RU2019592C1

RU2019592C1 - Device for monitoring load exerted on shafts of textile machine drawing mechanism

Info

Publication number: RU2019592C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Исаев; В.С. Николаев; А.М. Бочков; А.В. Куличков; В.Н. Гринин
Original assignee: Пензенский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский институт прядильных машин
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: monitoring of load exerted on drawing mechanisms. SUBSTANCE: device has check shaft made of homogeneous material whose end sections carry transducers. Transducer body 10 accommodates sensitive member whose base 11 carries crystalline membrane 12 conjugated with flexible gasket 13. Load from rod 19 through guide 14, gasket 13 is uniformly distributed over entire surface of membrane 12 located on which are resistance strain gages of electrical bridge. Signal from resistance strain gages enters amplifier, and converter and is registered by load indicator. EFFECT: higher efficiency. 6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для определения технологических параметров машин текстильной промышленности, а именно к устройствам для контроля нагрузки на велики вытяжного прибора ленточных и им подобных машин. The invention relates to devices for determining the technological parameters of textile machines, and in particular to devices for controlling the load on the large exhaust device of tape machines and the like.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для измерения нагрузки на велики вытяжного прибора ИНВП-М3, в котором на плоских срезах концевых участков контрольного валика наклеены тензорезисторы, подключенные к тензометрическому усилителю, регулятору нуля, регулятору калибровки. Прогиб оси контрольного валика, пропорциональный приложенной нагрузке, вызывает изменение сопротивления тензорезисторов, сигнал с которых регистрируется изме- рительным прибором. Регулятором калибровки устанавливают определенную чувствительность тензорезисторов, что обеспечивает отсчет величины нагрузки непосредственно по шкале прибора, градуированного в единицах силы. The closest technical solution, selected as a prototype, is a device for measuring the load on the large exhaust device INVP-M3, in which strain gauges connected to a strain gauge amplifier, zero regulator, calibration regulator are glued on flat sections of the end sections of the control roller. The deflection of the axis of the control roller, proportional to the applied load, causes a change in the resistance of the strain gauges, the signal from which is recorded by the measuring device. The calibration regulator sets a certain sensitivity of the strain gauges, which provides a readout of the load directly on the scale of the device, graduated in units of force.

Однако конструкция такого устройства не обеспечивает достаточной точности измерения в связи с тем, что предусмотренные для различных линий зажима сменные втулки при их установке требуют дополнительных операций калибровки, внося тем самым дополнительную погрешность в точность измерения. Выполнение средней части контрольного валика с эластичным покрытием приводит к уменьшению надежности работы в связи с износом материала эластичного покрытия в процессе многократных нагружений контрольного валика, что влияет также на точность измерений. However, the design of such a device does not provide sufficient measurement accuracy due to the fact that the replaceable sleeves provided for various clamping lines require additional calibration operations during their installation, thereby introducing an additional error in the measurement accuracy. The execution of the middle part of the control roller with an elastic coating leads to a decrease in reliability due to wear of the material of the elastic coating during repeated loading of the control roller, which also affects the accuracy of the measurements.

В основу изобретения поставлена задача создания такого устройства для контроля нагрузки на валики вытяжного прибора текстильной машины, в котором конструктивное выполнение контрольного валика и датчиков повысило бы точность измерения и надежность работы устройства. The basis of the invention is the task of creating such a device for controlling the load on the rollers of the exhaust device of a textile machine, in which the constructive implementation of the control roller and sensors would increase the measurement accuracy and reliability of the device.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля нагрузки на валики вытяжного прибора, содержащем контрольный валик, имеющий среднюю часть и концевые участки, на плоских срезах которых установлены датчики, подключенные к измерительному прибору, средняя часть и концевые участки контрольного валика выполнены из однородного материала, при этом нагружаемая поверхность датчиков снабжена имитатором эластичного покрытия нажимного валика вытяжного прибора. The problem is solved in that in the device for controlling the load on the rollers of the exhaust device containing a control roller having a middle part and end sections, on flat sections of which there are sensors connected to the measuring device, the middle part and end sections of the control roller are made of homogeneous material while the loaded surface of the sensors is equipped with a simulator of the elastic coating of the pressure roller of the exhaust device.

