2. Датчик усилия натяжения жгута

1. Обзор методов и систем измерения натяжения

1. Методы и приборы для измерения натяжения нитей

Натяжение нитей представляет собой силу. В соответствии с международной системой единиц СИ (ГОСТ 9867—61) основной единицей силы является «ньютон». До последнего времени при измерении натяжения нитей применяли единицы силы килограмм-сила и грамм-сила. В этих единицах отградуированы и выпущенные ранее приборы. Вновь выпускаемые во всех странах приборы должны градуироваться в ньютонах. Связь между килограмм-силой и ньютоном дается переводным множителем [1.1]: 1 кГ = 9,80665 н (на практике во многих случаях цифру можно округлять).

Методы измерения натяжения нитей по существу сводятся к методам приложения силы к силоизмерительному прибору, а приборы для измерения натяжения нитей являются одним из видов силоизмерителей-динамометров.

Специфика методов и приборов как силоизмерителей обусловлена тем, что объектом измерения является движущаяся нить, величина натяжения которой относительно невелика, а частотный спектр изменений натяжения во времени довольно широк. Отмеченная специфика является причиной того, что для измерения натяжения нитей разрабатывают и применяют специализированные приборы, а силоизмерители общего назначения в большин­стве случаев не могут быть использованы.

2. Классификация методов измерения натяжения нитей

Существующие методы измерения натяжения нитей можно разделить на четыре основных вида:

1. Метод оценки натяжения нитей по величине равнодействующей натяжений, приложенной к огибаемому нитью нитепроводнику (рис. 1.1, а).

2. Метод оценки натяжения нитей по величинам сил (моментов), действующих на разматываемые паковки на машинах и стендах (рис. 1.1, б) или на детали машин.

3. Метод оценки натяжения нитей, состоящий в прямом прило­жении натяжения к силоизмерительному прибору (рис. 1.1, в).

4. Метод оценки натяжения нитей по их деформации. Области применения перечисленных методов измерения натя­жения нитей следующие.

Первый метод применяют для получения непосредственного отсчета какихлибо статистических характеристик натяжения и для регистрации изменения натяжения во времени при движении нитей с любой скоростью на участках, где нити либо имеют продоль­ное поступательное движение, либо неподвижны.

Второй метод используют, например, для оценки составляющей среднего натяжения нити в направлении касательной к поверх­ности паковки по величине крутящего момента, действующего на паковку; для определения среднего натяжения уточной нити, сма­тываемой из челнока на стенде, по силе, действующей на челнок со стороны нити; для определения натяжения всей основы на ткац­ком станке по силе, действующей на скало, и т. п.

Рис. 1.1. Схемы приборов для измерения натяжения нитей раз­личными методами:

а - по равнодействующей, приложенной к огибаемому нитью нитепроводнику; б - по силе, действующей на паковку; в - по силе, приложенной непосредственно к силоизмерительному прибору; 1 - силоизмерительный прибор; 2 - нить, натяжение которой измеряется; 3 - воспринимающий нитепроводник; 4 - разматываемая паковка; Т - на­тяжение, F - равнодействующая сила.

Третий метод оценки натяжения нитей применяют для измере­ния натяжения неподвижных (например, на испытательных дина­мометрах) или весьма медленно движущихся нитей (например, ни­тей основы на ткацком станке). В последнем случае силоизмеритель движется вместе с нитями и время измерений ограничено длительностю перемещения прибора в рабочей зоне.

Натяжение неподвижных и медленно движущихся нитей может быть измерено и по первому методу, который является более универсальным по сравнению с третьим. Первые два метода измерений применяют как для исследований, и для производственного контроля натяжения нитей. Третий метод используют для исследования натяжения нитей на различном оборудовании (например, для исследования распределения натяжения вдоль основы на ткацком станке) и для получения диаграмм нагрузка — удлинение на динамометрах.

Четвертый метод не нашел сколько-нибудь значительного распространения из-за сложности и невысокой точности измерений.

3. Классификация приборов для измерения натяжения нитей

Приборы для измерения натяжения нитей могут быть классифи-фованы по целому ряду признаков. В первую очередь существующие приборы должны быть подразделены на классы в соответствии с методами измерений, перечисленными выше. Наиболее обширен класс приборов, реализующий наиболее универсальный и распространенный первый метод измерения натяжения нитей. Приборы для первого метода измерения натяжения нитей состоят из системы нитепроводников, применяемой только в приборах для измерения натяжения нитей, силоизмерительного прибора.

