Устройство для измерения натяжения в месте изгиба движущегося листового материала

Устройство для измерения натяжения в месте изгиба движущегося листового материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

7" с:сок:-. н яя (, > т H > v u - .:1 и ч е с к бй

6 re;

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Веспубпик а у:,ь-

566152

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 13,11.75 (21) 2189907/12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.07.77. Бюллетень Хе27 (45) Дата опубликования описания 28.09.77 (51) М. Кл. 6011 5/04

Государстаеиимй иемитет

Coeds йеиииетроа СССР

Il0 делам иэебретеиий и етирьпий (53) УДК 532.61 (088 8) (72) Авторы изобретении Р -H. 10. Кажис, K.-В. Ю Бернатонис и 10. К. Стравиискас

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ В МЕСТЕ ИЗГИБА

ДВИЖУЩЕГОСЯ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для контроля качества и определения физических свойств листовых материалов, в частности бумаги, картона, полимерных мягких кож.

Известно устройство для измерения силы натяжения ленты, которое содержит два направляющих. и один отклоняющий ролик, упругий элемент, преобразователь деформации упругого элемента в электрический сигнал и регистрирующее устройство (1).

В этом устройстве упругий элемент выполнен в виде двух плоских пластин, между которыми и на их концах закреплены направляющие ролики, а в середине отклоняющий ролик, снабженный гибкой связью с головкой, формирующей ленту. При этом упругий элемент находится в непосредственном акустическом контакте с листом, поэтому при движении полотна .между упругим элементом и листом существует сухое трение, вследствие чего в полотне генерируется интенсивный шумовой сигнал, иногда по амплитуде значительно превосходящей сигнал преобразователя деформаций и влияющий на точность показаний, Известно также устройство для измерения натяжения ленты, содержащее: электроакустический возбудитель механических колебаний ленты, датчик перемещений ленты, измеритель частоты датчика, ! соединеиый с выходом датчика и цепь положительной обратной связи, соединяющую выход датчика с возбудителем колебаний, в котором датчик перемещений представляет собой пневматический датчик типа."сопло-заслонка" с емкостным преобразователем давления воздуха в электрический сигнал (2), Однако такое устройство имеет низкую точ. ность, кроме того возникают трудности при измерении натяжения ленты, движущейся с большой скоростью, например в бумажном полотне в процессе изготовления. В данном случае акустический контакт между возбудителем механических колебаний и движущейся лентой не будет постоянным.

Кроме того, механические вибрации и биения контактного возбудителя создают в полотне интенсивные акустические колебания в широкой полосе частот, не позволяющие измерять натяжение листа уже при скорости движения последнего 0,2—

0,5м/сек. Необходимо отметить, что при помощи этого устройства, невозможно определить натяжение в месте изгиба листа.

566152 движной рейкой 1 и движущимся листом 2 су; ествует сухое трение, вследствие чего в материале нерируются интенсивные широкополосные акусческие колебания, которые распространяются по оскости полотна и частично излучаются в воздух. плоской части листа амплитуда изйучаемьгх ленй колебаний относительно мала, но зона изгиба атериала, находящаяся у валика 3 значительно озрастает (см. фиг. 3), Физически объяснить явление увеличения плитуды излучаемого сигнала над зоной изгиба

Ф атериала можно следующим образом. Во-первых, олимерные материалы (типа бумаги) являются гомоувнными средами ° Поэтому без заметного оглощения через такой материал будут распростаняться только ультразвуковые волны, длина коорых больше размеров негомогенностей Это ограчивает диапазон применяемых частот до

00 — 150 кГц, Толщина типографской бумаги нахотся в пределах d = 0,09 — 0,11 мм. При этом соотошение 2d/Õ = 0,005-0,006 "41, где Х вЂ” длина озбуждаемых ультразвуковых волн в бумаге, следствие этого, при укаэанном частотном диапаоне в полотне могут существовать только две Модь| олн Лэмба — симметричная Sp и асимметричная е. Однако,,учитывая особенности распространения аэанных волн при 2d/Х <1, практически в полотне озбуждается только симметричная волна Sp.

Во-вторых, групповая скорость симметричной улевой моды волны Лэмба приближенно выражается:

Р(-7 ) где о — плотность материала; — коэффициент Пуансона;

Š— модуль Юнга, Натяжение в месте изгиба листового материала бц„--E Е, где 6 q — относительное удлинение волокон на выпуклой стороне листа при изгибе, Учитывая, что

6„„

Е„р И-g )

Из этого следует, что в зоне изгиба листа получается скачок скорости (см.фиг 2) моды волны типа Sp, Следовательно в зоне изгиба скачком меняется акустическое сопротивление листа, что вызывает отражение акустической волны от зоны изгиба.

Из-за этого увеличивается нормальная составляющая колебательного смещения листа и следователь. но повышается амплитуда излучаемого в окружающую среду сигнала (см. фиг3). Между сигналом

Оп ах, излученным листовым материалом в зоне изгиба, и натяжением изгиба б „,„материала существует тесная связь с коэффициентом линейной корреляции 0,98 (см. фиг. 4) .