Выполнение контрольного валика из однородного материала и использование в датчике эластичной прокладки исключает помехи при измерениях от дополнительных соединений в конструкции валика и имитирует физико-механическую модель эластичного покрытия нажимного валика, что довольно точно воспроизводит нагрузки в вытяжном приборе и предохраняет чувствительный элемент от повреждений. The implementation of the control roller from a homogeneous material and the use of an elastic gasket in the sensor eliminates interference when measuring from additional connections in the roller structure and imitates the physicomechanical model of the elastic coating of the pressure roller, which reproduces loads in the exhaust device quite accurately and protects the sensitive element from damage.

В соответствии с одним из вариантов выполнения устройства датчики закреплены на плоских срезах концевых участков контрольного валика посредством разъемных соединений. Это позволяет использовать датчики при измерении нагрузки на различных линиях зажима в вытяжном приборе и выполнить устройство для контроля нагрузки более компактным. In accordance with one embodiment of the device, the sensors are mounted on flat sections of the end sections of the control roller by means of detachable joints. This allows you to use the sensors when measuring the load on various clamping lines in the exhaust device and make the device for monitoring the load more compact.

В другом варианте средняя часть контрольного валика выполнена в виде планки и сегментообразного элемента, жестко соединенных между собой с возможностью смены последнего. Такое выполнение контрольного валика способствует унификации конструкции при измерении нагрузки на различных линиях зажима вытяжного прибора. In another embodiment, the middle part of the control roller is made in the form of a strap and a segmented element, rigidly interconnected with the possibility of changing the latter. This embodiment of the control roller contributes to the unification of the design when measuring the load on various clamping lines of the exhaust device.

Жесткое соединение основания корпуса датчика с чувствительным элементом, поверхность которого в корпусе датчика сопряжена с имитатором эластичного покрытия, обеспечивает безлюфтовое соединение деталей, передающих и воспринимающих нагрузку в датчике, что повышает точность измерений. Сопряжение поверхности чувствительного элемента с имитатором эластичного покрытия предохраняет чувствительный элемент от повреждений при ударах, что позволяет использовать кристаллические системы в чувствительном элементе, изготовленные по современной технологии. A rigid connection of the base of the sensor housing with a sensitive element, the surface of which in the sensor housing is interfaced with a simulator of elastic coating, provides a backlash-free connection of parts transmitting and receiving the load in the sensor, which increases the accuracy of measurements. The conjugation of the surface of the sensitive element with a simulator of elastic coating protects the sensitive element from damage during impacts, which allows the use of crystalline systems in the sensitive element made using modern technology.

Выполнение имитатора эластичного покрытия в виде эластичной прокладки, совмещенной с направителем нагрузки, установленным в отверстии корпуса с возможностью перемещения, обеспечивает необходимое распределение нагрузки на чувствительный элемент. The implementation of the simulator of the elastic coating in the form of an elastic strip combined with a load guide mounted in the hole of the housing with the possibility of movement, provides the necessary load distribution on the sensing element.

Выполнение основания чувствительного элемента из материала с низким коэффициентом линейного расширения и закрепление на нем кристаллической мембраны с сформированным на ней тензометрическим мостом, расположенным в зоне, подвергающейся механической деформации, а также выполнение мембраны из материала с заданной геометрической правильностью кристаллической решетки позволяет значительно уменьшить габариты датчика и, кроме того, повысить надежность и стабильность его работы при изменении температуры окружающей среды. The implementation of the base of the sensing element from a material with a low coefficient of linear expansion and fixing a crystalline membrane on it with a tensometric bridge formed on it located in the area undergoing mechanical deformation, as well as the implementation of the membrane from a material with a given geometric correctness of the crystal lattice, can significantly reduce the dimensions of the sensor and In addition, to increase the reliability and stability of its operation when the ambient temperature changes.

