Измеритель натяжения обрабатываемого материала

Измеритель натяжения обрабатываемого материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

т (сй%7От(.> 5т (лл

1 e ИК ; ((>)657284

СОю2 Соаетскнх

Социалмстннескик

Республ»к

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аят. свнд-ву(22) Заявлено09.02.76 (21)2324176/18-10

2 (51) М. Ка.

G O1 1 5/10 с присоединением заявки ¹Гкударственный камктет

СССР в делам изобретвикй и еткрнткй (23) Приоритет

Опубликовано15.04.79.Бюллетень М 14 (53) УДК 531.781 (088 8) Дата опубликования описания 19.04.79 (72) Авторы В Н. Бауман, О, Ф. Бирюков, В. H. Шашков, Ф. И. Филатов, изобретения А. И. Баканов, А. В, Бирюлев и Г. Е. Срибный (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НАТЯЖЕНИЯ ОБРАБАТЫВАЕМОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области силоиэмерительной техники и может быть использовано для измерения обрабатываемого материала, например прокатываемой лолосы, ленты и т.т.

Известные измерители натяжения обрабатываемого материала, содержащие измерительный н прижимные ролики, силоизмеритель, преобразователь измеряемых величнниноказывающийприбор 11}, t21 и 131, то

;не обеспечивают требуемую точность измерения натяжения жестких материалов., Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель натяжения обрабатываемого матерна ла, содержащий корпус> два прижимных и один измерительный ролики, установленные на оси, узел измерения усилия и по> -бывающий прибор, подключенный в измерительную схему индуктчвцо-резисторных преобразователей измеряемых величин 14) .

Оцнако он (также не обеспечивает требуемую точность измерения натяжения жестких материалов.

Белью изобретения является повышение точности измерения натяжения жестких матери алов.

Это достигается тем, что в предлага емый измеритель введен компенсатор погрешности, выполненный в виде двуплечнх рЫчагов> посаженных на консольно прикрепленную к корпусу ось из магнитоупорного материала, с размещенной на ней обмот кой, включенной в измерительную схему, при атом на одних плечах двуплечих рычагов смонтированы прижимные ролики, а на дру гих плечах - грузовые утолщения, одно нз которых служит сердечником индуктивного . тп.>еобразователя и выполнено в виде копнра, внешний профиль которого образован кривой третьего порядка вида С Ч+ С тргl2+ а > г

+С Ч /б, где Ч - угол поворота рычага в радианах,, а С, С> н С „- безразмерные коэффициенты.

657284

На фиг. 1 схематически изображен о6«« щий вид описываемого измерителя натяжения, разрезанного по оси измерительного ролика с отброшенной опорой и корпусом, . здесь же штркхпунктиром указаны положения рычагов при измерении натяжения гибких материалов, а буквами Ч,, 8, Я,, и Т соответственно обозначены углы поворота рычагов, изменение угла охвата материалом измерительного ролика, равнодействующая сила и направление векто» ра натяжения материала.

На фиг. 2 изображен вид сверху на измеритель натяжения с разрезанной вдоль оси симметрии обмоткой с каркасощ на фиг. 3 — принципиальная измерительная, схема измерителя натяжения.

Измеритель натяжения содержит изме.рительный ролик 1, который через подшипники качения опирается на ось 2, выполненную в виде круглого цилиндра из материала, обладающего магнитоупругим аффектом закрепленную на опоре 3, которая установлена на корпусе 4. На оси 2 посажены на подшипниках (на чертеже не указаны) два"двуппечих.рычага 5 и 6, имеющие в нижней части грузовые утолщения

7 и 8, смещающие их центры тяжести та< что под действием сипы тяжести ойи стремятся занять вертикальное положение.

Грузовое утолщение 8 рычага 6 выполнено в виде копира, профиль 9 которого в зависимости от угла поворота повторяет кривую третьего порядка вида С 9+© (ф /2+

Я

+ C 9 ф 6 „где коэффициенты C 6. и

3/

С вЂ” безразмерйые коэффициенты и опреЭ деляются путем решения системы уравнения упругого изгиба материала.

На рычаге 6 винтами 10 и ll укреплен кожух 12 реохорда, состоящего из о мотки 13 (фиг. 3) и подвижного контакта

14. Кожух 12 при помощи крепления 15 изолирован и закреплен на рычаге 5. К.-. верхним концам рычагов 5 и 6 при помощи винтов 16 17 крепятся оси 18, 19, Ф. которые через подШипники качения (на чертеже на показаны) опираются на при жимные ролики 20, 21. На on 2 налета обмотка 22, которая охватывает ось

2 по диаметру.

