DE1259602B

DE1259602B - Device for determining the coefficient of friction of elongated test material

Info

Publication number: DE1259602B
Application number: DE1964R0038350
Authority: DE
Inventors: Stefan Fuerst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-07-11
Filing date: 1964-07-11
Publication date: 1968-01-25
Also published as: CH439794A

Description

Vorrichtung zum Bestimmen des Reibwertes von langgestrecktem Prüfgut Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Reibwertes von langgestrecktem Prüfgut, z. B. Fäden, Drähten, Bändern, mit einem Meßorgan für den Unterschied der an den Enden des Prüfgutes auftretenden Zugkräfte, welche als Maß für die Reibkraft dienen, wobei das Prüfgut zwischen den beiden Meßstellen für die Zugkraft über Reibkörper geführt wird, an denen es eine Umlenkung erfährt.Device for determining the coefficient of friction of elongated test material The invention relates to a device for determining the coefficient of friction of elongated test material, e.g. B. threads, wires, tapes, with a measuring element for the Difference in the tensile forces occurring at the ends of the test specimen, which are used as a measure serve for the frictional force, the test material between the two measuring points for the Tensile force is passed through friction bodies, where it is deflected.

Zur Bestimmung des Reibwertes von langgestrecktem Prüfgut wurden bisher Spannungsmessungen vor und hinter den Reibstellen vorgenommen. Aus der Differenz zwischen den Spannungen konnte die Reibung ermittelt werden. To determine the coefficient of friction of elongated test material were So far, voltage measurements have been made in front of and behind the friction points. From the difference the friction between the stresses could be determined.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Reibwertes besteht dann, wenn die Reibung als Umschlingungsreibung auftritt. In diesem Fall gilt bekanntlich die Eytelweinsche Formel S2 = S1. ey a. Another way to determine the coefficient of friction is when the friction occurs as wrap-around friction. In this case, as is well known, the following applies the Eytelwein formula S2 = S1. ey a.

Aus dem Unterschied der sich nach einem vorbestimmten Umspannungsbogen in Abhängigkeit von dem Reibwert ergebenden Zugkräfte an den Enden des Gutes kann infolgedessen der Reibwerti ermittelt werden. Die bisherigen Meßverfahren sind jedoch sehr umständlich, weil eine Reihe von Faktoren, zumindest die Eingangs- und Ausgangsspannung, ermittelt werden muß und dann allenfalls an Hand einer Tabelle der zugehörige Reibwert abgelesen werden kann. Außerdem beeinflussen die Spannungsmeßgeräte vielfach ihrerseits die Spannungen, da die durch die Meßgeräte erzeugte Reibung mitgemessen wird. From the difference which is based on a predetermined loop voltage depending on the coefficient of friction resulting tensile forces at the ends of the goods as a result, the coefficient of friction can be determined. The previous measurement methods are, however very cumbersome because a number of factors, at least the input and output voltage, must be determined and then, if necessary, the associated coefficient of friction using a table can be read. In addition, the voltmeters often influence their part the stresses, since the friction generated by the measuring devices is also measured.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Nachteil der bekannten Vorrichtung beseitigt und eine einfache und sichere Bestimmung des Reibwertes ermöglicht. Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß eine einfache und sichere Bestimmung des Reibwertes möglich ist, wenn zur Bestimmung des Reibwertes die durch Umschlingungsreibung zustande gekommenen Zugkräfte des Gutes vor und hinter der Umschlingung auf einem Waagebalken gegeneinander ausgewogen werden, so daß an dem Waagebalken das dem Verhältnis der Zugkräfte entsprechende Hebelarmverhältnis ein unmittelbares Maß für den Reibwert ergibt. Dementsprechend löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Meßorgan aus einem von den Zugkräften belastbaren Waagebalken mit unterschiedlichen Hebelarmlängen besteht, dessen veränderbares Hebelarmverhältnis im Gleichgewichtszustand an einer vorzugsweise in Reibwerten geeichten Skala ablesbar ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn vorzugsweise der Angriffspunkt für die kleinere Zugkraft längs des Waagebalkens verschiebbar und seine Stellung mit Hilfe eines über der Skala gleitenden Zeigers ablesbar ist. Weiterhin kann das Hebelarmverhältnis auch selbsttätig mit Hilfe eines von dem Ausschlag des Waagebalkens gesteuerten Motors veränderbar sein. The invention is based on the object of creating a device which eliminates the disadvantage of the known device and a simple and safe Determination of the coefficient of friction allows. The invention is based on the knowledge that a simple and reliable determination of the coefficient of friction is possible if the determination of the coefficient of friction the tensile forces of the Good in front of and behind the wrap on a balance beam balanced against each other so that on the balance arm that corresponds to the ratio of the tensile forces Leverage ratio gives a direct measure of the coefficient of friction. Accordingly the invention solves the problem in that the measuring element consists of one of there is a balance beam with different lever arm lengths that can withstand the tensile forces, its changeable lever arm ratio in the equilibrium state on one preferably can be read in a calibrated scale. It is particularly advantageous if preferably the point of application for the smaller tensile force along the balance beam movable and its position with the help of a pointer sliding over the scale is readable. Furthermore, the lever arm ratio can also be done automatically with the aid of a be changeable by the deflection of the balance arm controlled motor.

An Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Dabei ist angenommen, daß der Reibwert eines von einer Spule 1 ablaufenden Fadens 2 ermittelt werden soll. On the basis of the embodiment shown in the figure is the Invention explained in more detail. It is assumed that the coefficient of friction is one of a Bobbin 1 running thread 2 is to be determined.

Hierzu dient ein in diesem Fall doppelarmiger Waagebalken 3 a, 3 b, welcher im Punkt 4 drehbar gelagert ist. Der Faden 2 wird zunächst durch eine Führung 5 über den Hebelarm 3 a geführt, umschlingt sodann Reibkörper 6 und 7 und wird nach Umschlingung des Hebelarmes 3 b einer Abzugsvorrichtung zugeführt, die aus einer von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Walze 8 und einer um eine Achse 9 schwenkbaren Gegendruckwalze 10 besteht. Der für die Bestimmung des Reibwertes maßgebende Umlenkungsbogen setzt sich in diesem Fall zusammen aus einer 1800 betragenden Umlenkung um den Hebelarm 3a, jeweils einer 900 betragenden Umlenkung um die Reibkörper 6 und 7 und einer wiederum 1800 betragenden Umlenkung um den Hebelarm 3 b. Der Umlenkungsbogen schließt also insgesamt einen Winkel von 5400 ein.In this case, a double-armed balance beam 3 a, 3 b, which is rotatably mounted in point 4. The thread 2 is initially guided by a guide 5 guided over the lever arm 3 a, then wraps around friction bodies 6 and 7 and is after Wrapping of the lever arm 3 b fed to a pull-off device, which consists of a by a motor, not shown, driven roller 8 and one about an axis 9 pivotable counter-pressure roller 10 consists. The one for determining the coefficient of friction In this case, the decisive deflection curve is made up of an amount of 1800 Deflection around the lever arm 3a, in each case a deflection amounting to 900 around the friction body 6 and 7 and a turn around 1800 amounting to the Lever arm 3 b. The deflection bend therefore encloses an angle of 5400 altogether.

Die Fadenführung 5 und der Reibkörper 6 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem in einem Schlitz 11 gleitbar gelagerten Schieber 12 angeordnet, dessen oberes Ende zugleich als Zeiger 12 a ausgebildet ist und über eine Skala 13 gleitet. Während des Abzugs des Fadens 2 mit Hilfe der Walzen 8 und 10 wird zur Bestimmung des Reibwertes y der Schieber 12 so. lange verschoben, bis der Waagebalken 3 a, 3b sich im Gleichgewicht befindet. Das Verhältnis der Hebelarmlängen 3' und 3" entspricht dann genau dem umgekehrten Verhältnis der Kräfte, welche an dem Waagebalken angreifen. In dem dargestellten Fall setzen sich diese Kräfte zusammen aus der Summe der im Faden zwischen der Führung 5 und dem Hebelarm 3 a auftretenden Spannung S 1 und der zwischen dem Hebelarm 3 a und dem Reibkörper 6 auftretenden Spannung S1' einerseits sowie der zwischen dem Reibkörper 7 und dem Hebelarm 3 b auftretenden Zugspannung S2' und der zwischen dem Hebelarm 3 b und den Walzen 8 und 10 auftretenden Zugspannung S2. Es gilt also im vorliegenden Fall die Formel 3' Sl+Sl' 3" S2 + S2' Auf diese Weise sind die auf den Faden 2 einwirkenden Zugspannungen während der Messung eliminiert, so daß das Verhältnis zwischen den Längen der Hebelarme 3 a und 3b unmittelbar dem Reibwert je proportional ist. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Länge 3' konstant ist und lediglich die Länge 3" durch den Schieber 12 veränderbar ist, ergibt auch die Stellung des Schiebers 12 ein unmittelbares Maß für den Reibwert ,a, so daß der Zeiger 12 a über der gegebenenfalls in Reibwerten ,u geeichten Skala 12 gleiten kann. The thread guide 5 and the friction body 6 are shown in FIG Exemplary embodiment on a slide 12 which is slidably mounted in a slot 11 arranged, the upper end of which is also designed as a pointer 12 a and over a scale 13 slides. During the withdrawal of the thread 2 with the help of the rollers 8 and 10, the slide 12 is used to determine the coefficient of friction y. long postponed until the balance beam 3 a, 3 b is in equilibrium. The ratio of the lever arm lengths 3 'and 3 "then correspond exactly to the inverse ratio of the forces which are at attack the balance beam. In the case shown, these forces are composed from the sum of the occurring in the thread between the guide 5 and the lever arm 3 a Voltage S 1 and that occurring between the lever arm 3 a and the friction body 6 Voltage S1 'on the one hand and that between the friction body 7 and the lever arm 3 b tensile stress S2 'occurring between the lever arm 3 b and the rollers 8 and 10 occurring tensile stress S2. In the present case, the formula applies 3 'Sl + Sl' 3 "S2 + S2 'The tensile stresses acting on the thread 2 are in this way eliminated during the measurement, so that the ratio between the lengths of the lever arms 3 a and 3b is directly proportional to the coefficient of friction. Since the one shown Embodiment the length 3 'is constant and only the length 3 "through the Slide 12 is changeable, the position of the slide 12 also results in a direct one Measure for the coefficient of friction, a, so that the pointer 12 a above the possibly in coefficients of friction , u calibrated scale 12 can slide.

