CN201096559Y - 棉束梳理力动态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种棉束梳理力动态检测装置，包括应变式传感器、放大器、数模转换器和计算机，所述的应变式传感器是以电阻应变片(1)、铜片弹性体(2)、活动盖板(4)和针布(3)为原件组成的测量敏感件，铜片弹性体(2)的一端粘贴针布(3)，另一端安装固定在活动盖板(4)上，靠近铜片弹性体(2)固定端的两侧平面分别粘贴电阻应变片(1)，且粘贴的电阻应变片(1)保持位置对称；将电阻应变片(1)连接成全桥电路(6)，并与放大器(7)相连，放大器(7)和数模转换器(8)相连，数模转换器(8)通过数据传输线与计算机(9)连接。本装置灵敏度高，性能稳定，操作简单，对于进一步完善梳棉工艺理论，改进梳棉机性能和调整工艺参数均有重要的意义。

Description

棉束梳理力动态检测装置

技术领域

本实用新型属棉束梳理力的测定技术领域，特别涉及一种用于梳棉机的棉束梳理力动态检测装置和方法，本实用新型装置应用非电量电测原理制成，可对棉束的梳理力进行在线动态检测。

背景技术

目前，公知的棉束梳理力的测定主要有功率测定法和非电量脉冲检测法。

功率测定法，该法是将刺辊或盖板、锡林带有纤维时的功率与空车时的功率之差作为消耗在梳理力上的功率。可以近似求得刺辊或锡林盖板区间的总梳理力。该法测出来的是盖板区的总梳理力，而且只是间接的测出一个近似值，不能准确的、动态的检测棉束梳理力的变化。

非电量脉冲检测法，该法是通过传感器将力学量转变成电量的测试方法。首先，把传感器的信号输入动态应变仪，然后再输入函数记录仪，对脉冲进行分析，比如，宋红、高剑、贺方松撰写的“梳棉机锡林盖板工作区内梳理力脉冲的分布的测试与分析”(宋红、高剑、贺方松.西北纺织工学院学报.1995，9(1)：19-22)一文和费青撰写的“梳理过程中梳理力和棉束的测定”(费青.纺织器材.2004，31(5)：261-268)一文中都记录的是脉冲信号，此类信号具有间断不连续性；都采用峰值保持法处理数据，该方法容易将小于临界值的信号忽略掉，影响数据的准确性。在费青撰写的“梳理过程中梳理力和棉束的测定”一文中所采用的是半桥电路，由于半桥电路的信号灵敏度不高，所以反映不出较小力的变化。此外，在测量中采用光线示波器记录信号，它是靠光点使感光记录纸或胶片感光来进行记录的，记录得到的数据还需人工进行处理，如果记录数据量很大，处理工作将变得很烦琐而且容易出错。同时，记录曲线的清晰程度与光点的强弱及记录纸的感光能力有关，而记录的精确程度则与电磁相互作用机构的静特性和动特性有关，如果光点不强或者记录纸的感光能力不好，就会造成数据不准确，同时也要耗费大量的胶片或记录纸，而且不能调整计数的频率和精度，所以测出来的数据可能有较大的误差。此外，其测得的数据不能实时反映梳理力的波动，不满足动态监测的要求，不便于对工艺参数进行及时调整。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高灵敏、动态梳棉机棉束梳理力检测装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种棉束梳理力动态检测装置，包括应变式传感器、放大器、数模转换器和计算机，所述的应变式传感器是以电阻应变片、铜片弹性体、活动盖板和针布为主要原件组成的测量敏感件，铜片弹性体的一端粘贴于针布，另一端安装固定在活动盖板上，靠近铜片弹性体(2)固定端的两侧平面分别粘贴电阻应变片，且粘贴的电阻应变片保持位置对称；将电阻应变片连接成全桥电路，并与放大器相连，放大器和数模转换器相连，数模转换器通过数据传输线与计算机连接，全桥电路(6)、放大器(7)和数模转换器(8)分别与稳压电源相连。