Приборы, предназначенные для измерения натяжения нитей по первому методу, могут быть подразделены на группы.

1. По назначению:

1. Для измерения натяжения одиночных нитей.

2. Для измерения натяжения групп нитей.

3. Для сравнения натяжения нитей.

2. По способу получения показаний:

1. С непосредственным отсчетом для определения:

1. среднего значения,

2. наибольшего значения,

3. наименьшего значения,

4. среднеквадратичного отклонения от среднего значения на­тяжения нитей.

2. Регистрирующие.

3. По принципу действия:

1. Механические.

2. Оптические.

3. Электронные с преобразователями:

5. активного сопротивления,

6. емкостными,

7. индуктивными,

8. пьезоэлектрическими,

9. электронно-механическими,

10. с силовой компенсацией.

4. Пневматические и гидравлические.

4. По количеству нитепроводников:

1. С одним нитепроводником.

2. С двумя нитепроводниками.

3. С тремя нитепроводниками.

5. По типу нитепроводников:

1. С вращающимися нитепроводниками.

2. С невращающимися нитепроводниками.

Приборы, предназначенные для оценки натяжения нитей по вто­рому, третьему и четвертому методам, сравнительно немногочис­ленны.

По способу получения показаний эти приборы могут быть отне­сены к соответствующим группам, перечисленным для первого ме­тода измерений.

4. Обзор существующих приборов для измерения натяжения нитей

При описании современных приборов для измерения натяжения нитей целесообразно их группировать по принципу действия.

Прибор НН-2 предназначен для измерения натяжения одиночных нитей. Он имеет ручное оформление и снабжен двумя вращающимися нитепроводниками на опорах скольжения: направляющим 1 и воспринимающим 2. Нитепроводники прибора огибаются нитью, натяжение которой измеряется так, чтобы ветви нити были параллельны между собой и перпендикулярны кронштейну, на котором установлен направляющий нитепроводник.

Воспринимающий нитепроводник смонтирован на рычаге, который находится под действием пружины и несет зубчатый сектор, сцепленный с зубчатым колесом. На последнем установлена стрелка 3, указывающая натяжение по градуированной шкале. Гашение колебаний подвижной системы и обеспечение стационарного показания средней величины измеряемого натяжения до­стигается соединением подвижной системы с вращающейся массой. Эта масса снижает частоту собственных колебаний подвижной си­стемы и, следовательно, замедляет реакцию прибора на колебания измеряемого натяжения.

Прибор НН-2 для измере­ния натяжения питей

Применение системы из трех нитепроводников повышает точность измерения, так как обеспечивается более точное поддержа­ние требуемой величины угла огибания нитью воспринимающего нитепроводника. Применение системы из двух нитепроводников облегчает заправку прибора для измерения натяжения движущейся нити.

Весьма совершенные механические приборы (рис. 3.1?????????) для про­изводственного контроля натяжения одиночных нитей выпускает швейцарская фирма Устер. Эти приборы выпускают в двух модификациях, одна из которых предназначена для измерения сред­ней величины натяжения, а другая - для измерения наибольшей величины натяжения.

На рис. 4.1 приведена принципиальная схема прибора для из­мерения средней величины натяжения. Прибор содержит воспри­нимающий нитепроводник 1 и направляющие нитепроводники 2, огибаемые контролируемой нитью 3. Воспринимающий нитепровод­ник смонтирован на рычаге 4, находящемся под действием спираль­ной пружины 5. Рычаг 4 через винтовую пружину 6 соединен с ука­зательной стрелкой 7, подвергнутой действию момента спиральной пружины 8 и несущей поршень пневматического демпфера 9. Жест­кость пружин 6 и 8 очень мала; назначением последней является коррекция нулевого положения стрелки. Благодаря малой жестко­сти указанных пружин и малой массе стрелки последняя надежно демпфируется небольшим демпфером. Показание отсчитывается по шкале 10.

Схема прибора для измерения наибольшей величины натяжения (рис. 5.1) отличается от описанной тем, что взамен пружины здесь применено одностороннее сцепление между рычагом 4 и шкалкой 7, благодаря чему последняя указывает величину натяжения, близкую к наибольшей, удерживая показание за счет демпфирования.