Abgesehen davon, daß für die vom Faden umschlungenen Stellen der Meßvorrichtung sowohl zylindrische als auch nichtzylindrische Reibkörper, z. B Keilscheiben od. dgl. verwendet werden können, ist es auch möglich, die Art der Umlenkungen ebenso wie die Art der Veränderung des Hebelarmverhältnisses auf die verschiedenste Weise zu variieren. So ist es beispielsweise möglich, den Faden nicht direkt über die Hebelarme zu führen wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, sondern an den Hebelarmen verschiebbar gelagerte Umlenkglieder anzuordnen, über die der Faden seinerseits geführt ist. Apart from the fact that for the places entwined by the thread Measuring device both cylindrical and non-cylindrical friction bodies, e.g. B wedge disks Od. Like. Can be used, it is also possible to change the type of deflections as well like the type of change in the lever arm ratio in the most varied of ways to vary. For example, it is possible not to run the thread directly over the To guide lever arms as in the illustrated embodiment, but to the To arrange lever arms displaceably mounted deflecting members over which the thread in turn is led.

Bei hohen Rauhigkeitswerten kann es gegebenenfalls erwünscht sein, den Umlenkungsbogen zu verkleinern, um einen Fadenbruch zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist es möglich, beispielsweise die Reibkörper 6 und 7 drehbar zu lagern, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß dann der Reibwert der drehbaren Lagerung in der Messung berücksichtigt werden muß.In the case of high roughness values, it may be desirable to to reduce the deflection curve in order to avoid a thread breakage. To this Purpose it is possible, for example, to mount the friction bodies 6 and 7 rotatably, with However, it must be taken into account that the coefficient of friction of the rotatable bearing in the Measurement must be taken into account.

Es ist aber auch möglich, bereits dadurch geringere Umlenkungsbogen zu erreichen, daß der aus dem Führungsglied 5 austretende Faden 2 sofort über die Reibkörper 6 und 7 und dann unmittelbar zu den Abzugswalzen 8 und 10 geführt ist und die Reibkörper 6 und 7 ihrerseits an dem Waagebalken 3 a, 3 b verschiebbar gelagert sind. Man erkennt, daß sich in diesem Fall statt eines Umlenkungsbogens, der einem Winkel von 5400 entsprechen würde, lediglich ein Umlenkungsbogen ergibt, der einem Winkel von 1800 entspricht. Eine Verkleinerung des Umlenkungsbogens hat jedoch den Nachteil eines größeren Ungenauigkeitsfaktors, da dann auch das Verhältnis der Hebelarmlängen 3" : 3' kleiner wird.But it is also possible to have smaller deflection bends as a result to achieve that the emerging from the guide member 5 thread 2 immediately over the Friction body 6 and 7 and then directly to the take-off rollers 8 and 10 is performed and the friction bodies 6 and 7 in turn mounted displaceably on the balance beam 3 a, 3 b are. You can see that in this case, instead of a deflection arch, the one Would correspond to angle of 5400, merely a diversion curve results in a Corresponds to an angle of 1800. However, a reduction in the deflection arc has the Disadvantage of a greater inaccuracy factor, since then also the ratio of the lever arm lengths 3 ": 3 'becomes smaller.

