Устройство для определения величины и характера изменения нагрузки в зоне контакта движущейся нити с нитепроводником Советский патент 1992 года по МПК G01L5/10 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике текстильной промышленности, в частности - к прядильно-крутильному производству, и может быть использовано для определения силового взаимодействия между нитью и нителроводником.

Известно устройство для определения силы взаимодействия нити с нитепроводни- ком, содержащее упругий элемент, соединяющий нитепроводник с держателем, и размещенные на упругом элементе тензоп- реобразователи, подключенные к регистрирующей аппаратуре. Технологические возможности этого устройства весьма ограничены, т.к. оно обеспечивает измерение только одной компоненты силы взаимодействия и только статическую составляющую нагрузки, поскольку измерительная система

обладает невысокой жесткостью и практически не успевает реагировать на динамическую составляющую (т.е. характер изменения) нагрузки.

Известно выбранное за прототип устройство, содержащее сменное кольцо, размещенное по направлению движения нити в отверстии нитепроводника, установленный на держателе и охватывающий кольцо кольцевой датчик с двумя основаниями, одно из которых связано со сменным кольцом, а другое - с держателем, и тензопреобразо- ватели, размещенные на упругих элементах и подключенные к регистрирующей аппаратуре. При этом кольцевой Датчик выполнен с пьезоэлектрическим преобразователем и обеспечивает регистрацию переменной составляющей нагрузки (только одной ее ком- поненты), упругий элемент с

vj v|

О xj 00 00

тензопреобразователями установлен между нитепроводником и держателем и обеспечивает измерение одной компоненты статической составляющей нагрузки, а си- лопередача этой нагрузки обеспечена через направляющие, в которых имеются потери на трение, т.е. измерения осуществляются с потерей точности. Таким образом, одним из недостатков известного устройства 2 явля- етс;я с| а вуительно низкая точность измерений. Кроме того, это устройство не обеспечивает возможности определения величины и характера изменения полной, пространственно ориентированной и изменяющей эту ориентацию при движении нити нагрузку.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства за счет возможности определения полной пространственно ориентированной нагрузки и увеличение точности.

Это достигается тем, что в устройстве для определения величины и характера изменения нагрузки в зоне контакта движущейся нити с нитепроводником, содержащем сменное кольцо, размещенное по направлению движения нити в отверстии нитепроеодника, установленный на держателе и охватывающий указанное кольцо кольцевой датчик с двумя основаниями, одно из которых связано со сменным кольцом, а другое - с держателем, и тензопреобразо- ватели, размещенные на упругих элементах и подключенные к регистрирующей аппаратуре, кольцевой датчик выполнен в виде размещенных между основаниями шести пар с тензопреобразователями упругих элементов, параллельных в каждой паре, и двух пар продольных жестких балок, при этом четыре пары упругих элементов расположены равномерно симметрично и перпендикулярно продольной оси по дугам окружности и соединены между собой в кольцо продольными жесткими балками, а две пары упругих элементов установлены симметрично вдоль продольной оси снаружи жестких продольных балок и жестко соединены концами одной пары с прилежащей парой жестких продольных балок и с основанием, связанным с держателем, -а концами другой пары - с прилежащей парой жестких продольных балок и с основанием, связанным со сменным кольцом, причем тензопреобразовате- ли размещены над выполненными на упругих элементах поперечными цилиндрическими подрезами.

Существо предложения поясняется на фиг. 1-7, на которых показаны общий вид устройства (фиг. 1),его разрезы (фиг. 2-4) и

электрические схемы соединения тензопре- образователей (фиг. 5-7).

Разработанное устройство содержит сменное кольцо 1, ориентированное по направлению Oz движения нити 2 и соосно установленное на кольцевом основании 3. Другое кольцевое основание 4 установлено на держателе 5 (посредством которого ни- тепроводник, составленный из элементов 1,

0 3, 4, соединен с корпусом крутильной машины). С каждым из оснований 3 или 4 соединена пара упругих элементов б или 7, параллельных между собой (в каждой паре) и размещенных симметрично вдоль про5 дольной оси OZ (соответственно в плоскостях xOZ или yOZ). Другим концом пары продольных упругих элементов прикреплены к парам размещенных под ними жестких балок 8 или 9, которые в двух поперечных

0 плоскостях, разнесенных по оси OZ, соединены между собой четырьмя парами (параллельных в каждой паре поперечных упругих дугообразных элементов 10, которые (вместе с балками 8, 9) образуют кольцо в попе5 речном сечении. На упругих элементах 6, 7, 10 с внутренней стороны у мест их соединения с жесткими балками или основаниями выполнены поперечные цилиндрические подрезы 11, напротив которых размещены

0 тензопреобрззователи Ri, соединенные в мостовые измерительные схемы (в соответствии с фиг. 5-7), которые электрически подключены к регистрирующей аппаратуре (на чертежах не показана).