Рис. 5.I. Схема прибора для измерения наибольшей величины натяжения

Рис. 4.1. Схема прибора для измереня средней величины натяже­ния

Последний принцип может быть использован и для получения показаний прибора, близких к наименьшей величине измеряемого натяжения нити, если изменить на обратное направление действия момента, приложенного от пружины 8 к стрелке 7, и разместить ры 6 сцепления в обратной последовательности.

Голландская фирма Конинг изготавливает механические приборы для измерения натяжения нитей, основанные на компенсационном способе измерения силы на воспринимающем нитепроводнике. Эти приборы применяют для определения средней, наибольшей и наименьшей величин натяжения. Они обладают более высокой точностью, чем другие механические приборы, благодаря тому, что отсчет производится при постоянной величине угла огибания нитью воспринимающего нитепроводника.

Американская фирма Томас Мерсер выпускает механический прибор для измерения натяжения одиночных нитей, который снабжен системой из трех вращающихся нитепроводников и имеет два предела измерения 0—300 и 300—1000 Г в одном исполнении. Конструктивно прибор оформлен в виде пистолета. В нерабочем положении нитепроводники прибора разведены и легко размещаются вокгуг движущейся нити. После нажатия на спусковой крючок нитепроводники прибора огибаются нитью, и по шкале снимается показание.

По окончании измерения спусковой крючок освобождается, нитепроводники принимают исходное положение и прибор легко удаляется от движущейся нити.

Описанный прибор позволяет легко осуществлять производст­венный контроль натяжения нитей без остановов оборудования.

Оригинальный механический прибор для сравнения натяжения нитей (рис. 6.1) выпускает английская фирма Ньюмарк. При­бор состоит из указательной стрелки и шкалы с нулем посредине. Стрелка соединена с диском, на кото­ром симметрично относительно оси вращения стрелки смонтированы два воспринимающих нитепроводника. На корпусе прибора установлены две пары направляющих нитепроводни-ков. Нити, натяжения которых срав­нивают, заправляют в соответствую­щие системы нитепроводников. При равенстве сравниваемых натяжений стрелка находится на нулевом деле­нии шкалы. Величина и направление смещения стрелки от нуля характе­ризуют соотношение сравниваемых натяжений.

Известно несколько простых конструкций механических при­боров для определения средней величины натяжения уточной нити, сматываемой с паковки ткацкого челнока.

Прибор ИНУ-1 (рис. 7.1) представляет собой маятник 1, подве­шенный на трехгранной призме 2, жестко прикрепленной к верхней крышке корпуса прибора. Нижняя часть маятника выполнена в виде открытой коробки, в которую вкладывают челнок 3 со шпулей 4. Положение челнока фиксируют зажимным винтом 5.

Рис.8.1. Схема прибора для измерения натяжения уточной нити при сматывании из челнока.Рис.7.1. Схема прибора ИНУ-1.

Перед началом измерений тяга маятника должна иметь верти­кальное направление. На верхнем конце маятника над призмой установлен противовес 6, перемещение которого позволяет осущест­влять начальную установку маятника.

При испытании уточная нить наматывается на цилиндрическую бобину 7 посредством мотальной головки автомата МА-100.

К нижней части коробки маятника прикреплены указательная стрелка 8 и храповая собачка 9, допускающая лишь одностороннее движение маятника. Отсчет измеряемого натяжения производят по градуированной шкале.

Аналогичный прибор выпускается фир­мой Ширлей. Он отличается от Прибора ИНУ-1 тем, что коробка с челноком подве­шена на двух параллельных плоских пружинах малой жесткости.

Для контроля челноков в производстве весьма удобен прибор, уста­навливаемый непосредственно на передней стенке челнока (рис. 8.1). Утояная нить выходящая из челника, огибает нитепроводники и наматывается на барабан со скоростью 10 М/сек. Бара­бан вращается заводной пружиной. Под действием натяжения уточной нити указательная стрелка пере­мещается и указывает по градуированной шкале величину натя­жения.

Рис. 9.1. Схема динамометрического веретена

Рис. 10.1. Схема ycтановкии КБ-1 для испытания прядильных веретен

Для определения среднего натяжения нити на кольце-прядиль-ной машине на участке между бегунком и паковкой применяют ме­ханические приборы, называемые динамометрическим веретеном.

Одна из конструкций динамометрического веретена схе­матически изображена на рис. 9.1. На веретено 7 соосно установлен патрон 2, соединенный с веретеном направляющим шарикоподшип­ником 3 и моментной пружиной 4. С патроном соединен указатель 5, а на веретене установлена шкала 6.