Eine andere Möglichkeit zur Veränderung des Ausführungsbeispiels gemäß vorliegender Erfindung ergibt sich dadurch, daß statt des dargestellten zweiarmigen Waagebalkens 3 a, 3b lediglich ein einarmiger Waagebalken verwendet wird, welcher von den Kräften in unterschiedlichen Richtungen belastbar ist. Auch in diesem Fall kann aus dem Verhältnis der Hebelarme der Reibwert abgelesen werden. Another possibility to change the embodiment according to the present invention results from the fact that instead of the two-armed Balance beam 3 a, 3b only a one-armed balance beam is used, which can be loaded by the forces in different directions. In this case, too the coefficient of friction can be read from the ratio of the lever arms.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, aus der handbedienten Meßvorrichtung auch eine selbsttätig arbeitende Meßvorrichtung zu machen, indem das Hebelarmverhältnis selbsttätig mit Hilfe eines von dem Ausschlag des Waagebalkens gesteuerten Motors 14 veränderbar ist. Zu diesem Zweck spielt der Waagebalken zwischen zwei Schaltkontakten 15 a und 15 b, welche den von einer Stromquelle 16 angetriebenen Motor in der einen oder in der anderen Richtung in Umdrehungen versetzen. According to a further embodiment of the invention, it is possible from the hand-operated measuring device also an automatically working measuring device to make by the lever arm ratio automatically with the help of one of the deflection of the balance arm controlled motor 14 is variable. To this end, the Balance beam between two switch contacts 15 a and 15 b, which is from a power source 16 driven motor in one or the other direction in revolutions offset.

Durch den Motor 14 wird eine Verstellspindel 17 in Umdrehungen versetzt, auf welcher eine mit dem Schieber 12 fest verbundene Stellmutter 18 gleitet.An adjusting spindle 17 is rotated by the motor 14, on which an adjusting nut 18 firmly connected to the slide 12 slides.

Die wirksame Länge 3" des Hebelarmes 3 a stellt sich also selbsttätig auf denjenigen Punkt ein, in welchem der Waagebalken zwischen den Kontakten1Sa und 15 b spielt und welcher demzufolge dem Gleichgewicht des Waagebalkens entspricht. Um den Hebelarm des Waagebalkens 3 b nicht unnötig lang auszuführen, ist dieser Hebelarm 3 b an seinem Ende mit einem Gegengewicht 19 versehen, welches das größere Gewicht des längeren Hebelarmes 3 a ausgleicht, so daß lediglich die auf die beiden Hebelarme einwirkenden Kräfte das Spiel des Waagebalkens beeinflussen.The effective length 3 "of the lever arm 3 a is therefore automatically set to the point at which the balance beam between contacts 1Sa and 15 b plays and which therefore corresponds to the balance of the balance beam. In order not to make the lever arm of the balance beam 3 b unnecessarily long, this one is Lever arm 3 b provided at its end with a counterweight 19, which is the larger Weight of the longer lever arm 3 a compensates, so that only on the two Forces acting on the lever arms influence the play of the balance beam.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn diejenigen Teile der Vorrichtung nach der Erfindung, welche von dem zu messenden Faden umschlungen werden, leicht auswechselbar angeordnet sind, damit die Reibung des Garnes, welche sich bekanntlich bei verschiedenen Materialpaarungen ändert, unter den verschiedensten Bedingungen geprüft werden kann. Außerdem ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit der das Garn fördernden Vorrichtung, also vorzugsweise die Drehzahl des die Reibwalze 8 antreibenden Motors, veränderbar auszubilden. Da die Reibwerte eines Gutes in vielen Fällen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten unterschiedlich groß sind, können mit Hilfe dieser Maßnahme also die Reibwerte für jeden Geschwindigkeitsbereich ermittelt werden. It is particularly advantageous if those parts of the device according to the invention, which are looped around by the thread to be measured, easily are arranged interchangeably, so that the friction of the yarn, which is known changes with different material pairings, under the most varied of conditions can be checked. It is also beneficial to the speed of the yarn conveying device, so preferably the speed of the friction roller 8 driving Motor to train changeable. Since the coefficient of friction of a good is in many cases Different speeds can be different with the help With this measure, the coefficients of friction are determined for each speed range.

Claims

Claims: 1. Device for determining the coefficient of friction of elongated test material, e.g. B. threads, wires, tapes, with a measuring element for the Difference in the tensile forces occurring at the ends of the test specimen, which are used as a measure serve for the frictional force, the test material between the two measuring points for the Tensile force is guided over friction bodies, at which it experiences a deflection, thereby characterized in that the measuring element consists of a balance beam that can be loaded by the tensile forces (3 a, 3 b) with different lever arm lengths, its changeable Lever arm ratio in the state of equilibrium on a scale preferably calibrated in terms of friction values (13) is readable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that preferably the point of application for the smaller tensile force can be moved along the balance beam (3 a, 3 b) and his position with help a pointer (12a) sliding over the scale (13) can be read off is.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the lever arm ratio automatically with the help of one of the deflection of the balance beam controlled motor (14) is variable.