CZ301502B6

CZ301502B6 - Zpusob stanovení koeficientu trení podélných útvaru a mericí zarízení k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ301502B6
Application number: CZ20023867A
Authority: CZ
Inventors: Škop@Petr; Šidlof@Pavel
Original assignee: VÚTS, a.s.
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2010-03-24
Also published as: CZ20023867A3

Abstract

Pri zpusobu stanovení koeficientu trení .mi. podélných útvaru (2), se v mereném podélném útvaru (2), který je opásán okolo alespon jednoho vodice (1) vytvorí predpetí (F.sub.0.n.), nacež se mereným podélným útvarem (2) pohybuje rovnomerným pohybem, behem nehož se merí tahové síly (F) pusobící v podélném útvaru (2) a z velikosti namerených sil (F) se urcuje velikost koeficientu trení .mi. mezi mereným podélným útvarem (2) a vodicem (1). Podélným útvarem (2) se pohybuje v obou smerech délky podélného útvaru (2), pricemž se pri pohybu podélného útvaru (2) v každém z obou smeru merí velikost tahové síly (F.sub.d.n., F.sub.n.n.) pusobící v podélném útvaru (2), címž se zjistí dvojice tahových sil (F.sub.d.n., F.sub.n.n.), z nichž jedna je o úcinek trení mezi podélným útvarem (2) a alespon jedním vodicem (1) vetší a druhá je o úcinek trení mezi podélným útvarem (2) a alespon jedním vodicem (1) menší, nacež se z namerených hodnot tahových sil (F.sub.d.n. a F.sub.n.n.) a z velikosti úhlu (.alfa.) opásání podélného útvaru (2) kolem každého z vodicu (1) na základe Eulerových vztahu pro každou z tahových sil (F.sub.d.n., F.sub.n.n.) urcí výsledná velikost koeficientu trení .mi. mezi podélným útvarem (2) a alespon jedním vodicem (1). Zarízení k provádení zpusobu obsahuje alespon jeden vodic (1) pro opásání mereným podélným, útvarem (2), závaží pripojitelné k podélnému útvaru (2) na jedné strane vodice (1), snímac takové síly pripojitelný k podélnému útvaru (2) na druhé strane vodice (1) spojený se záznamovým a/nebo vyhodnocovacím zarízením a zarízení pro vyvozování vratného rovnomerného pohybu podélného útvaru (2).

Description

Způsob stanovení koeficientu tření podélných útvarů a měřicí zařízení k provádění tohoto způsobu ? Oblast techniky

Vynález se týká způsobu stanovení koeficientu tření podélných útvarů, při kterém se v měřeném podélném útvaru, který jc opásán okolo alespoň jednoho vodiče vytvoří předpětí; načež se měřeným podélným útvarem pohybuje rovnoměrným pohybem, během něhož se měří tahové síly ío působící v podélném útvaru a z velikosti naměřených sil se určuje velikost koeficientu tření mezi měřeným podélným útvarem a vodičem.

Vynález se také týká měřicího zařízení k provádění způsobu, které obsahuje alespoň jeden vodič pro opásání měřeným podélným útvarem, přičemž dále obsahuje závaží připojitelné k podélnému útvaru na jedné straně vodiče a dále obsahuje snímač tahové síly připojitelný k podélnému útvaru na druhé straně vodiče, přičemž snímač tahové síly je spřažen se záznamovým a/nebo vyhodnocovacím zařízením a měřicí zařízení dále obsahuje zařízení pro vyvozování rovnoměrného pohybu podélného útvaru.

Dosavadní stav techniky

U přízí, pásků, nití, textilií a podobných textilních útvarů mají třecí síly pozitivní nebo negativní účinek. Pozitivních účinků třecích sil se využívá např. u třecích brzdiček. Negativní účinky se projevují zhoršováním zpracovatelnosti a ovlivňováním výkonu textilních, zejména pletacích, strojů. Před vlastním zpracováním se přitom na textilní materiály, resp. na jejich povrch, často nanáší řada různých přípravků, např. parafin, aviváž, povrchové oligomery atd., které také ovlivňují třecí vlastnosti materiálu. Proto se hledají optimální hodnoty třecích sil, obecně koeficientů tření, v konkrétních nebo simulovaných situacích.