5 Работа устройства осуществляется следующим образом. Контролируемая нить 2. проведенная через отверстие кольца 1 при работе крутильной машины, скользит по внутренней поверхности кольца (в продоль0 ном - по ходу нити, и окружном направлениях - по направлению вращения веретена). При этом в местах контакта с кольцом нить оказывает на него силовое воздействие в продольном - сила Z (по оси 02) и попереч5 ном - радиальном направлениях (причем радиальное воздействие эквивалентно воздействию по осям Ох и Оу с меняющимися - в зависимости от окружного положения нити относительно кольца, - величинами со0 ответствующих компонент X и Y). Пропорционально величинам компонент сил X, Y и Z происходит изгиб упругих элементов 6, 7 и 10 (преимущественно в местах подрезов 11) и соответствующее сжатие - растяжение

5 тензопреобразователей Ri, вызывающее появление пропорциональных электрических сигналов в измерительных диагоналях мостовых схем фиг. 5-7, которые фиксируются на регистрирующей аппаратуре. Полученные зависимости изменения величин

компонент X, Y, Z от времени позволяют судить о величине, направлении, точке приложения и изменениях во времени нагрузки в .зоне контакта движущейся по сложной траектории нити с нитепроводником.

Конструктивные особенности предложенного технического решения по сравнению с известным (базовым образцом 2 обеспечивают следующие преимущества:

-повышение эффективности устройст- ва за счет регистрации одновременнно трех компонент нагрузки, позволяющей определять пространственно ориентированную и изменяющую эту ориентацию нагрузку, при этом выполнение датчика в виде компакт- ной жесткой (за счет использования пар упругих элементов, соединенных в упругие параллелограммные системы, и выполнения этих элементов в виде жестких балок с локальными подрезами) компоновки обес- печивает высокую собственную частоту из- мерительной системы, позволяющую исследовать характер изменения нагрузки; оценки показывают, что собственная частота такого типа датчиков может составлять до 500 Гц, это позволяет исследовать динамические процессы с удовлетворительной точностью на крутильных машинах с частотой вращения веретена до 1000 об/мин;

-повышение точности измерений кон- тактных нагрузок за счет отсутствия промежуточных элементов и потерь на трение.

Формула изобретения Устройство для определения величины и характера изменения нагрузки в зоне кон- такта движущейся нити с нитепроводником, содержащее сменное кольцо, размещенное

по направлению движения нити в отверстии нитепроводника, установленный на держателе и охватывающий сменное кольцо кольцевой датчик с двумя основаниями, одно из которых связано со сменным кольцом, а другое - с держателем, и тензопреобразова- тели, размещенные на упругих элементах и подключенные к регистрирующей аппаратуре, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства за счет возможности определения полной пространственно ориентированной нагрузки и увеличения точности, кольцевой датчик выполнен в виде размещенных между основаниями шести пар с тензопреобразо- вателями упругих элементов, параллельных в каждой паре, и двух пар продольных жестких балок, при этом четыре пары упругих элементов расположены равномерно симметрично и перпендикулярно продольной оси по дугам окружности и соединены между собой в кольцо продольными жесткими балками, а две пары упругих элементов установлены симметрично вдоль продольной оси снаружи жестких продольных балок и жестко соединены концами одной пары с прилежащей парой жестких продольных балок и основанием, связанным с держателем, а концами другой пары - с прилежащей парой жестких продольных балок и с основанием, связанным со сменным кольцом, причем тензопреобразователи размещены над выполненными на упругих элементах поперечными цилиндрическими подрезами.

Сущность изобретения: устройство содержит сменное кольцо, ориентированное по движению нити Установленный на держателе кольцевой датчик, одно основание которого связано со сменным кольцом, а другое - с держателем. Кольцевой датчик выполнен в виде размещенных между основаниями шести пар параллельных в каждой паре упругих элементов с тензопреобразо- вателями и двух пар продольных жестких балок Четыре пары упругих элементов соединены в кольцо продольными жесткими балками, а две пары установлены симметрично вдоль продольной оси снаружи жестких продольных балок и жестко соединены концами одной пары с прилежащей парой жестких продольных балок и основанием, связанным с держателем, а концами другой пары - с прилежащей парой жестких продольных балок и основанием,связанным со сменным кольцом. 7 ил. w Ј

J

Фиг.1

5-6

Ю

,

Ю

6

Ю

Ч V

+

Фиг.З

;;

;/

;;

/;

Ф&4

/9 w

КЗ/УГч

VvJ/KK

j#4/w

Фиг.5

т

R2

т

КЗ

Кб

Фие.6

88

HI

Фиг. 7