. В результате проверки было установлено, что относительная ошибка заявляемого способа определения плотности не превышает 4,5%, что меньше ошибки измерения плотности противопоставляемым способом почти на 2%. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения плотности рулона из стеблей лубяных культур, заключающийся в измерении силы сопротивления внедрению щупа в рулон в плоскости его диаметрального сечения в направлении от периферии к сердцевине, отличающийся тем, что измеряют силу сопротивления внедрению щупа в рулон в плоскости его диаметрального сечения в направлении от периферии к сердцевине и скорость движения щупа, сравнивают полученные результаты с эталонными значениями и по результатам сравнения определяют плотность рулона.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, имеющее измерительный канал, содержащий последовательно соединенные датчик силы, усилитель и индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено каналом для измерения скорости движения щупа, содержащим соединенные последовательно датчик скорости, усилитель и преобразователь частоты в напряжение, причем выход усилителя канала измерения силы сопротивления внедрению щупа в рулон и выход преобразователя частоты в напряжение подключены к индикатору через делитель напряжения.