所述的电阻应变片选用型号为BF120-5×3的电阻应变片，并用强力胶粘贴在铜片弹性体上，等粘牢固后用石蜡薄层固封。

所述的针布为针面面积为2平方厘米左右的针布，并用强力胶粘贴在铜片弹性体上，针布的针齿与锡林针齿平行配置。

所述的铜片弹性体选择厚度为0.4mm康铜薄片，将其底端10mm弯折90°用于粘贴针布；将距顶端10mm处挖并列两螺丝孔用于固定铜片弹性体材料。

所述的放大器选用I-7016放大器。

所述的数模转换器选用I-7520数模转换器。

本实用新型用非电量电测法，将应变片电阻值的微量变化通过I-7016放大器放大信号后，经过I-7520数模转换器转换后输入计算机软件，进行记录数据和模拟梳理力动态变化的波形图，而且可以将数据和梳理力的波形图导出进行相应的分析。

本实用新型的工作原理为利用非电量电测法来测定梳理力的大小。应变式传感器的转换原件为电阻应变片，将电阻应变片、铜片弹性体和活动盖板、针布为主要原件组成的测量敏感件。其工作原理是基于电阻应变片金属导体的应变效应，即金属导体的机械变形时，其电阻将随着变形的大小而发生变化。铜片弹性体的一端粘贴针面面积为2平方厘米左右的针布，另一端安装固定在活动盖板上，在固定端侧两平面分别粘贴电阻应变片，且要求粘贴的电阻应变片保持位置对称。当针面对纤维进行分梳时，针齿受梳理力的作用，铜片弹性体

发生微量变形。通过测量电路的作用，粘贴在铜片弹性体上的电阻应变片因受机械变形而引起的电阻变化转变为电压变化，输出电压与输入电压的关系为： $U_{\mathrm{BD}}=\frac{6\mathrm{klF}}{\mathrm{Eb}{h}^2}{U}_0$

式中：

U₀-输入电压；

U_BD-输出电压；

F-梳理力；

k-灵敏系数；

l-弹性体材料头端至应变片栅中点的长度；

h-弹性体材料厚度；

b-弹性体材料宽度

E-弹性体材料的弹性模量。

测出棉束梳理力后除以针布的面积，即可得到单位面积上针布的梳理力。

由于在梳理过程中，梳理力是在锡林盖板针齿共同作用开松梳解纤维束时产生的，梳理力的大小与喂入原料的结构状态，纤维相互纠缠程度有密切关系。梳理力对纤维的运动、分梳、转移、均混等作用影响很大。应用由非电量电测原理制成的棉束梳理力高灵敏动态检测装置可以了解棉束在锡林、盖板工作区被分解的过程，对于进一步完善梳棉工艺理论，改进梳棉机性能和调整工艺参数均有重要的意义。

本实用新型的有益效果是：

(1)由于本实用新型装置得到的是连续的信号，不存在时间的间断性，所以不需要进行脉冲信号处理。因为得到的信号不存在时间上的滞后性，是梳理力的实时反映，因此可以实时动态在线检测梳理力的波动，以满足动态监测的要求，从而便于对工艺参数进行及时调整。

(2)本实用新型由电脑软件记录数据，不存在因感光记录纸或感光胶片本身的感光能力而造成的记录数据不准确，采用软件记录数据可以记录到小数点后面4位，可以改变取样频率，并可以调整记录数据的时间长度，该方法可以一次地、连续地或按规定的或随意的时间间隔测量、记录梳理力。得到的数据精度高、误差小，更能真实的反映梳理力的值。