Ультразвуковая волна, излученная лентой, в зоне изгиба принимается вторым приемником б, который находится на расстоянии 1 от неподвижной рейки (см. фиг 1), На расстоянии (от неподвижной рейки симметри но второму приемнику

Целью изобретения является повышение точ. по ности измерений натяжения в месте изгиба движу- щ щегося листового материала. re

Это достигается тем, что в устройстве измере- ти ния натяжения в месте изгиба движущегося листо- 5 пл вого материала, содержащем излучатель ультраэву- В ковых колебаний, два приемника ультразвуковых то колебаний и блок измерения, последний содержит м два детектора, блок вычитания и преобразователь, . в при этом приемники излучения при помощи детек- 1О торов связаны с блоком вычитания, выход которо- ам го соединен с преобразователем, и расположены м симметрично относительно излучателя ультразвуко- п вых колебаний, Ввиду наличия сухого трения между неподвиж. 15 п ной рейкой и движущимся листовым материалом в р последнем генерируется интенсивный акустический т сигнал в широкой полосе частот и этот сигнал ни используется для прозвучивания полотна. Поэтому 1 передающая часть устройства весьма упрощается. о ди

Кроме того, прием ультразвуковых колебаний осу- н ществляют путем бесконтактного снятия сигнала, в поэтому условия приема не зависят or скорости В движения материала. .э

На фиг. 1 показана функционально-структурная 5 в схема устройства, при помощи которой осущест- а вляетси измерение натяжения в месте изгиба движу- ук щегося листового материала; на фиг, 2 — распреде- в ление натяжения по длине в движущемся листе„где

Оо — натяжение от центробежных сил листа; ЗО н — натяжение в ведомой ветви листа; Кп— удельное окружное натяжение в ведущей ветви листа, ц ; натяжение изгиба, возникающее при огибании валов; на фиг. 3 представлен экспериментально полученный график зависимости амплитуды принятых акустических сигналов, излучаемых движущейся бумажной лентой в продольном направлении íà расстоян и от неподвижной рейки до опорHoI о валика; на фиг 4-экспериментально полученная зависимость сигнала О т ах, излучаемого лентой 1О в зоне изгиба (см. фиг.1 и фиг. 3), от нормированного натяжения изгиба.

Устройство содержит неподвижную рейку 1, которая находится в непосредственном акустическом контакте с листовым материалом 2, Материал протягивается ведущими валиками 3 и 4.! На некотором расстоянии от него симметрично относительно неподвижной рейки установлены первый 5 и второй 6 приемники акустических колебаний. Схема измерения содержит схему вычитания 7, к одному входу которой посредством первого избирательного усилителя-детектора 8 подключен выход первого приемника 5, а к второму входу через второй избирательный усилитель- дете ктор 9 подключен выход второго приемника 6. 55

Выход схемы вычитания 7 последовательно соединен с входом функционального преобразователя 10, Устройство работает следующим образом.

При движении листового материала между не566152 ус овлен первый приемник 5, который аналогично принимает акустическую волну, излучаемую движущимся полотном. Первый приемник 5 принимает акустический сигнал в плоской части листа, кроме того, первый 5 и второй в приемники установлены на одинаковом расстоянии 1э от листового материала. Поэтому ультразвуковая волна в зазорах листовой материал — первый приемник и листовой материал-второй приемник поглощается одинаково и не влияет на результаты измерения.

При этом широкополосовые электрические сигналы с выходов приемника 5 и 6 подаются соответственно на входы избирательных усилителей-детекторов 8 и 9.

Необходимо отметить, что интенсивные низкочастотные акустические колебания генерируются также и при вибрациях посторонних окружающих. предметов, Поэтому, чтобы избежать ложных показаний измерений натяжения в вместе изгиба, избирательные усилители-детекторы 8 и 9 принимают иэлуче нный сигнал s ограниченном частотном диапазоне от 20 до 150 кГц.

Кроме того, избирательные усилители снабжены интеграторами. Следовательно сигналы, которые подаются на входы избирательных усилителей, ограничиваются по частоте, детектируются и интегрируются- На выходе избирательных усилителей получаются два сигнала в виде постоянного напряжения, которые соответственно пропорциональны линейному натяжению в плоской части листа и максимальному натяжению в зоне изгиба материала. Эти сигналы соответственно подаются на первый и второй входы схемы вычитания 7. На выходе схемы вычитания снимается электрический сигнал Ь0, равный разнице амплитуд сигналов, принятых первым и вторым приемниками, пропорциональный натяжению в месте изгиба листа.

6„„= K au, где К вЂ” коэффициент пропорциональности, который устанавливается эмпирическим путем, Электрический сигнал Ь0 с выхода схемы вычитания подается на вход функционального преобразователя, который сигнал ЬО умножает на коэф фнциент К. Исходный результат приводится на Ta. ло функционального преобразователя в цифровой форме.

Описанное устройство обеспечивает непрерывное измерение напряжения в месте изгиба движущегося листового материала. Испытания показали на1ð дежность и большую точность устройства при измерении натяжения в месте изгиба в листовых материалах, движущихся со скоростью до 20 м/сек.

Применение данного устройства позволяет контролировать механические нагрузки в изготавливаемом движущемся листовом материале при огибании им ведущих валов.

Это позволяет уменьшить частоту разрыва производимого материала, до минимума сократить время испытаний и регулирования технологическо20 го оборудования.

Формула изобретения

3 устройство для измерения натяжения в месте изгиба движущегося листового материала, содержащее излучатель ультразвуковых колебаний, два приемника ультразвуковых колебаний и блок измерения,- отличаю ще ес я тем, что, с целью

3О повышения точности измерения, блок измерения содержит два детектора, блок вычитания и преобразователь, при этом приемники излучения посредством детекторов связаны с блоком вычитания, выход которого соединен с преобразователем, н

8 расположены симметрично относительно излучателя ультразвуковых колебаний.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР N 457902, 40 кл. G.Ol L 5/06, 1973.

2. Аэпорское свидетельство СССР Р 427248 кл. G 01 L 5/04, 1972.

566152

500

/О

t0 „, Корректор С, авдеенко

Редактор А. Бер

Заказ 2394/28

Составитель В. Жданов

Техред g, Аидрейчук

Тираж 1101 Подписное

QHHH11H Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4