При помощи динамометрического веретена измеряется крутя­щий момент, прикладываемый к початку. Этот момент зависит от аэродинамического сопротивления вращению початка и от натяже­ния нити на участке между початком и берунком. Аэродинамическое сопротивление определяется при вращении бобины без намотки и учитывается при определении натяжения нити.

Установка КБ-1 (рис. 10.1.) дает возможность испытывать прядильные веретена с диаметром кольца 28-75мм при высоте подъема колец до 300 мм и максимальной скорости до 16000об/мин.

На станине 7 смонтированы веретено 8 и колонка 6, на которой закреплены ползушки 1-5. Стопорными винтами их можно устано­вить на любой высоте. К ползушке 5 прикреплен диск 10 с кольцом 11 и бегунком 12. К ползушкам 4 и 3 прикреплены кольцевые огра­ничители 13 и 14. К одной из них можно прикрепить пластинчатые разделители. К ползушке 2 прикреплен нитепроводник 15. На пол­зушке 1 установлен пружинный динамометр 17, к подвижному стержню которого прикреплен вращающийся с нитью крючок 16, сферической поверхностью опирающийся на прецизионный шарико­подшипник. На угольнике 19 установлен небольшой двигатель 18 постоянного тока типа МУН, который приводит во вращение тесь­мой 9 веретено 8. Число оборотов двигателя и, следовательно, ве­ретена регулируется реостатом и контролируется тахогенератором, соединенным с валом двигателя. Регистрирующий вольтметр может быть отградуирован в числах оборотов.

Скорость вращения веретена пересчитывается по передаточному отношению от шкива двигателя к блочку веретена.

Величину натяжения нити определяют по динамометру. Уста­новка дает возможность определить зависимость натяжения нити перед нитепроводником от конструкции веретена, кольца и бегунка, скорости вращения веретена, высоты подъема кольца и от других факторов.

Механический прибор для измерения натяжения группы нитей основы на ткацком станке, рассмотренный в работе, опреде­ляет натяжение по четвертому методу приведенной выше классифи­кации, т.е. по величине деформации нитей. Прибор закрепляют на полоске нитей основы, затем отпуском навоя или вальяна снимают натяжение нитей и получают отчет деформации. Величину натяже­ния определяют расчетным путем для известных величин модуля упругости и номера нитей.

Недостатки этого метода и прибора следующие: невозможность определения натяжения на ходу станка; относительно большая длительность измерения; необходимость расчетов и знания модуля упругости и точного номера нитей.

Оптические приборы для измерения натяжения нитей получили значительное распространение в исследованиях натяжения нитей основы на ткацком станке, а также быстродвижущихся нитей, сматывемых на стендах. Наиболее удачную конструкцию из всех выпущенных отечественной промышленностью оптических приборов для измерения натяжения нити имеет прибор ОМП.

В этом приборе нить, натяжение которой измеряется, огибает дающиеся направляющие 1 и 2 (рис. 11.1) и воспринимающий 3 нитепроводники. Последний через тягу и призму связан с консольной балкой 4. Натяжение нити, действуя на нитепроводник 3, деформирует балку 4, которая вращает валик и наклеенные на него зеркала 5.

Луч света от источника 6 через объектив 7 попадает на два смещенных друг относительно друга зеркала 5 и отражается от них. От одного из зеркал он попадает на линзу 8 и пленку 9, а от другого на экран 10 из матового стекла.

Рис. 11.1. Схема оптического прибора ОМП ЦНИИЛВ

Пропорционально натяжению нити изменяется прогиб балки и угол поворота зеркал. В результате этого луч света, отраженный от зеркал, перемещается по высоте пленки и по экрану. Пленка движется с постоянной скоростью, и на ней записывается диаграмма изменения натяжения во времени.

На экране 10 нанесена шкала, с помощью которой изменение натяжения можно наблюдать визуально.

Для отметки характерных точек процесса служит лампа 11, луч от которой направлен на край пленки. Зажигание лампы произво­дится специально разработанными сигнальными устройствами. На­пример, при измерении натяжения нити основы на ткацком станке лампа зажигается от контактной системы, установленной на колен­чатом валу станка.

