Устройство для измерения натяжения в месте изгиба движущегося листового материала

6 еИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихВеспубпик а у ь 566152 К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, саид-ву - 22) Заявлено 13,11.75 (21) 2189907/12 присоединением заявки-(51) М. Кл, 6011. 5/04 Государстаеииый иемитет Савета Миииатроа СССР иа делам иэебретеиий и атирьпий(43) Опубликовано 25.07.77. Бюллетень (45) Дата опубликования описания 28.0(53) УДК 532,61 (088.8) 72 Р Авторы изобретения Р .И, Ю. Кажис, К.-В. Ю; Бернатонис и Ю. К. Стравиискас 1) Заявитель . тут им. Антанаса Снечкуса ий ин 54) УСТРО НАТЯЖЕНИЯ В МЕСТЕ ИЗГИБАО МАТЕРИАЛА ЙСТВОДЛЯ ИЗМЕРЕН ВИЖУЩЕГОСЯ ЛИСТО о жения ленты, содержащее: элеквозбудитель механических колебперемещений ленты, измеритель чсоединеиый с выходом датчикательной обратной связи, соединяючика с возбудителем колебаний, вперемещений представляет собойдатчик типа "сопло заслонка" с емразователем давления воздуха в эленал 12,троакустическиианнй ленты, датчик астоты датчика, и цепь положи. щую выход даткотором датчик нневматический костным преобктрическии сиг. ч Изобретение относится к целлюлозно-бумажн и промышленности и предназначено для контроля качества и определения физических свойств листо.вых материалов, в частности бумаги, картона, полимерных мягких кож. бИзвестно устройство для измерения силы катя.жения ленты, которое содержит два направляющих и один отклоняющий ролик, упругий элемент, преобразователь деформации упругого элемента в электрический сигнал н регистрирующее устрой. 19 ство 1.В этом устройстве упругий элемент выполнен в виде двух плоских пластин, между которыми и на их концах закреплены направляющие ролики, а в середине отклоняющий ролик, снабженный гибкой 1 а связью с головкой, формирующей ленту. При этом упругий элемент находится в непосредственном акустическом контакте с листом, поэтому при движении полотна между упругим элементом и листом существует сухое трение, вследствие чего в зО полотне генерируется интенсивный шумовой сиг.нал, иногда по амплитуде значительно превосходя.щей сигнал преобразователя деформаций и влияю.щий на точность показаний,Известно также устройство для измерения натя Однако такое устройство имеет низкую то ность, кроме того возникают трудности при измере. нии натяжения ленты, движущейся с большой ско. ростыо, например в бумажном полотне в процессе изготовления, В данном случае акустический кон. такт между возбудителем механических колебаний и движущейся лентой не будет постоянным.Кроме того, механические вибрации н биения контактного возбудителя создают в полотне интен сивные акустические колебания в широкой полосе частот, не позволяющие измерять натяжение листа уже при скорости движения последнего 0,2 - 0,5 м/сек, Необходимо отметить, что при помощи этого устройства, невозможно определить натяжение в месте изгиба листа.где р - плотность материала;З 5- коэффициент Пуансона;Е - модуль Юнга,Натяжение в месте изгиба листового материалабцЯ, Е,где Е, - относительное удлинение во.локон на выпуклой стороне листа при изгибе, Учитывая, чтоЕр И-")Из этого следует, что в зоне изгиба листа получаетсяскачок скорости (см,фиг 2) моды волны типа Яо,Следовательно в зоне изгиба скачком меняетсяакустическое сопротивление листа, что вызываетотражение акустической волны от зоны изгиба,Из.за этого увеличивается нормальная составляющая колебательного смещения листа и следовательно повышается амплитуда излучаемого в окружаю.щую среду сигнала (см. фиг 3). Между сигналомОпах, излученным листовым материалом в зонеизгиба, и натяжением изгиба б ,материала существует тесная связь с коэффициентом линейной56 корреляции 0,98 (см, фиг. 4).Ультразвуковая волна, излученная лентой, взоне изгиба принимается вторым приемником б,который находится на расстоянии 1, от неподвиж.