Устройство для определения натяжения и коэффициента тангенциального сопротивления нити Советский патент 1992 года по МПК G01L5/10 G01L5/04 

Изобретение отосится к методам и средствам изучения свойств взаимодействующих поверхностей и контролю параметров движения нити в процессах ее производства и переработки.

Подавляющее большинство способов определения коэффициента тангенциального сопротивления/г в разнообразных конструктивных оформлениях основано на методе блока, суть которого заключается в следующем.

Цилиндр с заданной поверхностью трения охватывают используемой нитью под углом а. Относительное перемещение поверхностей создают или вращением цилиндра, или движением нити При заданном или измеренном натяжении входящей ветви-нити ТВх и измеренном натяжении выходящей ветви-нити Твых, коэффициент /v определяют из соотношения

Твых./ТВх е/т.

При неподвижной нити и вращающемся цилиндре решения по заданию Твх (например, подвешенным грузом) и измерению Твых. технически доступные и точные, но в месте контакта поверхность испытуемой ни ти меняется в процессе измерения, а его результат оказывается неприемлемым. Физический процесс трения и его параметры адекватны действительному процессу при движении нити, а не цилиндра. Поэтому известны ряд устройств, в которых метод блока осуществлен путем измерения ТВх и ТВых например, измерители натяжения нити фирмы Танзитрон с тремя нитепроводниками, применяются в приборе формы Ротшильд для определения фрикционных свойств нити.

Измерители натяжения нити с любым числом вращающихся или неврзщающихся нитепроводников содержат измерительный нитепроводник, оснащенный преобразователем давления с плоским упругим чувствительным элементом, к которому приложена равнодействующая натяжения нити. Причем предпочтение отдается невращающимсл

с

-ч о о

о

4

ся нитопроводникам, а поскольку равнодействующая приложена под углом к нейтральной плоскости упругого элемента, величина которого определяется фрикционными свойствами нити, т.е. коэффциентом fi , то истинное натяжение нити Т0 по равнодействующей силе измеряется с погрешностью.

За прототип принято устройство для определения натяжения и тангенциального сопротивления движения нити, в котором совмещены операции измерения обоих параметров. Оно содержит чувствительный элемент в виде двух различных по высоте упругих пластин с тензодатчиками и датчик нормального давления. Упругие пластины сверху соединены оправой - телом трения, а снизу закреплены на датчике нормального давления, который вместе с тензодатчиками электрически связан с усилителем, подключенным одним каналом к регистрирующему приспособлению, а другим - к блоку деления, выход которого, как и другой канал усилителя, соединен с регистрирующим приспособлением.

Равнодействующая сила натяжений ветвей нити направлена перпендикулярно пластинам, под действием которой они изгибаются, пропорциональна тангенциальному сопротивлению нити. Нормальное давление нити на поверхность тела трения, пропорционально натяжению и передается вдоль пластин датчику давления. Таким образом измеряются и регистрируются два параметра: натяжение и тангенциальное сопротивление нити.

Конструкция прототипа сложная. К то- мув же она не обеспечивает условия перпендикулярности равнодействующей силы натяжений ветвей нити упругим пластинам с тензодатчикзми. В частных случаях это условие может быть выполнено при изменении направляющих углов ветвей нити и угла охвата тела трения нитью. Но указаний по этому поводу в описании прототипа нет. В связи с этим ожидать высокой точности измерения параметров и работоспособности устройства не приходится,

Целью изобретения является повышение томности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения натяжения и коэффициента тангенциального сопротивления нити, содержащем закрепленные в корпусе нитепроводники, тело трения, упругий чувствительный элемент с тензодатчи- ком и регистрирующее приспособление, в него введены вычислительный блок и поворотное приспособление с двухпозицион- ным переключателем, связанным своими выходами с соответствующими входами вычислительного блока, выход которого связан с регистрирующим приспособлением. при этом нитепроводники размещены в вершинах при основании равнобедренного

треугольника, а тело трения находится в вершине, образованной боковыми сторонами треугольника, и выполнено в виде цилиндрической насадки, связанной с упругим чувствительным элементом, закрепленным

посредством поворотного приспособления на задней стенке корпуса с возможностью поворота вокруг продольной оси на угол 90°. при этом двухпозиционный переключатель выполнен с возможностью контакта с тензадатчиком.