Таким образом устройство для контроля нагрузки соответствует критерию "изобретательский уровень". Thus, the device for controlling the load meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения контрольного валика; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - структурная схема одного измерительного канала. In FIG. 1 shows the proposed device; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - embodiment of the control roller; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 3; in FIG. 5 is a structural diagram of one measuring channel.

Устройство содержит контрольный валик 1, взаимодействующий с цилиндром 2 вытяжного прибора по линии зажима волокнистого продукта. Контрольный валик 1 представляет собой цельнометаллический стержень и имеет среднюю часть 3 и концевые участки 4, посредством которых он установлен в направляющих 5 корпуса вытяжного прибора. На концевых участках 4 выполнены плоские срезы, на которых установлены датчики 6. Жесткая фиксация датчиков 6 на концевых участках контрольного валика осуществлена посредством штифтов 7 и резьбового соединения 8. The device includes a control roller 1, interacting with the cylinder 2 of the exhaust device along the clamping line of the fibrous product. The control roller 1 is an all-metal rod and has a middle part 3 and end sections 4, through which it is installed in the guides 5 of the hood of the exhaust device. At the end sections 4, flat sections are made on which the sensors 6 are mounted. Rigid fixation of the sensors 6 at the end sections of the control roller is carried out by means of pins 7 and a threaded connection 8.

Датчик 6 содержит основание 9, корпус 10, в котором размещен чувствительный элемент, на основании 11 которого закреплена кристаллическая мембрана 12. Основание 11 чувствительного элемента выполнено из материала с низким коэффициентом линейного расширения, например, из кремния. Поверхность мембраны 12 сопряжена с упругоэластичной прокладкой 13, совмещенной с поверхностью направителя нагрузки 14, установленного в отверстии корпуса 10 с возможностью перемещения. Основание 9 датчика жестко соединено с основанием 11 чувствительного элемента посредством термостабильного соединения, например ситалл-цемента, имеющего высокие механические свойства. На мембране 12, выполненной из материала с заданной геометрической правильностью кристаллической решетки, например, из кремния и сплава ковара по интегральной технологии, в зоне, подвергающейся механической деформации, расположены тензорезисторы 15 - 18, включенные в схему измерительного моста (фиг. 5). Нагрузка на датчик 6 осуществляется штоком 19 механизма нагрузки вытяжного прибора. The sensor 6 comprises a base 9, a housing 10 in which a sensing element is placed, on the base 11 of which a crystalline membrane 12 is fixed. The base 11 of the sensing element is made of a material with a low coefficient of linear expansion, for example, silicon. The surface of the membrane 12 is associated with an elastic-elastic gasket 13, combined with the surface of the load guide 14, mounted in the hole of the housing 10 with the possibility of movement. The base 9 of the sensor is rigidly connected to the base 11 of the sensing element by means of a thermostable connection, for example ceramic-cement, which has high mechanical properties. On the membrane 12, made of a material with a given geometric correctness of the crystal lattice, for example, silicon and Kovar alloy by integrated technology, in the area undergoing mechanical deformation, strain gages 15 - 18 are included in the measuring bridge circuit (Fig. 5). The load on the sensor 6 is carried out by the rod 19 of the load mechanism of the exhaust device.

Для использования контрольного валика 1 на различных линиях зажима вытяжного прибора средняя часть выполнена из планки 20, которая является телом валика, и сегментообразного элемента 21, жестко соединенных посредством резьбового соединения 22. Радиус сегментообразного элемента (фиг. 4) соответствует половине диаметра нажимного валика контролируемой линии зажима. To use the control roller 1 on various clamping lines of the exhaust device, the middle part is made of a strip 20, which is the body of the roller, and a segment-shaped element 21, rigidly connected by a threaded connection 22. The radius of the segment-shaped element (Fig. 4) corresponds to half the diameter of the pressure roller of the controlled line clamping.