ной рейки (см. фиг 1),На расстоянии , от непод.щ вижной рейки симметрицно второму приемнику Целью изобретения является повышение точности измерений натяжения в месте изгиба движу.щегося листового материала.Это достигается тем, что в устройстве измере.ния натяжения в месте изгиба движущегося листо.вого материала, содержащем излучатель ультраэву.ковых колебаний, два приемника ультразвуковыхколебаний и блок измерения, последний содержитдва детектора, блок вычитания и преобразователь,при этом приемники излучения при помощи детекторов связаны с блоком вычитания, выход которого соединен с преобразователем, и расположенысимметрично относительно излучателя ультразвуковых колебаний,Ввиду наличи сухого трения между неподвижной рейкой и движущимся листовым материалом впоследнем генерируется интенсивный акустическийсигнал в широкой полосе частот и этот сигналиспользуется для прозвучивания полотна. Поэтомупередающая часть устройства весьма упрощается.Кроме того, прием ультразвуковых колебаний осу.ществляют путем бесконтактного снятия сигнала,поэтому условия приема не зависят от скоростидвижения материала.На фиг, 1 показана функционально-структурнаясхема устройства, при помощи которой осущест.вляетси измерение натяжения в месте изгиба движущегося листового материала; на фиг, 2 - распределение натяжения по длине в движущемся листегдеОц - натяжение от центробежных сил листа;- натяжение в ведомой ветви листа; Кп -удельное окружное натяжение в ведущей ветвилиста, Гц; натяжение изгиба, возникающее приогибании валов; на фиг. 3 представлен экспериментально полученный график зависимости амплитудыпринятых акустических сигналов, излучаемых движущейся бумажной лентой в продольном направлении на расстояни от неподвижной рейки до опор.ного валика; на фиг 4-экспериментально получен.ная зависимость сигнала О,пах, излучаемого лентойв зоне изгиба (см. фиг.1 и фиг. 3), от нормированного натяжения изгиба.Устройство содержит неподвижную рейку 1, котоФрая находится в непосредственном акустическомконтакте с листовым материалом 2, Материал про.тягивается ведущими валиками 3 и 4. На некото.ром расстоянии от него симметрично относительнонеподвижной рейки установлены первый 5 и второй 6 приемники акустических колебаний. Схемаизмерения содержит схему вычитания 7, к одномувходу которой посредством первого избирательногоусилителя-детектора 8 подключен выход первогоприемника 5, а к второму входу через второйизбирательный усилитель-детектор 9 подключенвыход второго приемника 6,Выход схемы вычитания 7 последовательносоединен с входом функционального преобразова.теля 10,Устройство работает следующим образом,При движении листового материала между не. подвижной рейкой 1 и движущимся листом 2 су;ществует сухое трение, вследствие чего в материалегенерируются интенсивные широкополосные акустические колебания, которые распространяются поплоскости полотна и частично излучаются в воздух.В плоской части листа амплитуда излучаемых лен.той колебаний относительно мала, но зона изгибаматериала, находящаяся у валика 3 значительновозрастает (см. фиг, 3),Физически объяснить явление увеличенияамплитуды излучаемого сигнала над зоной изгибаФматериала можно следующим образом. Во.первых,полимерные материалы (типа бумаги) являютсянегомоУвнными средамиПоэтому без заметногопоглощения через такой материал будут распространяться только ультразвуковые волны, длина ко.торых больше размеров негомогенностей Это огра.ничивает диапазон применяемых частот до100 - 150 кГц, Толщина типографской бумаги нахо.дится в пределах б = 0,09 - 0,11 мм. При этом соот.ношение 20/Х = 0,005-0,006 "41, где Х - длинавозбуждаемых ультразвуковых волн в бумаге,Вследствие этого, при укаэанном частотном диапазоне в полотне могут существовать только две Модьволн Лэмба - симметричная Яе и асимметричнаяае. Однакоучитывая особенности распространенияуказанных волн при 2 б/Х 1, практически в полотневозбуждается только симметричная волка Ба.