Чувствительность прибора и частота его собственных колебаний регулируются зажимом 12. При перемещении зажима изменяется длина консольной балки, а в результате и величина ее прогиба. Зная максимальные значения натяжения, чувствительность при­бора устанавливают по шкале, связанной с зажимом.

Максимальная величина натяжения, записываемая прибором, равна 500 Г, при этом максимальный прогиб балки не превышает 0,5 мм. Высшая частота собственных колебаний балки около 400 гц. Прибор имеет три скорости движения пленки: 2,0; 5,0; 8,0см/сек. Для записи применяют кинопленку шириной 35 мм средней чувствительности. Прибор собран в компактной коробке и устанав­ливается на штативе.

Общим недостатком оптических приборов является то, что сис­тема нитепроводников, огибаемых нитью, натяжение которой изме­ряется, смонтирована на довольно громоздкой камере. Поэтому область применения оптических приборов ограничена измерением натяжения нитей лишь на таких машинах и стендах, на которых имеется относительно большая свободная длина нитей (например, на сновальных, шлихтовальных машинах и на ткацких станках).

Наиболее универсальными и точными являются электронные приборы.

Наибольшее распространение в отечественных электронных приборах получили преобразователи натяжения нити в электриче­ский сигнал, имеющие упругий элемент в форме консольной балки 1 (рис. 12.1), на поверхностях которой закреплены тензодатчики 2, соединенные в четырехплечую мостовую цепь.

Рис. 12.1. Схема электрического преобразователя с тензодатчиками сопротивления

Рис. 13.1. Схема прибора ПННП-2 для измерения натяжении. в прядении

На упругом элементе установлен воспринимающий нитепроводник 3, огибаемый нитью 4, натяжение которой измеряется. Требуемая ве­личина угла огибания поддерживается направляющими нитепроводниками 5. Равнодействующая натяжений ветвей нити деформи­рует балку, что приводит к удлинению одной ее поверхности и к укорочению другой. Соответственно сопротивления тензодатчиков,

Рис. 14.1. Схема прибора ИННМ-1Д для измерения натяжения в перемотке

На рис. 13.1 приведена схема прибора ПННП-2, разра­ботанного в ВНИИЛТекмаше и предназначенного для измерения натяжения нити в процессе прядения на участке между вытяжным прибором и нитепроводником. В приборе имеется упругий элемент 1 с невращающимся нитепроводником и два тензодатчика, закреп­ленные на поверхностях упругого элемента. Упругий элемент зажат между пластиной 2 и основанием 3. Последнее крепится кронштей­нами 4 и 5 на стойке 6, имеющей резиновую прокладку для виброи­золяции от пола. Частота собственных колебаний упругого элемента 1300 гц, диапазон измеряемых натяжений 0—100 Г. В комплект прибора входят тензометрический усилитель и регистрирующий магнитоэлектрический осциллограф.

Прибор ИННМ-1Д (рис. 14.1) конструкции ВНИИЛТекмаш предназначен для измерения натяжения нитей при перемотке. Преобразователь смонтирован на плите 1 и содержит упругий элемент форме консольной балки, на поверхностях которой закреплены тензодатчики. Сила, пропорциональная измеряемому натяжению нити, прикладывается к упругому элементу посредством системы нитепроводников.

Для поглощения собственных колебании упругого элемента, приводящих к погрешности измерения, применен гидравлический поршневой демпфер, состоящий из цилиндра 2, закрытого пробкой 3 диафрагмой 5. Поршень 6 соединен с упругим элементом тягой 7.

Демпфер заполняется минеральным маслом требуемой вязкости. При движении поршня в цилиндре масло перетекает через кольцевой канал между цилиндром и поршнем. Вследствие кинематической вязкости масла вокруг поршня возникают разность давлений и демпфирующая сила, пропорциональная скорости движения. Масса масла создает силу, пропорциональную ускорению, что при расчете демпферов обычно для упрощения не учитывается.

Из-за конструктивной сложности гидравлические поршневые демпферы не получили большого распространения в приборах для измерения натяжения нитей.

Преобразователь конструкции (рис. 17.1), предназначенный для измерения натяжения уточной нити на бесчелночном ткацком станке, обладает двумя положительными особенностями: 1) его чувствительность можно регулировать в соответствии с вели­чиной измеряемого натяжения, 2) прибор нечувствителен к натяжению нити за воспринимающим нитепроводником, на который нить поступает непосредственно; благодаря этому исключается по­грешность измерения от непостоянства коэффициента трения нити о поверхность нитепроводника, свойственная многим известным преобразователями.

