Измеритель натяжения обрабатываемого материала Советский патент 1979 года по МПК G01L5/10 

365 На фиг. I схематически изображен общий вид описываемого измерителя натяжения, разрезанного по оси измерительного ролика с отброшенной опорой и корпусом, . здесь же штри.хпунктиром указаны положания рычагов при измерении натяжения гиб- кях материалов, а буквами f , Y ® « ., 1/1 IR , и Т соответЬтвенно обозначены углы поворота рычагов, изменение угла охвата материалом измерительного ролика, рав нодействую.щая сила и направление вектора натяжения материала. На фиг, 2 изображен вид сверху на измеритель натяжения с разрезанной; вдоль оси симметрии обмоткой с каркасом}|на фиг. о - принципиальная измерительная. 1« «i. , схема измерителя натяжения. Измеритель натяжения содержит изме. рительный ролик 1, который через подтипНИКИ качения опирается на ось 2, выполненную в виде круглого цилиндра из материала, обладающего магнитоупрутим эф- фектом,. закрепленную на опоре 3, которая установлена на корпусе 4. На оси 2 посажены на подшипниках (на чертеже не указаны) дваДвуплечих рычага S и 6, имеющие в нижней части грузовые утол.щения 7 и 8, смещающие и.х центры тяжести TaiC что под действием сипы тяжести ойи стрем5ггся занять вертикальное положение. Грузовое утопшение 8 рычага 6 выполнено в виде копира, профиль 9 которого в за висимости от угла f поворота повторяет кривую третьего порядка вида С.Ч+С,, .в..... + СзЧ/6 ,. где коэффициенты С ;2 С-- безразмерные коэффициенты и опре- деляются путём решения системы уравнения jftnpyroro изгиба материала. На рычаге 6 винтами 10 и 11 укреппен кожух 12 реохорда, состозйоцего из о&мотки 13 (фиг. 3) и подвижного контакта 14. Кожух 12 при помощи крепления 15 изолирован и закреплен на рычаге 5. Кверхним концам рычагов 5 и 6 йри помощи винтов 16 17 крепятся оси 18, 19, которые через подшипники качения (на чертеже на показаны) опираются на пр&. жимвые ролики 20, 21. На ось 2 надета обмотка 22, которая о.хватывает ось 2 по диаметру. Грузовое утол.щение 8, закрепленный . на корпусе 4 магнитопровод 23 с обмот;кой 24 в совокупности представляют со-„ бой компенсатор погрешности, вносимой в результат измерения неплотным прилегвяаем жесткого материала 25 к измерительному ролику 1,