(3)本实用新型测量是采用全桥电路，此电路比半桥电路的灵敏度高一倍，更适合测量较小的力，而且测量精度高。

(4)本实用新型选择的弹性体材料为康铜薄片，此材料比铝的弹性回复性要好，即发生形变后能立刻恢复原状，克服测量梳理力的滞后性，适合高速状态下测量力的变化。选择康铜薄片的厚度为0.4mm，大大增加了灵敏度，能测量很小力的波动。当喂入棉层比较均匀，纤维之间的纠缠、穿插、结节比较少，纤维排列整齐时，该实用新型装置仍能测出棉束的较小梳理力。

(5)本实用新型可以在线动态检测棉束梳理力的大小并输出变化趋势图，不需操作人员的任何人工数据转换、计算、绘图，软件可以将测得的数据导出，绘图、打印，对操作人员的要求低，不需什么专业知识就可以操作。

(6)本实用新型为梳棉机棉束梳理力的测定提供了新的方法和新的装置。此外，还可以测量与梳理力类似的较小握持力和物体发生微小形变时所受到的微小的力，比如，并条机的牵伸力、粗纱、细纱的张力、整经时的纱线张力等。此实用新型装置也可以作为测量棉网均匀的新方法，比如可以通过对棉束梳理力的动态监测，来检测喂入棉网的密度是否均匀，喂入的棉网越均匀，棉束的梳理力波动越小。对梳理力进行测量得到的数据除了可以反映盖板和锡林之间梳理力动态的波动，还可以被用于调整其他工艺参数。比如，当锡林和盖板之间的隔距减少时，梳针穿透和握持纤维束能力增强，梳理力增强，可以通过测得的数据找出梳理力与锡林和盖板之间隔距的关系，来调节锡林和盖板之间隔距。

(7)本实用新型装置采用虚拟仪器，可以实现虚拟仪器与计算机软件的连接，适用于自动化机器的发展，采用虚拟仪器价格经济，性能稳定，操作简单。

附图说明

图1为本实用新型测量敏感件安装在盖板上位置的示意图。

图2为本实用新型应变片尺寸及贴法示意图，其中(a)图为正视图，(b)图为侧视图。

图3为本实用新型原理方框图。

图4为本实用新型电路接线示意图。

图5为棉束梳理力波形图。

图6为梳理力与盖板顺序的关系图。

图中标号如下：

1、电阻应变片；2、铜片弹性体；3、针布；4、活动盖板；5、螺丝孔；6、全桥电路；7、I-7016信号放大器；8、I-7520数模转换器；9、计算机；10、稳压电源。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

1.电阻应变片1的选用

一般根据试件的材质、受力状态、测量精度要求及环境条件等，选择应变片的型号为BF120-5×3。

2.裁剪铜片弹性体材料2。如图2，选择厚度为0.4mm康铜薄片作为弹性体材料2，裁剪出长60mm×宽14mm的长条，将底端10mm弯折90°用于粘贴针布3；将距顶端10mm处挖并列两螺丝孔5用于固定铜片弹性体材料2。

3.贴电阻应变片1。将铜片弹性体2两面用细砂纸打磨干净，涂上强力胶，按图2标注贴电阻应变片1，要求粘贴时尽量保持位置对称以减少测量误差。等粘牢固后用石蜡薄层固封。

4.贴针布3。为了保证所测得的梳理力是棉束被分梳开时瞬间的力，传感器的力感应面积应尽量小(本实用新型设定针布3为10×18mm²，固定安装在活动盖板4居中位置)。将裁好的针布3涂上强力胶粘在裁剪好的铜片弹性体材料2上，注意针布3的针齿应与锡林针齿应为平行配置。

5.安装活动盖板4。将已经贴好电阻应变片1和针布3的铜片弹性体材料2用螺丝固定在活动盖板4上，然后将活动盖板4装在AS181A梳棉机上，用9in‰隔距片调好铜片弹性体2上的针布3与锡林之间的隔距。

6.连接电路。按图4，将电阻应变片1连接成全桥电路6，将I-7016放大器7和I-7520数模转换器8连好，将I-7520数模转换器8和计算机9用数据传输线连接，接上24V稳压电源10，确保电路已连好。