Преобразователь содержит упругий элемент 1 в виде консоль­ной балки; тензодатчики 2, закрепленные на двух взаимно противо­положных поверхностях упругого элемента; воспринимающий нитепроводник 3, закрепленный на свободном конце упругого эле­мента, и направляющие нитепроводники 4 и 5. Упругий элемент 1 крепится при помощи винта 6 на кронштейне 7. На последнем также установлен нитепроводник 4. Кронштейн 7 смонтирован поворотно на основании 8 при помощи оси 9 и винта 10 и фиксируется в выбранном положении винтом 11.

Рис. 17.1. Схема преобразователя для измерения натяжения уточ­ной нити на бесчелночном ткацком станке

На основании 8 смонтированы также нитепроводник 5 и установочный нитепроводник 12, фиксируемый пружиной 13. Основание 8 закрепляется винтом 14 на стойке 15 по­следнего на станке нитепроводника 16 уточной нити 17. Натяжение нити перед воспринимающим нитепроводником преобразователя не искажается вспомогательными нитепроводниками, так как после нитепроводника 16 нить 77 сразу попадает на воспринимающий нитепроводник 3 преобразователя. Угол , образуемый нитью 17 и нейтральной плоскостью упругого элемента 1, не превышает 90°, а линия участка нити между нитепроводниками 3 и 4 лежит в ней­тральной плоскости. Изгиб упругого элемента 1 происходит под действием составляющей от натяжения участка нити 17 между нитепроводниками 16 и 3, перпендикулярной к нейтральной плоскости упругого элемента. Составляющая от натяжения этого участка нити, паралельная нейтральной плоскости упругого элемента, и натяжение участка нити 17 между нитепроводниками 3 и 4 действуют вдоль оси упругого элемента. Так как тензодатчики 2, расположенные на взаимно противоположных поверхностях упругого элемента, включают, соответственно, в соседние плечи моста, преобразователь нечувствителен к нагрузкам, приложенным в нейтральной плоскости и дает выходной сигнал лишь от нагрузок, перпендикулярных к нейтральной плоскости. Поэтому выходной сигнал преобразователя не зависит от величины натяжения участка нити между нитепроводниками 3 и 4 и целиком определяется величиной натяжения между нитепроводниками 16 и 3. А это натяжение и есть измеряемое натяжение не зависящее от непостоянной силы трения нити о нитепроводники преобразователя. Регулируя чувствительность пре­образователя, изменяют величину угла  между направлениями ведомого участка нити 17 и нейтральной плоскостью упругого элемента 1. Направление ведущего участка нити 17 (между нитепропроводниками 3 и 4) сохраняют неизменным по отношению к нейтральной плоскости упругого элемента 1. Это предупреждает влияние на результат измерений натяжения указанного участка, зависящего от непостоянного коэффициента трения. Величину угла изменяют путем поворота кронштейна 7, несущего упругий элемент 1 и нитепроводник 4, около оси 9, соосной с осью воспринимающего нитепроводника 3. Благодаря соосности указанных осей направление участка нити 17 между нитепроводниками 16 и 3 сохраняется неизменным, а следовательно, поворот кронштейна 7 с упругим элементом 1 и нитепроводниками 3 и 4 не влияет на натяжение указанного участка нити, которое измеряется преобразователем. После установки нужной величины угла  ось 9 фиксируют винтом 11. Нитепроводник 5 служит для подачи нити 17 к челночкам с сохранением ее первоначального направления, что необходимо для нормальной работы уточного механизма. Установочный нитепроводник 12 на рис.17.1 изображен в нижнем положении, в котором он находится во время измерений и фиксируется пружиной 13. При торных установках преобразователя на стойку 15 последнего нитенаправителя 16 уточной нити с целью сохранения установленной величины угла , а следовательно, и масштаба записи угловое расположение основания 8 на стойке 15 определяется по касанию с нитью установочного нитепроводника 12, находящегося в верхней позиции (на рис.17.1 изображено штрих-пунктиром). Тарировка прибора производится со снятием преобразователя со стойки 15, для чего отпускают винт 14. В преобразователь заправляют нить 6 так же, как при измерениях, ведомый конец нити нагружают ги­рями, а ведущий закрепляют на нитепроводнике 5. Преобразова­тель держат так, чтобы направление участка нити, нагруженного гирями, было таким же, как и при измерениях. Это направление определяется по касанию нити к установочному нитепроводнику 12. На рис. 18.1 показан преобразователь, установленный на стойке нитепроводника уточной нити бесчелночного ткацкого станка СТД. При измерении натяжения уточной нити рожок уточной вилочки отводят от нити, так как он препятствует установке преобразователя.

