CS198934B1 - Zařízení k měření torzní tuhosti plochých ohebných materiálů - Google Patents

Description

Práoe na tomto známém zařízení byla velmi zdlouhavá. Referenční drát se musel z přiložené sady vybrat podle pfcdpokládané hodnoty torzní tuhosti měřeného materiálu. Potom ββ musel zvolit jiný referenční drát a měření se muselo opakovat. Vlastní manipulace s referenčními dráhy byla velmi nároěná, zejména vzhledem k jejioh značné déloe a velmi malým průměrům. Torzní konstanta referenčních drátů se měnila nahodilými deformaoemi, postupnou korozí, případným přetížením apod. Takové vadné referenční dráty se potom musely přeoejchovat nebo zcela vyřadit. Do měření se vnáěely subjektivní chyby vzniklé odečítáním úhlových hodnot na dvou stupnioíoh.

Uvedené nevýhody o&tranuje zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že v horní části svislé tyče je příčně uloženo 9 svým středem upevněno ploohé referenční těleso, které je svými konci uloženo v břiteoh kotoučové hlavy, přiěemž symetricky k ose svislé tyče, na vzájemně protilehlých plooháoh referenčního tělesa jaou uloženy dvojioe tenzometrických čidel, které jsou zapojeny sériově v sousedních vstupníoh větvích můstkového obvodu, jehož odlehlé větve s vřazenými doplňovaoími odpory jsou napojeny na vyrovnávací obvod s vřazeným vyvažovacím odporem, který je napojen na vyhodnocovací blok, v němž je připojen na druhý vstup zesilovače, jehož prvním vstupem je uzavřena první diagonála můstkového obvodu, kterou jsou vzájemně odděleny jeho vstupní větve, zatímco první výstup zesilovače je připojen na stupnicový ukazatel a druhý výstup je přes převodník připojen na číslicový ukazatel, který je současně připojen na napájeoí větev, přičemž na zesilovač je napojen zdroj nízkého napětí, ke kterému je připojen zdroj konstatního proudu, který je vřazen ve druhé diagonále můstkového obvodu.

Svislá tyč je v kotoučové hlavě zavěšena výkyvným ložiskem a je provlečena pouzdry a víčkem s vymezenými radiálními vůlemi pro vytvoření labyrintu tepelné izolace referenčního tělesa.

Referenční těleso je ve svislé tyči upevněno tepelně-izolačními příložkami.

K jedné větvi můstkového obvodu je paralelně připojen cejchovací obvod s vřazeným oejohovním odporem a spínačem.

Vyšší technický účinek vynálezu spočívá v tom, že jediné ploché referenční těleso svým rozsahem torzní konstanty zahrnuje požadavky měření celého rozsahu hodnot torzních tuhostí všech vyráběných druhů určitého plochého materiálu. Referenční těleso je při zkrutu zkušebního tělesa namáháno na ohyb, jehož přiměřeně větší deformace dávají výhodně velké a přesně snímatelné signály v oelém rozsahu měření. Pro přesnost signálů vzniklých ohybových deformací jsou na referenčním tělese uložena tenzometrická čidla, která jsou zapojena v můstkovém obvodu tak, že tlakové i tahové deformace srovnávaného ohybu referenčního tělesa se výhodně sečítají, čímž se rovněž zvětšuje snímaný signál. Konečnou hodnotu měřené veličiny lze snadno a přesně odečítat na číslicovém ukazateli a jen kontrolně případně srovnávat s hodnotou na stupnicovém ukazateli. Zavěšením svislé tyče ve výkyvném ložisku je umožněno potřebné přizpůsobení svislé tyče s upnutým zkušeb* ním tělesem do správné polohy. Labyrint tepelné izolaoe a tepelně-izolační příložky zamezují nežádoucímu přenosu tepla z vnějšího prostoru zařízení na referenční těleso. Tím

198 934 se zamezuje vzniku signálů tenzometrických čidel v důsledku teplotních změn referenčního tělesa. Připojeným oejchovním obvodem lze jednoduchým sepnutím spínače kdykoliv zkontrolovat ocejchování měřicích rozsahů na stupnicovém ukazateli a číslicovém ukazateli.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zobrazen na připojenýoh výkreseoh, kde značí obr. 1 celkový nárys, obr. 2 řez rovinou A-A podle obr. 1, obr. 3 částečný řez rovinou B-B podle obr. 2 a obr. 4 sohéma elektrického zapojení.