7.设置测量软件的参数。设置取样时间、记录数据的格式，数据显示模式、激活电压、传输通道等参数。

8.用砝码进行静态标定。将活动盖板4上的针布3水平放置，将1g、2g、3g、4g、5g、6g的砝码垂直挂到针布3上，分别记录数据，用描点画图法找出棉束梳理力与棉束的大小(质量)的变化关系方程式。

9.测定棉束梳理力。将棉束放入AS181A梳棉机，开车记录数据，并观察棉束梳理力的动态波动趋势图，如图5所示。

10.数据输出与打印。可将计算机9记录的数据导入Excel软件中作相应分析处理，亦可将数据绘成点线图或直接打印。

实施例1：在AS181A梳棉机上，测定不同纤维束梳理力的大小。AS181A梳棉机的工艺参数为：刺辊直径168mm，转速400转/分，锯条AJC4。锡林直径315mm，转速850转/分，锡林金属针布SAC-28。盖板工作面宽度33.3×22mm，盖板弹性针布652。道夫工作直径168mm，转速15.6转/分，道夫金属针布SAD-28。斩刀摆动速度1275次/分。电机转速1410转/分。实验温度28±2℃，相对湿度50±2％。

丙纶为：0.0056cN/cm²；棉为：0.0055cN/cm²；粘胶为：0.0047cN/cm²实施例2：在AS181A梳棉机上，测定盖板位置不同时纤维束梳理力的大小。AS181A梳棉机的工艺参数为：刺辊直径168mm，转速400转/分，锯条AJC4。锡林直径315mm，转速850转/分，锡林金属针布SAC-28。盖板工作面宽度33.3×22mm，盖板弹性针布652。道夫工作直径168mm，转速15.6转/分，道夫金属针布SAD-28。斩刀摆动速度1275次/分。电机转速1410转/分。实验温度28±2℃，相对湿度50±2％。经过预梳理丙纶纤维的梳理力与盖板顺序的关系如图6所示。

Claims (6)

1.一种棉束梳理力动态检测装置，包括应变式传感器、放大器、数模转换器和计算机，其特征在于：所述的应变式传感器是以电阻应变片(1)、铜片弹性体(2)、活动盖板(4)和针布(3)为原件组成的测量敏感件，铜片弹性体(2)的一端粘贴针布(3)，另一端安装固定在活动盖板(4)上，靠近铜片弹性体(2)固定端的两侧平面分别粘贴电阻应变片(1)，且粘贴的电阻应变片(1)保持位置对称；将电阻应变片(1)连接成全桥电路(6)，并与放大器(7)相连，放大器(7)和数模转换器(8)相连，数模转换器(8)通过数据传输线与计算机(9)连接，全桥电路(6)、放大器(7)和数模转换器(8)分别与稳压电源(10)相连。

2.根据权利要求1所述的一种棉束梳理力动态检测装置，其特征在于：所述的电阻应变片(1)选用型号为BF120-5×3的电阻应变片，并用强力胶粘贴在铜片弹性体(2)上，等粘牢固后用石蜡薄层固封。

3.根据权利要求1所述的一种棉束梳理力动态检测装置，其特征在于：所述的针布(3)为针面面积为2平方厘米左右的针布，并用强力胶粘贴在铜片弹性体(2)上，针布(3)的针齿与锡林针齿平行配置。

4.根据权利要求1所述的一种棉束梳理力动态检测装置，其特征在于：所述的铜片弹性体(2)选择厚度为0.4mm康铜薄片，将其底端10mm弯折90°用于粘贴针布(3)；将距顶端10mm处挖并列两螺丝孔(5)用于固定铜片弹性体材料(2)。

5.根据权利要求1所述的一种棉束梳理力动态检测装置，其特征在于：所述的放大器(7)选用I-7016放大器。

6.根据权利要求1所述的一种棉束梳理力动态检测装置，其特征在于：所述的数模转换器(8)选用I-7520数模转换器。

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