Při zpracování textilního materiálu dochází především ke tření smykovému, kdy se materiál pohybuje po rovinných styčných plochách. Uvede-li vnější síla materiál z klidu do pohybu, určuje se podle velikosti této síly tzv. klidové nebo též statické tření. Například velikost statického tření mezi jednotlivými vlákny příze vyrobené ze staplového materiálu, např. příze vyrobené na rotorových dopřádacích strojích, určuje pevnost příze. Podle velikosti vnější síly, která je zapotřebí k udržení měřeného materiálu v rovnoměrném pohybu přes styčnou plochu se usuzuje na dynamické tření, které ovlivňuje zpracovatelské vlastnosti materiálu a kvalitu výsledného produktu textilní výroby. U zakřivených styčných ploch se kromě povrchových nerovností a vyčnívajících vláken (vliv chlupatosti) uplatňuje i ohybová tuhost jednotlivých vláken a celková ohybová tuhost přízí, nití a dalších textilních materiálů vyrobených z těchto vláken.

Pro stanovení statického a dynamického koeficientu tření se využívá principu nakloněné roviny s rovnoměrným pohybem třecího elementu. Měření se provádí mezí dvěma textilními materiály nebo mezi textilním materiálem ajiným zkoumaným materiálem.

Ke stanovení koeficientu tření mezi elementy se zakřivenými plochami a vlákny, přízemi, nitěmi, pásky a podobnými podélnými útvary se používá dvojice snímačů tahových sil, kdy se přes element se zakřivenou plochou (např. niťový vodič, pletací jehlu apod.) pohybuje měřený podélný útvar. Jedním snímačem tahových sil umístěným ve směru pohybu před elementem se zakřivenou plochou a druhým snímačem tahových sil umístěným ve směru pohybu za tímto elementem se zjišťují tahové síly v měřeném podélném útvaru. Z podílu takto zjištěných tahových sil a z velikosti úhlu opásání podélného útvaru po zakřivené ploše se na základě Eulerova vztahu určí velikost třecích koeficientů.

-1 CZ 301502 B6

V jiném známém uspořádání je snímač tahových sil před elementem se zakřivenou plochou nahrazen závažím, které vytvoří požadované předpětí v měřeném útvaru. Druhý konec útvaru se zavěsí na snímač síly, kterým může být např. dynamometr, který současně zajistí rovnoměrný pohyb měřeného útvaru.

Nevýhodou dosavadního stavu techniky je to, že principu nakloněné roviny se obtížně využívá tam, kde se má zjistit koeficient tření vláken, přízí a nití s konkrétními vodicím i elementy, např. niťovými vodiči, korálky, pletacími jehlami apod. Další nevýhodou dosavadního stavu techniky je to, že snímače musí být pro použití v těchto systémech kalibrovány (cejchovány) s vysokou přesností, přičemž se musí eliminovat vliv tření mezi měřeným útvarem a vodiči útvaru v samotném snímači tahových sil. V současné době není znám pohotový a uživatelsky přívětivý způsob měřeni třecích koeficientů, který by navíc umožnil provozní porovnávání třecích vlastností textilních materiálů a jejich úprav.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo způsobem stanovení koeficientu tření podélných útvarů, jehož podstata spočívá v tom, že se podélným útvarem pohybuje v obou směrech délky podélného útvaru, přičemž se při pohybu podélného útvaru v každém z obou směrů měří velikost tahové síly působící v podélném útvaru, čímž se zjistí dvojice tahových sil, z nichž jedna je o účinek tření mezi podélným útvarem a alespoň jedním vodičem vetší a druhá je o účinek tření mezi podélným útva25 rem a alespoň jedním vodičem menší, načež se z naměřených hodnot tahových sil a z velikosti úhlu opásání podélného útvaru kolem každého z vodičů na základě Eulerovýeh vztahů pro každou z tahových sil určí výsledná velikost koeficientu tření mezi podélným útvarem a alespoň jedním vodičem.