Грузовое утолщение 8, закрепленный . на корпусе 4 магнитопровод 23 с обмот кой 24 в совокупности представляют собой компенсатор йогрешности, вносимой в резужтат измерения неплотным прилеганием жесткого материала 25 к измерительному ролику 1.

Обмотка 13 и подвижной контакт 14 совместно с резисторами 26, 27, 28 со динены между собой по схеме омического моста, питающая диагональ которого nor;—

У ключена к источнику -UnoemmrHom тока, а измерительная диаГональ этого моста соединена с масштабным резистором

29. Обмотка 24 совместно с обмоткой

30 пассивной индуктивности, имеющей магниъопровод. 31 и сердечник 32 из ферромагнитного материала, резисторами 33, 34 соединена по схеме индуктивно-омического моста с кольцевым демодулятором ,для получения постоянного тока, состоя1S щим из диодов 35, 36, 37, 38, причем питающая диагональ атого моста,подсоединена на источник О стабилизирован.ного напряжения переменного тока, а из мерительная диагональ» на масштабный резистор 39. Резисторы 29, 39 соединены между собой последовательно так, что напряжения постоянного тока, возникающие на них, между собЖ вычитаются, .напряжение от опорного напряжения — 94, возникающие на. включенном последдввтельно с ними резисторе 40, вычитается из этой разницы.

Концы последовательно соединенных эезисторов 40, 29, 39 соединены на

ЗР вход электронного потенциометра 41, имеющего вал (на чертеже не показан) и до полнитепьный реохорд, состоящий из обмотки 42 и подвижного контакта 43.

Обмотка 42 дополнительного реохорда намотана таким образом, что в зависимости. от угла поворота ее сопротив» ление изменяется по закону 1/2 (gjp9) °

Обмотка 42 и подвижной контакт 43

40 peoxopga azazmem s измеря пьн),к) голль индуктивно-Омического моста, со стоящего из обмотки 22, которая преобразует приложенное к оси 2 усилие Ц (фиг. 1) в изменение индуктивности атой

45 обмотки, обмотки 44 пассивной индуктив ности, имеющей сердечник 45 резисторов

46, 47. Для получения сигнала постоянного тока атот мост снабжен кольцевым демодулятором, состоящим из диодов 48, 49, 50, 51, и его питающая диагональ подсоединена на источник U стабилизированного напряжения переменного тока.

Включенный в измерительную диагональ моста показывающий прибор 52 служит для определения натяжения, приложенного к материалу 25 (фиг. 1), один конец которого не изменяет положение и пространстве.

657284

Измерительный ролик 1, рычаги 5, 6, кожух 12 и подвижной контакт 14 реохорда, винты 10, 11, 16, 17, крепление

15, оси 18, 19, а также прижиМные ролики 20, 21, в своей совокупности со-, ставляют узел измерения угла охвата материалом 25 измерительного ролика 1, Измерительный ролик 1, ось 2, обмотка 22 и опора 3 в совокупности представляют 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 И, приложенного к измерительному ролику 1 независимо от того, под каким углом к оси 2 оно приложено, Изменение индуктивного сопротивления обмотки 22 под действием силы g возни кает вследствие того, что законы измене» ния магнитных свойств материала оси 2 в зависимости от сжатия и растяжения сильно отличаются друг от друга.

Измеритель натяжения работает следующим образом. Под действием силы тяжести рычаги 5, 6 через оси 18, 19 и прижимные ролики 20, 21 прижимаются к материалу 25, благодаря чему между ними образуется угол Я . С помощью закрепленного на рычаге 6 кожуха 12 с обмоткой 13.и закрепленного на рычаге 5 подвижного контакта 14 реохорда величина этого угла преобразуется в электрическое сопротивление, что нарушает баланс омического моста, состоящего иэ резис торов 26, 27, 28 и на масштабном резисторе 29 возникает напряжение, пропорциональное углу /2.

Если измеряемйй материал 25 обладает малой жесткостью, то его радиус кривизны меньше радиуса измерительного ролика 1 и он полностью охватывает ро» лик, поэтому не требуется, введение поправки в результат измерения натяжения, Поскольку второй конец измеряемого ма териала 25 не изменяет своего положения в пространстве, то в этом случае рычаг

6, который опирается через прижимной ролик 21 на материал 25, занимает положение, показанное на фиг. 1 штрихпунктиром, а электросхема компенсатора погрешности в этом положении наст-, роена на нуль.