ранстве. 44 Обмотка 13 и подвижной контакт i4 совместно с резисторами 26, 27, 28 соединены между собой по схеме омического моста, питающая диагональ которого пог.ключена к источнику -U постоянного тока, а измерительная диагональ этого мос соединена с масштабным резистором 29. Обмотка 24 совместно с обмоткой ЗО пассивной индуктивности, имеюшей магни-яопровод. 31 и сердечник 32 из ферромагнитного материала, резисторами 33, 34 соединена по схеме индуктивно-омического моста с кольцевым демодулятором для получения постоянного тока, состоя „ „g д, 35, 36, 37, 38, причем „итаюшая диагональ этого моста подсоj, единена на источник и стабилизирован напряжения переменного тока, а и мерительная диагональ - на масштабный резистор 39. Резисторы 29, 39 соединены между собой последовательно так. Что напряжения постоянного тока, возникающие на НИ.Х, между собЛ вычитаются, напряжение от опорного напряжения -U. в зн ающие на.включенном последОва,„ резисторе 40, вычитается этой разницы. j последовательно соединенных резисторов 4О, 29, 39 соединены на вход электронного потенциометра 41, имеющего вал (на чертеже не показан) и дополнительный реохорд, состоящий из обмотки 42 и подвижного контакта 43. Обмотка 42 дополнительного реохорДа намотана таким образом, что в зави- симости. от угла у поворота ее сопротивление изменяется по закону 1/2 (SinV) Обмотка 42 и подвижной контакт 43 реохорда включены в измерительную днагональ индуктивно-омического моста, coi. стоящего из обмотки 22, которая преоб- разует приложенное к оси 2 усилие R (фиг. 1) в изменение индуктивности этой обмотки, обмотки 44 пассивной индуктивности, имеющей сердечник 45 резисторов 46, 47. Для получения сигнала постоянного тока этот мост снабжен кольцевым демодулятором, состоящим из диодов 48, 49, 5О, 51, и его питающая диагональ подсоединена на источник- U стабилизиро ванного напряжения переменного тока. .Включенный в измерительную диагональ моста показывающий прибор 52 служит для определения натяжения, приложенного к материалу 25 (фиг. 1), одпн конец которого не изменяет положение в простИзмерительный ролик 1, рычаги 5, 6, кожух 12 и подвижной контакт 14 реокорда, винты Ю, 11, 16, 17, крепление 15, оси 18, 19, а также прижиМные ролики 20, 21, в своей совокупности со-, ставляют узеп измерения угла J охвата материалом 25 измерительного ролика 1. Измерительный ролик 1, ось 2, обмотка 22 и опора 3 в совокупности представ ляют собой узел измерения усилия, приложенного к ролику 1, Выполнение измерительной части этого узла в виде оси 2, обмотки 22 и опоры 3 позволяет получить полное значение R, приложенного к измерительному ролику 1 независимо от того, под каким углом к оси 2 оно приложено, Изменение индуктивного сопротивления обмотки 22 под действием силы R возникает вследствие того, что законы изменения магнитньгк свойств материала оси 2 . в зависимости от сжатия и р астяжения сильно отличаются друг от друга. Измеритель натяжения работает следующим образом. Под действием сипы тянжести рычаги 5, 6 через оси 18, 19 и прижимные ролики 2О, 21 прижимаются к материалу 25, благодаря чему между ними образуется угол С помоздью закрепленного на рычаге 6 кожуха 12с обмоткой 13 и закрепленного на рычаге 5 подвижного контакта 14 реохорда величина этого угла преобразуется в электрическое сопротивление, что нарушает баланс омического Mocl-а, состоящего из резисторов 26, 27, 28 и на масштабном резисторе 29 возникает напряжение, пропо{ диональное углу ТГ 2. Если измеряемый материал 25 обладает малой жесткостью, то его радиус кривизны меньше радиуса измерительного ролика 1 и он полностью охватывает ролик, поэтому не требуется,введение поправки в результат измерения нат51жения. Поскольку второй конец измеряемого ма- териала 25 не изменяет своего положения в пространстве, то в этом случае рычаг 6, опирается через прижимной ролик 21 на материал 25, занимает по- пожение, показанное на фиг. 1 штрихпунктиром, а электрос.хема компенсатора погрешности в этом положении наст- . роена на нуль. Если жесткость измеряемого материапа 25 такова, что его радиус кривизны больше радиуса ролика 1, то вследствие сопротивления материала 25 изгибу он неплотно прилегает к измерительному ролику 1, что вносит ошибку в результат измерения. Однако увеличение жесткости материала 25 приводит к его вертикальному перемещению в месте касания с установленным на рычаге 6 прижимным роликом 21 и рычаг 6 поворачивается на угол «f , Одновременно с помощью копира рычага 6 и индуктивно-омического моста с кольцевым демодулятором, составленным из обмотки 24, обмотки 30 пассивной индуктивности, резисторов 33, 34 и диодов 35, 36, 37, 38, угол Ч поворота рычага 6 преобразуется на масштабном резисторе 39 в напряжение постоянного тока, пропорционального поправке ((ЧУ2, которую надо внести в результат измерения угла Y 2. Из напряжения, пропорционального величине У/2 на резисторе 29, вычитаются напряжешяс резистора 39, пропорциональные величине (У( Ч)/2, и с резистора 4О, пропорциональные величине (Ajt-45 /2, Поэтому на вход электронного потенциометра 41 подается напряжение, пропорциональное вепичине у-Чо-Чо-с (ЧЯ/2. Элект ронный потенциометр 41 компенсирует эту сумму напряжений, и его вал, на котором имеется дополнительный реохорд. повернется на угол V , пропорциональный величине С -f- V f о Поскольку обмотка 42 выполнена таким образом, что в зависимости от угла ф поворота вала потенциометра 41, ее сопротивление изменяется по закону i/(2sinH)) , то величина сопротивления между контактам обмотки и подвижным контактом 43 будет пропорциональна веши- ине.1/ zein - °-;°- . Сопротивле ше между обмоткой 42 « , подвижньгм контактом 43 подключено, как масштабное сопротивление в измерительную, диагональ индуктивно-омического моста с кольцевым демодул5ггором, составленного из обмотки 22, реактивное сопротивление которой зависит от величины усилия R , приложенного к оси 2, обмотки 44 пассивной индуктивности, имеющей сердечник 45, резисторов 46, 47 и диодов 48, 49, 5О, 51, Поэтому на измерительной диагонали этого моста напряжение будет про- пропорционально величине натяжения. Т материала 25, которое равно R ,-, на подключенном в измерительную 76 гональ моста показывающего прибора 52 получаем истинное значение натяжения Т материала 25, независимо от того, под каким углом к измерительному ролику 3 приложены векторы этого йатяжения. Компенсатор 41огрешности, Которым снабжен измеритель, позволяет получить истинное значение величины приложенного к ролику 1 усилия R , независимо от того, под каким углом оно приложено к ролику. Наличие угла охвата материалом измерительного ролика и компенсатора погрешности в определении угла охвата за счет неплотного прилегания жесткого Материала к измерительному ролику позволяет существенно повысить точность измерения натяжения жестких материалов что приведет к уменьшению обрыва материала в процессе его изготоЬления, мупа изобретения Измеритель натяжения обрабатываемого материала, содер «а,ший корпус, два при жимных и один измерительный ролики, установленные на оси, узел измерения уси- .ЛИЯ, измерительную схему и показьтаюши прибор, отличающийся тем, чт . с целью повышения точности измерения

12

2 84 натяжения жестких материалов, в него введен компенсатор погрешности, выполненный в виде двуплечи.х рычагов, посаженных на консольно прикрепленную к корпусу ось из магнитоупругого материала с размешенной на ней обмоткой, включенной в измерительную схему, при этом на одних плечах двуплечих.рычагов смонтированы прижимные ролики, а на других плечахгрузовые утолщения, ioiiHo из которых служит сердечником индуктивного преобразователя и выполнено в виде копира, внешний профиль которого образован кривой + третьего порядка вида + , гд-ё tf.-i л поворота рычага в радианах,, а С безразмерные коэффициенты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство ;СССР 6 183443, кл. G 01 U 5/06, 1964. 2.Патент ФРГ N9 2157188, кл. Q 01 Ь 5/04, 1975. а. Патент США NQ 37201ОО, кл. 73-144, 1975. 4. Беняковский М. А. и Бровман М.Я., Применение тензометрии в прокатке, М., Металлургия, 1965, с. 79.