Измерительный канал устройства (фиг. 5) от каждого датчика 4 содержит измерительный мост из четырех тензорезисторов 15 - 18, дифференциальный усилитель 23 разности потенциалов на выходе моста, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя 24, соединенного с блоком 25 индикации. Питание измерительного канала осуществляется от стабилизатора 26 тока. The measuring channel of the device (Fig. 5) from each sensor 4 contains a measuring bridge of four strain gauges 15 - 18, a differential amplifier 23 of the potential difference at the output of the bridge, connected to the input of the analog-to-digital converter 24 connected to the display unit 25. The measuring channel is powered by a current stabilizer 26.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Нагрузка от штока 19 механизма нагрузки вытяжного прибора передается через направитель 14 и упругоэластичную прокладку 13 на поверхность кристаллической мембраны 12. За счет пластической деформации прокладки 13 нагрузка распространяется равномерно по всей поверхности мембраны 12, в результате чего кристаллическая решетка мембраны деформируется. Тензометрический мост, сформированный на мембране, воспринимает изменение структуры кристаллической решетки в зонах, подверженных деформации. The load from the rod 19 of the load mechanism of the exhaust device is transmitted through the guide 14 and the elastic-elastic gasket 13 to the surface of the crystalline membrane 12. Due to the plastic deformation of the gasket 13, the load spreads uniformly over the entire surface of the membrane 12, as a result of which the crystal lattice of the membrane is deformed. A strain gauge bridge formed on the membrane perceives a change in the structure of the crystal lattice in areas subject to deformation.

Полученная разность электрических сопротивлений тензорезисторов 15 - 18 вызывает изменение выходного сигнала моста, который усиливается дифференциальным усилителем 23 и подается на аналого-цифровой преобразователь 24. Численное значение нагрузки регистрируется индикатором нагрузки 25. The obtained difference in the electrical resistances of the strain gauges 15 - 18 causes a change in the output signal of the bridge, which is amplified by a differential amplifier 23 and fed to the analog-to-digital converter 24. The numerical value of the load is recorded by the load indicator 25.

Изобретение позволяет повысить точность измерения путем исключения помех за счет выполнения контрольного валика из однородного материала. Надежность работы обеспечивается конструктивным выполнением датчика, способствующим его стабильной работе. The invention improves the accuracy of measurements by eliminating interference due to the implementation of the control roller from a homogeneous material. Reliability is ensured by the design of the sensor, contributing to its stable operation.

Claims

1. DEVICE FOR MONITORING THE LOAD OF THE TEXTILE MACHINE EXHAUST DEVICE ROLLERS, containing a control roller having a middle part and end sections, load sensors mounted on flat sections of the roller end sections and connected to the measuring device, characterized in that the middle part and end sections of the control the roller is made of homogeneous material, and the sensors are equipped with imitators of the elastic coating of the pressure roller of the exhaust device, placed on the load side.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sensors are installed on the end sections of the roller by means of detachable connections.

3. The device according to claim 1, characterized in that the middle part of the control roller is made in the form of a strap and a removable segmented element placed on the cylinder side of the exhaust device.

4. The device according to claim 1, characterized in that the sensor has a housing and a base attached to it, rigidly connected to the sensor element of the sensor, and the elastic coating simulator is paired with the surface of the sensor element.

5. The device according to claims 1 and 4, characterized in that the elastic coating simulator is made in the form of an elastic gasket, the sensor has a load guide placed freely in the housing opening, while the elastic gasket is combined with the load guide.

6. The device according to claims 1 and 4, characterized in that the sensitive element of the load sensor consists of a base made of a material with a low coefficient of linear expansion, a membrane mounted on the base, and a strain gauge bridge formed on the membrane and placed in the load application zone while the membrane is made of a material with a given geometric correctness of the crystal lattice.