Tímto způsobem je možno zjistit koeficient tření ve v podstatě libovolné měřené soustavě, tj, např. mezi nití a libovolným dalším prvkem působícím jako vodič nebo soustava vodičů, přičemž je možno přímo hodnotit i vliv tvaru a povrchu jednotlivých částí soustavy, např. vliv chlupatosti a tuhosti měřeného podélného útvaru na hodnotu koeficientu tření atd.

Podstata měřicího zařízení k provádění způsobu spočívá v tom, že zařízení pro vyvozování rovnoměrného pohybu podélného útvaru je tvořeno zařízením pro vyvozování vratného rovnoměrného pohybu podélného útvaru.

foto zařízení je jednoduché a spolehlivé, přičemž oproti stavu techniky vyžaduje nižší počet io součástí a je možno použít snímač síly s jednodušší (bezrozměrnou) kalibrací.

Podle jednoho výhodného provedení je zařízení pro vyvozování vratného rovnoměrného pohybu podélného útvaru opatřeno snímačem tahové síly, čímž se dále zjednodušuje zejména obslužnost měřicího zařízení.

Podle jednotlivých výhodných provedení může měřicí zařízení obsahovat právě jeden vodič nebo může obsahovat trojici do tvaru trojúhelníku, např. rovnoramenného, uspořádaných vodičů nebo může obsahovat pětici do tvaru písmene „W“ uspořádaných vodičů, přičemž tato provedení jsou spolehlivá a jednoduchá.

Podle dalšího výhodného provedení obsahuje měřicí zařízení alespoň trojici souměrně uspořádaných vodičů, z nichž jeden vodič je tvořen vodičem snímače tahové síly působící vc směru kolmém na směr pohybu podélného útvaru, což umožňuje využít i poměrně rozšířených stávajících měřících prostředků se snímači síly vytvořenými s pomocí vetknutého nosníku atd.

_ 4 .

Přehled obrázku na výkresech

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr, 1. schéma měření s jedním vodi5 čem, obr. 2a schéma měření s trojicí do rovnoramenného trojúhelníka uspořádaných vodičů a se snímačem síly v zařízení pro vyvozování vratného rovnoměrného pohybu podélného útvaru, obr. 2b schéma měření s trojicí do rovnoramenného trojúhelníka uspořádaných vodičů a se snímačem síly vytvořeným prostředním vodičem, obr. 3a schéma měření s peticí do tvaru písmene .,W‘ uspořádaných vodičů a sc snímačem síly v zařízení pro vyvozování vratného rovnoměrného io pohybu podélného útvaru, obr. 3b schéma měření s pěticí do tvaru písmene „W‘^b uspořádaných vodičů a se snímačem síly vytvořeným jedním z pětice vodičů a obr. 4 vliv velikosti předpětí F_fJ na naměřenou hodnotu koeficientu tření μ.

Příklady provedení vynálezu

Způsob stanovení koeficientu tření podélných útvarů 2 bude popsán na principu činnosti několika zařízení ke stanovování koeficientu tření podélných útvarů 2.

vi Zařízení ke stanovení koeficientu tření podélných útvarů 2 podle obr. 1 obsahuje vodič i se zakřivenou plochou. Přes vodič i je v úhlu α opásán měřený podélný útvar 2, na jehož jednom konci je zavěšeno závaží 3 pro vytvoření předpětí F_o. Na opačném konci měřeného podélného útvaru 2 je upevněn snímač 4 síly. V místě A pomyslného řezu příčného řezu útvarem 2 působí taliová sila f. Pohybuje li se snímačem 4 síly směrem dolů, měří snímač 4 síly hodnotu působící síly F_d, která je o působení třecích odporů mezi měřeným útvarem 2 a vodičem 1 větší, než je hodnota předpětí Fq, Podle Kulérová vztahu pak platí rovnice ěý - (1), Pohybuje-li se snímačem 4 síly směrem vzhůru, měří snímač 4 síly hodnotu působící síly F_Q, která je o působení třecích odporů mezi měřeným útvarem 2 a vodičem i menší, než je hodnota předpětí Fo a tedy podle Eulerova vztahu platí rovnice - F,>*e “^u (2). Oba směry pohybu snímače 4 síly jsou na to výkrese znázorněny šipkami 5. Snímač 4 síly je napojen na vhodné záznamové a/nebo vyhodnocovací zařízení, které může buď pouze zaznamenávat naměřené hodnoty nebo je přímo i zpracovává.