V desce 1 stolu /obr. 2/ je otočně uložena kotoučová hlava 2, která je po obvodě opatřena úhlovou stupnici 21 /obr. 1/. Proti úhlové stupnici 21 je na desce 1. stolu upevněna průhledná destička 11 s indikační ryskou 12. V desce 1 stolu je dále uložen aretační šroub 13 pro zajištění póLohy kotoučové hlavy 2. Kotoučová hlava 2 je shora uzavřena víkem 22. jehož horní osazená část je po obvodě opatřena drážkami pro snadné ruční otáčení oelé kotoučové hlavy 2. V kotoučové hlavě 2 je upevněna objímka 23. v níž je výkyvným ložiskem 31 zavěšena svislá tyč g. V rozšířené části svislé tyče g je příložkami 32 /obr. 3/ upevněno referenční těleso £ o známé torzní konstantě. Příložky 32 jsou zhotoveny z tepelně-izolačního materiálu. Referenční těleso £ je zhotoveno z tenké ploché ooeli a je svými konci uloženo v břitech 24 upevněných v kotoučové hlavě 2. Ve spodní osazené části kotoučové hlavy 2 je^fVislá tyč g provlečena pouzdry 25 a víčkem 26. Pouzdra 25 a víčko 26 jsou zhotovena z tepelně-izolačního materiálu a mají vymezenou radiální vůli pro výkyv svislé tyče g. Tyto radiální vůle spolu s prostorem mezi spodní ploohou otočné hlavy 2 a víčkem 26 tvoří současně labyrint tepelné izolace referenčního tělesa 4· dolním konci svislé tyče 2 j® upevněna horní upínací čelist 33. proti níž je upravena dolní upínací čelist li. která je svisle posuvně uložena v držáku 15 upevněném na nosné tyči 16. Nosná tyč 16 je horním koncem vetknuta v desoe 1, stolu. Mezi horní upínací čelistí 33 a dolní upínaoí čelistí li je upnuto zkušební těleeo měřeného materiálu.

Symetricky k ose svislé tyče g, na vzájemně protilehlých plochách 4a. 4b referenčního tělesa £ /obr. 4/ jsou uloženy dvojice tenzometrických čidel 41a. 41b; 42a. 42b. které jsou přes svorkovnici 27 zapojeny sériově v sousedních vstupních větvích vl. v2 můstkového obvodu mo. Svorkovnice 27 je uložena v horní osazené části víka 22. Odlehlé větve vg, v4 můstkového obvodu mo s vřazenými doplňovacími odpory v3r. v4r jsou napojeny na vyrovnávací obvod vo. K odlehlé větvi v4 můstkového obvodu mo je paralelně připojen oejohwací obvod 00 s vřazeným oejchovním odporem ool a spínačem oo2. Ve vyrovnávacím obvodě vo je vřazen vyrovnávací odpor vol a k němu je paralelně připojen vyvažovači odpor vo2. který je napojen na vyhodnocovací blok b. Ve vyhodnocovacím bloku b je vyvažovači odpor vo2 připojen na druhý vstup s2 zesilovače g, jehož prvním vstupem sl je uzavřena první diagonála dl můstkového obvodu mo, kterou jsou vzájemně odděleny vstupní větve vl. v2. První výstup vl zesilovače g je připojen na stupnicový ukazatel 6 a druhý výstup y2 je přes převodník 71 připojen na číslicový ukazatel 2, který je současně připojen na napájeoí větev vg. Na zesilovač g je napojen zdroj 8 nízkého napětí, ke kterému je připojen zdroj g konstantního proudu, který je vřazen ve druhé diagonále d2 můstkového obvodu mo.