Положительный эффект, заключающийся в повышении точности измерений, достигается за счет измерения не равнодействующей натяжения Тр, а ее составляющихТхиТу при определенном положении упругого чувствительного элемента, величину которых при неизменных направляющих углах ветвей нити а и угла охвата нитью тела трения 2 a , используют для

определения коэффициента/г и истинного натяжения Т.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства, на фиг. 2 - схема расположения нитепроводников датчика и

система действующих сил.

На передней стенке 1 корпуса датчика закреплены нитепроводники 2 и 3, первый из которых вращающийся. Задняя стенка корпуса содержит поворотное устройство с

кольцевой направляющей 4 и вкладышем 5, на котором закреплен упругий чувствительный элемент 6, сооско сочлененный со сменной цилиндрической насадкой 7 - телом трения. Элементы 2, 3 и 7 размещены в

вершинах равнобедренного треугольника так, что направляющие углы между сторонами 2,7; 3,7 и основанием 2,3 составляли равные углы а, а угол охвата 2, 7, 3 тела трения - 2 a. На кольцевой направляющей 4 смонтирован двухпозиционный переключатель 8, обеспечивающий в крайних положениях вкладыша электрическое соединение тензо- резистора 9 с одним из двух входов вычислительного блока 10, соединенного с

регистратором 11.

Работа устройства.

Поворотным устройством устанавливают чувствительный элемент 6 в исходное положение (горизонтальное, как указано на

5 фиг. 1). Тензорезистор 9 через переключатель 8 соединен с первым входом блока 10. Заправляют нить 11 в датчик устройства, как показано на схеме, и приводят ее в движение от приводного механизма (не показан). Измеряют нормальную составляющую Ту равнодействующей натяжения Тр, приложенной к телу трения 7. Поворачивают вкладыш 5 вместе с элементом 6 на 90°. При этом переключатель 8 соединяет тензорезистор 9 с другим входом блока 10. Измеряют тангенциальную составляющую Тх. Результаты вычислений параметров Т// по заданным алгоритмам индуцируются индикатором.

Измеритель натяжения нити ПНН-1 производства НПК Текстильприбор оснащен измерительным нитепроводником на базе тензометрического преобразователя С05Б, закрепленного с возможностью поворота на 90°, соединенного с цифровым вольтметром Щ-31. Направляющие углы и угол охвата соответственно были л /6, л/3, (30, 60°).

Опыт проводился на специализированной испытательной установке с грузовым задатчиком натяжения испытуемой нити Т0 10-200 сН при скорости V 20 м/мин.

Определение коэффициента ,ц осуществлено по замерам составляющих натяжения Ту и Тх в соответствии с Формулой

а натяжение по формулам

(е1-04 -1)0,87

у

Т,

0

5

(еш 1 +1)0,5 Полученные значения натяжения нити Т отличались от заданного Т0 в среднем на 2,6%, что является следствием точности определения коэффициента //. Такой показатель точности определения этих параметров является достаточно высоким.

Формула изобретения Устройство для определения натяжения и коэффициента тангенциального сопротивления нити, содержащее закрепленные в корпусе ните про водники, тело трения, упругий чувствительный элемент с тензодатчи- ком и регистрирующее приспособление, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены вычислительный блок и поворотное приспособление с двухпозиционным переключателем, связанным своими выходами с соответствующими входами вычислительного блока, выход которого связан с регистрирующим приспособлением, при этом нитепроводники размещены в вершинах при основании равнобедренного треугольника, а тело трения находится в вершине, образованной равными сторонами треугольника и выполнено в виде цилиндрической насадки, связанной с упругим чувствительным элементом, закрепленным посредством поворотного приспособления на задней стенке корпуса с возможностью поворота вокруг продольной оси на угол 90°, при этом двухпозиционный переключатель выполнен с возможностью контакта с тензо- датчиком.

0

5

0

5

в 4

L/:.

н

J

Использование: относится к методам и средствам изучения свойств взаимодействующих поверхностей и контролю параметров движения нити в процессах ее производства и переработки. Сущность изобретения: устройство содержит закрепленные в корпусе нитепроводники,телотрения. упругий чувствительный элемент с тензо- датчиком, регистрирующее приспособление, вычислительный блок и поворотное приспособление с двувхпозиционным переключателем, связанным своими выходами с соответствующими входами вычислительного блока, выход которого связан с регистрирующим приспособлением.2 ил,

Фиг. /

Т 2