Если жесткость измеряемого материа па 25 такова, что его радиус кривизны больше радиуса ролика 1, то вследствие сопротивления материала 25 изгибу он неплотно прилегает к измерительному ро. лику 1, что вносит ошибку в результат измерения. Однако увеличение жесткости материала 25 приводит к его вертикальному перемещению в месте касания с ус««

5 тановленным на рычаге 6 прижимным ро» ликом 21 и рычаг 6 поворачивается на угол

Одновременно с помощью копира рычага 6 и индуктивно-омического моста с

iO кольцевым демодулятором, составленным иэ обмотки 24, обмотки 30 пассивной индуктивности, резисторов 33, 34 и диодов 35, 36, 37, 38, угол 4 поворота ,рычага 6 преобразуется на масштабном резисторе 39 в напряжение постоянного тока, пропорционального поправке 8(g)/2, которую надо внести в результат измере ния угла ) /2, Из напряжения, пропорционального ве © личине ) /2 на резисторе 29, вычитаются напряжения с резистора 39, пропорциональные велич«над (9)/2> и с резистора

40, пропорциональные величине (Ч+Ц> )/2» о

Поэтому на вход электронного потенцио метра 41 подается напряжение, пропорциональное величине(-Я -9 -8(Чф2. Элект ронный потенциометр 41 компенсирует эту сумму напряжений, и его вал, на котором имеется дополнительный реохорд, повернется на угол Ч, пропорциональный величине и-Чо-Ч о-д" (Ч) 3 /2 .

Поскольку обмотКа 42 выполнена та«им образом, что в зависимости от угла

Ч поворота вала потенциометра 41, ее .сопротивление изменяется по закону

lj(2 ЯПЧ )), то величина сопротивленяя между контактом обмотки и подвижным контактом 43 будет пропорциональна вели

sI (û.(-". " - 1).

Сопротивлейне между обмоткой 42 н ,подвижным контактом 43 подключено, как масштабное сопротивление в измерительную. диагональ индуктивно-омического моста с

43 кольцевым демодулятором, составленного. из обмотки 22, реактивное сопротивление

«оторой зависит от величины усилия Ц, приложенного к оси 2, обмотки 44 пассивной индуктивности, имеюшей сердечник

45, резисторов 46, 47 и диодов 48, 49, 50, 51, Поэтому на измерительной диагонали этого моста напряжение будет пропропорционально величине натяжения Т. материала 25, которое равно

R а на подключенном в измерительную диа»»

657284 гональ моста показывающего прибора 52 получаем истинное значение натяжения Т материала 25, независимо оТ того, под каким углом к измерительному ролику 1 приложены векторы этого йатяжения.

Компенсатор.,погрешности, которым снабжен измеритель, позволяет получить истинное значение величины приложенного к ролику 1 усилия В, 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 повысять точность измерения натяжения жестких материалов ° что приведет к уменьшению обрыва материала в процессе его изготовления.

:формула изобретения

Измеритель натяжения обрабатываемого матеряала, содефкаший корпус, два при. жимных и один измерительный ролики, установленные на оси, узел измерения усилия, измерительную схему и показывающий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения натяжения жестких материалов, в него введен K0MIIBHGBTop погрешносж, выполненный в виде двуплечих рычагов, посаженных на консольно прикрепленную к кор»

% пусу ось из магнитоупругого материала с размещенной на ней обмоткой, включенной в измерительную схему, при этом на одних плечах двуплечих рычагов смонтированы прижимные ролики, а на других плечахгрузовые утолшения, одно иэ которых слу » жит сердечником индуктивного преобразователя и выполнено в виде копира, внеш .ний профиль которого образован кривой третьего порядка вида C<9 + ??<4 >

С Ч >/6, где V. у ол поворота рычага в радианах,. а С.1, С и С - безразмерные коэффициенты.

Источники информации, принятые во

20 внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство, СССР

М 183443, кл. G 01 Ь 5/06, 1964.

2. Патент ФРГ М 2157188, кл. G 01 4 5/04, 1975.

2$3. Патент США М 3720100, кл. 73-144, 1975, ° 4. Беняковский М. А, и Бровман М.R.,,.Применение тензометрии в прокатке, М., Металлургия, 1965, с. 79.