Во вторых, групповая скорость симметричнойнулевой моды волны Лэмба приближенно выра.жается:уст овлен первый приемник 5, который аналогично принимает акустическую волну, излучаемую движущимся полотном, Первый приемник 5 прини. мает акустический сигнал в плоской части листа, кроме того, первый 5 и второй в приемники установлены на одинаковом расстоянии 1 э от листового материала. Поэтому ультразвуковая волна в зазо. рах листовой материал - первый приемник и листо. вой материал. второй приемник поглощается одина. ково и не влияет на результаты измерения,При этом широкополосовые электрические сиг.палы с выходов приемника 5 и 6 подаются соответ.ственно на входы избирательных усилителей детекторов 8 и 9.Необходимо отметить, что интенсивные низкочастотнь 1 е акустические колебания генерируютсятакже и при вибрациях посторонних окружающих.предметов, Поэтому, чтобы избежать ложных пока.заний измерений натяжения в вместе изгиба, иэби.рательные усилители-детекторы 8 и 9 принимаютиэлуче нный сигнал в ограниченном частотномдиапазоне от 20 до 150 к Гц,Кроме того, избирательные усилители снабженыинтеграторами. Следовательно сигналы, которыеподаются на входы избирательных усилителей, ог.раничиваются по частоте, детектируются и интегри.руются. На выходе избирательных усилителей полу.чаются два сигнала в виде постоянного напряжения,которые соответственно пропорциональны линейно.му натяжению в плоской части листа и максималь.ному натяжению в зоне изгиба материала. Этисигналы соответственно подаются на первый и вто.рой входы схемы вычитания 7. На выходе схемывычитания снимается электрический сигнал ЬО,равный разнице амплитуд сигналов, принятых пер.вым и вторым приемниками, пропорциональныйнатяжению в месте изгиба листа.6: Кпо, где К - коэффициент пропорциональности, ко.торый устанавливается эмпирическим путем,Электрический сигнал ЬО с выхода схемы вычитания подается на вход функционального преоб.разователя, который сигнал ЬО умножает на коэф фнциент К. Исходный результат приводится на та.ло функционального преобразователя в цифровой форме.Описанное устройство обеспечивает непрерыв.ное измерение напряжения в месте изгиба движуще.гося листового материала. Испытания показали на 1 п дежность и большую точность устройства при измерении натяжения в месте изгиба в листовых мате.риалах, движущихся со скоростью до 20 м/сек.Применение данного устройства позволяетконтролировать механические нагрузки в изготав ливаемом движущемся листовом материале при. огибании им ведущих валов.Это позволяет уменьшить частоту разрыва производимого материала, до минимума сократить время испытаний и регулирования технологическо.20 го оборудования. Формула изобретения32;, устройство для измерения натяжения в местеизгиба движущегося листового материала, содержащее излучатель ультразвуковых колебаний, дваприемника ультразвуковых колебаний и блок измерения, отличающееся тем, что, с цельюЗО повьппения точности измерения, блок измерениясодержит два детектора, блок вычитания и преобра.зователь, при этом приемники излучения посредством детекторов связаны с блоком вычитания,выход которого соединен с преобразователем, н8 расположены симметрично относительно излучателяультразвуковых колебаний,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР У 457902,40 кл, 6.01 1. 5/06, 1973.2, Аэпорское свидетельство СССР Хф 427248кл. 6 01 1. 5/04 1972.566152 О ОО О,ХФиг. ФСоставитель В. ЖизноТехред И. Аидрейцук ор С Юдееикф Рецактор А. Б 3 зказ 2394/28 Подписноеииистров ССС тираж 1101 ПИ Государственного комитета Совета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, ЖРаушская наб