SU566152A1 - Устройство дл измерени нат жени в месте изгиба движущегос листового материала - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ В МЕСТЕ ИЗГИБА ДВИЖУЩЕГОСЯ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений нат же1ш  в месте изгиба движущегос  листового материала.

Это достигаетс  тем, что в устройстве измерени  нат жени  в месте изгиба движущегос  листового материала, содержащем излучатель ультразвуковых колебаний, два приемника ультразвуковых колебаний и блок измерени , последний содержит два детектора, блок вычитани  и преобразователь, при этом приемники излучени  при помощи детекторов св заны с блоком вычитани , выход которого соединен с преобразователем, и расположены симметрично относительно излучател  ультразвуковых колебаний

Ввиду наличи  сухого трени  между неподвижной рейкой и движущимс  листовым материалом в последнем генерируетс  интенсивный акустический сигнал в широкой полосе частот и этот сигнал используетс  дл  прозвучивани  полотна. Позтому передающа  часть устройства весьма упрощаетс . Кроме того, прием ультразвуковых колебаний осуществл ют путем бесконтактного сн ти  сигнала, поэтому услови  приема не- завис т от скорости движени  материала.

На фиг. 1 показана функщюнально-структурна  схема устройства, при помоищ которой осуществ  етсй измерение нат жени  в месте изгиба движущегос  листового материала; на фиг. 2 - распределение нат жени  по длине в движущемс  листе,, где ffy - нат жение от центробежных сил листа; 2. - нат жение в ведомой ветви листа; Кп - удельное окружное нат жение в ведущей ветви листа, u-t г-нат жение изгиба, возникающее njpH огибании валов; на фиг. 3 представлен экспериментально полученный график зависимости амплитуды прин тых акустических сигналов, излучаемых движущейс  бумажной лентой в продольном направленш на рассто нии от неподвижной рейки до опорного валика; на фиг 4-экспериМентально полученна  зависимость сигнала Umax, излучаемого лентой в зоне изгиба (см. фиг. 1 и фиг. 3), от нормированного нат жени  изгиба.

Устройство содержит неподвижную рейку 1, котора  находитс  в непосредственном акустическом контакте с листовым материалом 2. Материал прот гиваетс  ведущими валиками 3 и 4. На некотором рассто нии от него симметрично относительно неподвижной рейки установлены первый 5 и втор .ой 6 приемники акустических колебаний. Схема измерени  содержит схему вьпштани ,. к одному входу которой посредством первого избирательного усилител -детектора 8 подключен выход первого приемника 5, а к второму входу через второй избирательный усилите ль-детектор 9 подключен выход второго Т1риеМ1-тка 6.;

Выход схемы вычитани  7 последовательно соединен с входом функдионального преобразовател  10.

Устройство работает следующим образом.

При движении листового материала между неподвижной рейкой 1 и движущимс  листом 2 су: ществует сухое трение, вследствие чего в материале. генерируютс  интенсивные щирокополосные акустические колебани , которые распростран ютс  по плоскости полотна и частично излучаютс  в воздух. В плоской части листа амплитуда излучаемых лентой колебаний относительно мала, но зона изгиба материала, наход ща с  у валика 3 значительно возрастает (см. фиг. 3).

Физически объ снить  вление увеличени  амплитуды излучаемого сигнала над зоной изгиба материала можно следующим образом. Во-первых, полимерные. материалы (типабумаги)  вл ютс  негомоЛнными средами Поэтому без заметного поглощени  через такой материал будут распростран тьс  только ультразвуковые волны, длина которых больще размеров негомогенностей. Это ограничивает диапазон примен емых частот до 100-150 кГц. Толщина типографской бумаги находитс  в пределах d 0,09-0,11 мм. При зтом соотнoщeш e2d/X-0 ,005-0,006 1, где X - длина возбуждаемых ультразвуковых волн в бумаге. Вследствие этого, при указанном частотном диапазоне в полотне могут существовать только две 1у1одь волн Лэмба - симметрична  SQ и асимметрична  До. Однако,y штьшa  особенности распространени  указанных волн при 2d/X 1, практически в полотне возбуждаетс  только симметрична  волна SQ.