198 934

Fo zapnutí elektrického přípoje se kotoučová hlava 2 ručně pootočí do základní pdohy, při níž se kryje Indikační ryska 12 průhledná destičky 11 β nulovou hodnotou na úhlové stupnioi 21 a v této poloze se zajistí aretačním šroubem 13. Potom se pomooí vyvažovaoího odporu yo2 vyrovnávacího obvodu vo vynuluje stupnicový ukazatel 6 a současné i číslicový ukazatel χ. Dále se v oejohovaoím obvodu oo sepne spínač oo2 a pomocí neznázorněného potenoiometru, který je vestavěn ve zdroji 8 nízkého napětí, se na stupnioovém ukazateli £ a tím i na číslicovém ukazateli χ nastaví oejchovní hodnota, jejíž velikost je zvolena s ohledem na předpokládaný rozsah měřenýoh hodnot a je rozsahově určena ohmiokou hodnotou cejohovního odporu ool. V příkladě provedení se nastavuje oejohovní hodnota 600 N . m. Potom se mezi horní upínací čelist 33 a dolní upínáoí čelist 14 upne zkušební těleso T. Dolní upínací čelist 14 přitom vlastní tíhou při svislém posuvu v držáku 15 vytváří konstantní předpětí zkušebního tělesa T. Nyní se znovu vyrovnávacím obvodem vo vynuluje stupnicový ukazatel 6 a číslicový ukazatel χ s ohledem na předpětí upnutého zkušebního tělesa T. je zařízení připraveno k vlastnímu měření. Aretační šroub 13 se uvolní a kotoučová hlava 2 se ručně pootočí o úhel, při němž ee má stanovit hodnota torzní tuhosti měřeného materiálu a kotoučová hlava Z se v této pootočené poloze opět zajistí aretačním šroubem 13. V příkladě provedení se kotoučová hlava 2 pootočí o 90°.

Asi po dvou sekundáoh, s ohledem na možnou relaxaci materiálu zkušebního tělesa T, se odečte naměřená hodnota na číslicovém ukazateli χ a případně ee její správnost orientačně zkontroluje na stupnioovém ukazateli 6. Odečítané hodnota na číslicovém ukazateli χ i na stupnicovém ukazateli 6 je přímo vyjádřena v jednotkách kroutícího momentu, tj. v N.m. Nakonec se změřené zkušební těleeo T uvolní z upínacích čelistí a kotoučová hlava 2 se opět nastaví do základní polohy. Tím je celé zařízení připraveno k měření dalšího zkušebního tělesa. V případě, že měření dalšíoh zkušebních těles následuje bezprostředně za sebou, potom již není nutné před jejioh upnutím oejehovat stupnicový ukazatel 6 a číslioový ukazatel χ. Pouze po upnutí každého zkušebního tělesa se stupnicový ukazatel 6 a číslicový ukazatel X vynuluje s ohledem na speoifioké předpětí každého jednotlivého zkušebního tělesa. Po delším přerušení práoe nebo po déle trvajícím měření, ooa po dvou hodinách, je opět potřebné stupnicový ukazatel 6 a číslicový ukazatel χ bez upnutého zkušebního tělesa vynulovat a udávané hodnoty zkontrolovat oejchováním a případně doladit potenoiometrem.

Při pootáčení kotoučové hlavy Z se zkušební těleeo T zkruouje kolem svislé osy, zatímco referenční těleso £ se prohýbá ve vodorovné rovině do tvaru písmene S mezi břity 2£ a místem vetknutí ve svislé tyči £. Z toho vyplývá, že tenzometrická čidla £ia, £lb| 42a. 42b zaznamenávají odporové změny vznikejíoí v důsledku změn tahového a tlakového napětí při tomto ohybu ooelového referenčního tělesa £. Přitom velikost těchto napěťových změn je přímo úměrná velikosti kroutioího momentu, který je nutno překonat při zkruoování zkušebního tělesa T. Toto uspořádání je velmi výhodná tím, že při ohybu ploohá ooeli referenčního tělesa £ se dosahuje potřebně velkýoh signálů, oož se projevuje značnou přesností měření. Dvojioe tenzometrických čidel 41a. 41b. která jsou uložena na vnějších oblouoíoh referenčního tělesa £ prohnutého do tvaru písmene S /obr. 4/, snímá změny

198 934 tahového napětí a dvojice tenzometrických čidel 42a. 42b. která jsou uložena na vniířníoh obloucích průhybu S, snímá změny tlakového napětí. Protože tyto dvojice tenzometrických čidel 41a. 41b: 42a. 42b jsou zapojeny v samostatných vstupních větvích vl. v2 můstkového obvodu mo. snímané změny tahového i tlakového napětí se společně sečítají a ve formě odporových změn působí na vstup zesilovače 5» kde se projevují jako napěťové změny. Je zřejmé, že tímto zapojením tenzometrických čidel 41a. 41b: 42a. 42b se rovněž dosahuje zesílení signálu a zvýšení přesnosti měření. Toto uspořádání je zejména výhodné pro měření velmi měkkých plochých materiálů, jako například jemných rukavičkářských usní apod. P_ro měření tužších plochých materiálů lze jednotlivá tenzometrická čidla 41a. 41b: 42a. 42b zapojit samostatně do všech čtyř větví vl. v2. v3. v4.můstkového obvodu mo.