Vodičem 1 použitým při měření přitom může být v podstatě libovolné těleso, např. háček pletací jehly, část pleteniny atd., takže je možno zjišťovat koeficienty tření mezi měřeným podélným útvarem 2 a libovolným reálným tělesem, se kterým přichází měřený útvar 2 při zpracovávání do kontaktu.

Následnou úpravou rovnic (1) a (2) získáme výsledný vztah pro určení io

F_t1lnFj hodnoty koeficientu tření μ ----(3). Do výsledného vztahu (3) se dosazují naměřené

2a hodnoty Fj a b, a úhel opásání α měřeného podélného útvaru 2 okolo vodiče f. Pro případ, kdy α

E, ln—

5(1 F_ti je 180° platí vztah μ = —----(4). Ve výsledném vztahu se uplatňuje pouze poměr

2π naměřených veličin a proto nezáleží na jednotkách, ve kterých byly tyto veličiny naměřeny. Při měření je však důležitá konstantní ry chlost pohybu snímače 4 síly oběma směry, tj. aby zry chlení pohybu snímače bylo v obou směrech pohybu snímače 4 síly v okamžiku měření nulové.

v příkladu provedení měřicí soustavy podle obr. 2a je měřený podélný útvar 2 střídavě provlečen mezi trojicí vodičů 1 s úhlem a opásání útvaru 2 okolo spodního a horního vodiče £ a úhlem 2 u opásání útvaru 2 okolo středního vodiče i. V tomto přikladu provedení je snímač 4 síly uspořá5 dán nahoře. Při pohybu snímače 4 síly nahoru ve směru šipky 5 se naměří hodnota síly F,r-F_tfe^iua (5) a při pohybu snímače 4 síly dolu ve směru šipky 5 se naměří hodnota Fj = F,*e ⁴ '^Λ' (6). Naměřené síly íý a F_d se dosadí do vztahu pro určení hodnoty koeficientu tření

F„

In— iF₍i μ =-(7)

8«

Obdobně pří použití pěti vodičů 1, jak je znázorněno na obr. 3a obdržíme pro určení výsledné hodnoty koeficientu tření vztah

F„

InE/ μ =-¢8)

16«

Při uspořádání měřicí soustavy podle obr. 2b je tahová síla v podélném útvaru 2 měřena pomocí prostředního vodiče i, který je součástí neznázoměného snímače 4 síly, který je citlivý pouze ve směru šipky B (směr působení sil F₂ a Fj), a který při pohybu podélného útvaru 2 směrem nahoru a dolů ve směru šipek 5 registruje sílu A'., ^_ sin« xx (ď^{; 1} c'‘‘'^J) (9) a sílu

Fj = sin« x ''^J t-e ^1wj) (10). Po úpravě obou rovnic (9), (10) je výsledný vztah pro určení koeficientu tření dán rovnicí

E, ln—

F_tt μ---(11)

4<z

Obdobně při použití pěti vodičů J_, jak je znázorněno na obr. 3b, obdržíme pro určení výsledné hodnoty koeficientu tření vztah

F„ ln—

F, μ~-(12)

12«

Vodiče i mohou mít relativné malé rozměry, které mohou odpovídat např. jehlám pletacích strojů, u kterých vlivem tuhosti a chlupatosti podélných útvarů 2 může dojít k chybám měření. Zvýšením předpětí Fo můžeme chyby měření způsobené tuhostí a chlupatostí podélného útvaru 2 potlačit. Na obr. 4 je znázorněn průběh naměřené hodnoty koeficientu tření μ v závislosti na velí* kosti předpětí Fo při měření. Je zřejmé, že s rostoucím předpětím F_o klesá naměřená hodnota koeficientu tření μ, takže pro relativně malé hodnoty předpětí můžeme způsobem podle vynálezu určit vliv chlupatosti a tuhosti podélného útvaru 2 na hodnotu koeficientu tření μ a vzájemné je porovnávat.