Во-вторых, группова  скорость симметричной нулевой моды волнь Лзмба приближенно выражаетс  :

4

Е

ft-i-jf гдеj3-плотность материала; . - - коэффициент Пуансона; Е - модуль Юнга.

Нат жение в месте изгаба листового материала (, Е, где f 1 - относительное удлинение волокон на выпуклой стороне листа гфи изгибе. Учитыва , что

4

U-1

f.pc-i-f)

Из этого следует, что в зоне изгиба листа получаетс  скачок скорости (см.фиг 2) моды волны типа SQ. Следовательно в зоне изгиба скачком мен етс  акустическое сопротивление листа, что вызывает отражение акустической волны от зоны изгаба. Из-за этого увеличиваетс  нормальна  составл юща  Колебательного смещени  листа и следовательно повышаетс  амплитуда излучаемого в окружающую среду сигнала (см. фиг 3). Между сигналом Umax, излученным листовь м материалом в зоне изгиба, и нат жением изгиба материала существует тесна  св зь с коэффициентом линейной коррел ции 0,98 (см. фиг. 4).

Ультразвукова  волна, излученна  лентой, в зоне изгиба принимаетс  вторым приемником 6, который находитс  на рассто нии fi от неподвижной рейки (см. фиг 1). На рассто нии fj от неподвижной рейки симметрично второму приемнику

ус аповлен первый приемник 5, который аналогично принимает акустическую волну, излучаемую движущимс  полотном. Первый приемник 5 принимает акустический сигнал в плоской части листа, кроме того, первый 5 и второй б приемники установлены на одинаковом рассто нии 2 от листового материала. Поэтому ультразвукова  волна в зазорах листовой материал - первый приемник и листовой материал-второй приемник поглощаетс  одинаково и не вли ет на результаты измерени .

При этом щирокополосовые электрические сигналы с выходов приемника 5 и 6 подаютс  соответственно на входы избирательных усилителей-детекторов 8 и 9.4

Необходимо отметить, что интенсивные низкочастотные акустические колебани  генерируютс  также и при вибраии х посторонних окружающих предметов. Поэтому, чтобы избежать ложных показаний измерений нат жени  в вместе изги5а,избирательные усилители-детекторы 8 и 9 принимают излученный сигнал в ограниченном частотном даапазоне от 20 до 150 кГц.

Кроме того, избирательные усилители снабженьг интеграторами. Следовательно сигналы, которые подаютс  на входы избирательных усилителей, ограничиваютс  по частоте, детектируютс  и интегрируютс . На выходе избирательных усилителей получаютс  два сигнала в виде посто нного напр жени , которые соответственно пропорциональны линейному нат жению в плоской части листа и максимальному нат жению в зоне изгиба материала. Эти сигналы соответственно подаютс  на первый и второй входы схемы вычитани  7. На выходе схемы вычитани  снимаетс  электрический сигнал Ди, равный разнице амплитуд сигналов, прин тых первым и вторым приемниками, пропорциональный нат жению в месте изгиба листа.

,

где К - коэффициент пропорциональности, который устанавливаетс  эмпирическим путем.

Электрический сигнал Ди с выхода схемы вычитани  подаетс  на вход функдаонального преобразовател , который сигнал Ди умножает на козе}) фициент К. Исходный результат приводитс  на таи ло функционального преобразовател  в цифровой форме.

Описанное устройство обеспечивает непрерывное измерение напр жени  в месте изгиба движуилегос  листоЬого материала. Испытани  показали надежность и большую точность устройства при измерении нат жени  в месте изгиба в листовых материалах , движущихс  со скоростью до 20 м/сек.

Применение данного устройства позвол ет контролировать механические нагрузки в изготавливаемом движущемс  листовом материале при огибании им ведущих валов.

Это позвол ет уменьшить частоту разрыва производимого материала, до минимума сократить врем  испытаний и регулировани  технологического оборудовани .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 457902, 40 кл. G.01 L 5/06,1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 427248 кл.СО 15/04,1972.

2J

1A

WO

50

A , nB

man

X,w;w

SOO

00-

300

200