Případné změny teploty působí současně na všechna tenzometrická čidla 41a. 41b; 42a. 12b a vzniklé odporové změny se tedy samočinně kompenzují a v zesilovači 5 nezpůsobí žádnou napěťovou změnu. Přitom referenční těleso £ je výhodně tepelně izolováno od vnějšího prostoru zařízení labyrintem tepelné izolace vytvořeným pouzdry 25 a víčkem 26 a tepelně izolačními příložkami 32. Při prostém jednoobloukovém ohybu referenčního tělesa £ jsou tenzometrická čidla 41a. 4lb: 42a. 42b jednotlivých dvojic umístěna po obou stranách prostého oblouku, takže vždy jedno tenzometrioké čidlo z každé dvojice je namáháno na tah a druhé na tlak. Proto se vzniklé odporové změny v každé vstupní větvi vl. v2 můstkového obvodu mo vzájemně kompenzují. Při prostém jediCobloukovém ohybu referenčního tělesa £ se tedy v zesilovači 5 rovněž neprojeví žádná napěťová změna. Tento prostý jednoobloukový ohyb referenčního tělesa £ může nastat např. pohybem svislé tyče J ve výkyvném ložisku 31 při upnutí zkušebního tělesa T, které působí na tyč J nežádouoí boční silou.

Pro rozsáhlejěí měření lze zařízení doplnit ústrojím pro samočinné nastavování základní polohy a pro funkční pootáčení kotoučové hlavy 2. Namísto číselného ukazatele 2 lze rovněž použít elektronicky řízené tiskárny, případně tato tiskárna může být zapojena jako doplněk k číselnému ukazateli 2,. V tomto případě se potom u každého změřeného zkušebního tělesa automaticky zaznamená naměřená hodnota.

Zařízení podle vynálezu lze využít pro měření torzní tuhosti různých plochých materiálů, jako usní, textilu, papíru apod.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení k měření torzní tuhosti plochých ohebných materiálů, zejména usní, porovnáváním deformací zkušebního tělesa a referenčního tělesa o známé torzní konstantě, sestávající z kotoučové hlavy, která je otočně uložena v desce stolu, a v níž je otočně uložena svislá tyč pro upnutí zkušebního tělesa, vyznačující se tím, že v horní části svislé tyče /3/ je příčně uloženo a svým středem upevněno ploché referenční těleso /4/, které je svými konoi uloženo v břitech /24/ kotoučové hlavy /2/, přičemž symetricky k ose svislé tyče /3/, na vzájemně protilehlých plochách /4a, 4b/ referenčního tělesa /4/ jsou uloženy dvojice tenzometrických čidel /41a» 41b: 42a, 42b/, která jeou zapojeny

   198 934 sériově v sousedních vstupních větvích /vl, v2/ můstkového obvodu /mo/, jehož odlehlé větve /v3, v4/ s vřazenými doplňovacími odpory /v3r, v4r/ jsou napojeny na vyrovnávací obvod /vo/ s vřazeným vyvažovaoím odporem /vo2/, který je napojen na vyhodnooovaoí blok /b/, V němž je připojen na druhý VBtup /s2/ zesilovače /5/, jehož prvním vstupem /sl/ je uzavřena první diagonála /dl/ můstkového obvodu /mo/, kterou jsou vzájemně odděleny jeho vstupní větve /vl, v2,/, zatímco první výetup /yl/ zesilovače /5/ je připojen na stupnicový ukazatel /6/ a druhý výstup /y2/ je přes převodník /71/ připojen na číslicový ukazatel /7/, který je současně připojen na napájecí větev /v5/, přičemž na zesilovač /5/ je napojen zdroj /8/ nízkého napětí, ke kterému je připojen zdroj /9/ konstantního proudu, který je vřazen ve druhé diagonále /d2/ můstkového obvodu /mo/.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že svislá tyč /3/ je v kotoučové hlavě /2/ zavěěena pomocí výkyvného ložiska /31/ a prochází pouzdry /25/ a vlčkem /26/ s vymezenými radiálními vůlemi pro vytvoření labyrintu tepelné izolace referenčního tělesa /4/
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že referenční těleso /4/ je ve svislé tyči /3/ upevněno pomooí tepelně-izolačních příložek /32/.
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že k jedné větvi /v3/ můstkového obvodu /tao/ je paralelně připojen cejohovaoí obvod /00/ s vřazeným oejohovním odporem /ool/ a spínačem /ooíy.