5o Při zjišťování hodnoty koeficientu tření μ v uspořádání měřicí soustavy podle obr. 2 a 3 (a, b) je snadné měnit hodnotu předpětí Fo, úhly a opásání vodičů i, rozteče mezi vodiči i a rychlost pohybu měřeného podélného útvaru 2. Tak lze za různých podmínek sledovat chování pletacích přízí na jehlách pletacích strojů, operativně porovnávat zpracovatelnost měřeného podélného útvaru 2 za běžných podmínek atd.

-4 Cl. 301502 B6

Vynález není omezen pouze na znázorněná a popsaná provedení, ale v rámci běžné odborné dovednosti je možné jej aplikovat i na jiná provedení a uspořádání, např. na složitější soustavy vzájemně se troucích těles, jako je soustava pletací příze - očko pleteniny - pletací jehla (reálná situace jako při pletení) nebo dvojice vzájemně se troucích podélných útvarů atd.

Průmyslová využitelnost

Vynáiez je využitelný pro měřen; tření mez; v podstatě libovolným podélným útvarem a id v podstatě libovolným alespoň jedním dalším prostředkem nebo soustavou prostředků.

Claims

1. Způsob stanovení koeficientu třeni podélných útvarů, pri kterém se v měřeném podélném útvaru, který je opásán okolo alespoň jednoho vodiče vytvoří předpětí, načež se měřeným podél2<> ným útvarem pohybuje rovnoměrným pohybem, během něhož se měří tahové síly působící v podélném útvaru a z velikosti naměřených sil se určuje velikost koeficientu tření mezi měřeným podélným útvarem a vodičem, vyznačující se tím, že se podélným útvarem (2) pohybuje v obou směrech délky podélného útvaru (2), přičemž se při pohybu podélného útvaru (2) v každém zobou směrů měří velikost tahové síly (F_d, F„) působící v podélném útvaru (2).

25 čímž se zjistí dvojice tahových sil (F_d, F_n), z nichžjednaje o účinek tření mezi podélným útvarem (2) a alespoň jedním vodičem (1) větší a druhá je o účinek tření mezi podélným útvarem (2) a alespoň jedním vodičem (I) menší, načež se z naměřených hodnot tahových sil (F_d a F_n) a z velikosti úhlu (a) opásání podélného útvaru (2) kolem každého z vodičů (1) na základě Kulérových vztahů pro každou z tahových sil (F_(!, F_rl) určí výsledná velikost koeficientu (μ) tření mezi .to podélným útvarem (2) a alespoň jedním vodičem (1).

2. Měřicí zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, které obsahuje alespoň jeden vodič pro opásání měřeným podélným útvarem, přičemž dále obsahuje závaží připojitelné k podélnému útvaru na jedné straně vodiče a dále obsahuje snímač tahové síly připojitelný k podélnému útvaru

35 na druhé straně vodiče, přičemž snímač tahové síly je spřažen se záznamovým a/nebo vyhodnocovacím zařízením a měřicí zařízení dále obsahuje zařízení pro vyvozování rovnoměrného pohy bu podélného útvaru, vyznačující se tím, že zařízení pro vyvozování rovnoměrného pohybu podélného útvaru (2) je tvořeno zařízením pro vyvozování vratného rovnoměrného pohybu podélného útvaru (2).

K)

3. Měřicí zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že zařízení pro vyvozovaní vratného rovnoměrného pohybu podélného útvaru (2) je opatřeno snímačem (

4) tahové síly (F_d a F_n).

45 4. Měřicí zařízení podle kteréhokoli z nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že obsahuje právě jeden vodič (1).

5. Měřicí zařízení podle kteréhokoli z nároků 2 nebo 3. vyznačující se tím, že obsahuje trojici do tvaru trojúhelníku uspořádaných vodičů (1).

6. Měřicí zařízení podle nároku 5, vyznačující sc tím, že trojice vodičů (1) je uspořádána do tvaru rovnoramenného trojúhelníku.

7. Měřicí zařízení podle kteréhokoli z nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že

55 obsahuje pětici do tvaru písmene „W“ uspořádaných vodičů (1).

- 5 CZ 301502 B6

8. Měřicí zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím. že obsahuje alespoň trojici souměrně uspořádaných vodičů (1), z nichž jeden vodič (1) je tvořen vodičem snímače (4) tahové síly působící ve směru (B) kolmém na směr pohybu podélného útvaru (2).