Преобразователь конструкции (рис. 19.1), предназначенный для измерения натяжения одиночных нитей основы на ткацком станке, имеет упругий элемент в виде консольной балки. На двух взаимно противоположных поверхностях упругого элемента закреплены тензодатчики 2, включаемые в схему четырехплечего моста, на одну диагональ которого подается питающее напряжение, а с другой снимается выходное напряжение, соответствующее из­меряемой величине натяжения нити. Один конец упругого элемента 1 закреплен винтами 3 на держателе 4, а на втором конце установлен вращающийся воспринимающий нитепроводник 5, монтированный на оси 6. На основании 7 установлены направляющие нитепроводники 8, монтированные на осях 9. Отличительной особенностью преобразователя является то, что держатель 4, на котором закреп­лен упругий элемент 1, установлен поворотно на оси 10, закрепленной на основании 7 гайкой 11, причем ось 10 соосна с осью 6 нитепроводника 5, установленного на свободном конце упругого элемента 1.

Рис. 19.1. Схема преобразователя для измерения натяжения одиночной нити основы на ткац­ком станке

С целью изменения чувствительности преобразователя путем из­менения отношения изгибающей составляющей к измеряемому натяжению нити упругий элемент 1 вместе с держателем 4 поворачи­вается около оси 10. В нужном положении держатель 4 закрепля­ется винтом 12, который перемещается в отверстии 13, образован­ном дугами окружностей с центром кривизны на оси 10 (сплошной линией упругий элемент изображен в положении минимальной чувствительности преобразователя, а штрих-пунктирной линией - в положении максимальной чувствительности). В положении мини­мальной чувствительности упругий элемент подвергается растяги­вающему усилию, практически равному равнодействующей от на­тяжений двух ветвей нити 14, огибающих ролик 5. В связи с этим верхний предел измеряемых натяжений определяется прочностью упругого элемента на растяжение, а нижний - прочностью упру­гого элемента на изгиб. Отношение этих пределов может достигать нескольких сотен и зависит от соотношения размеров консольной балки. Практически предложенный способ позволяет расширить диапазон измеряемых преобразователем натяжений в десятки раз. Как и в предыдущем преобразователе, тензодатчики 2, расположен­ные на противоположных поверхностях упругого элемента, вклю­чаются, соответственно, в соседние плечи моста. Это приводит к тому, что, претерпевая одинаковые деформации от усилия растяже­ния, они производят взаимную компенсацию изменений сопротив­ления, благодаря чему у преобразователя отсутствует чувствитель­ность к продольным нагружениям упругого элемента. В то же время при изгибе упругого элемента тензодатчики, расположенные на од­ной поверхности, растягиваются, а расположенные на другой - сжимаются, что приводит к разбалансу моста и к появлению вы­ходного напряжения, пропорционального величине деформации изгиба.

Известно применение ненаклеенных проволочных преобразова­телей активного сопротивления, в которых тензочувствительная проволока сама является упругим элементом. Такие преобразова­тели, в частности, дали возможность исследовать распределение натяжения вдоль нитей основы на ткацком станке от навоя до опушки ткани.

Преимущества электронных приборов для измерения натяжения нитей перед механическими и оптическими заключаются в следующем: универсальность, малые размеры преобразователя, малые углы огибания нитью системы нитепроводников и смещения воспринимающего нитепроводника под действием измеряемого натяжения нити; широкая полоса пропускания; возможность электрическими средствами получать точные значения статистических характеристик распределения значений натяжения (например, среднеквадратичного отклонения от средней величины); возможность осуществления амплитудного и гармонического анализа и получения точной записи, не требующей проявления. Только электронными приборами можно измерить весьма малые натяжения филаментов, прядомых из растворов.

Некоторые из рассмотренных электронных приборов дают воз­можность получать величину среднего значения натяжения нити путем интегрирования в течение определенного интервала времени.

5. О параметрах натяжения нитей, подлежащих производственному контролю

Производственный контроль натяжения нитей можно осуществ­лять по средней величине натяжения, характеризующей плотность намотки паковок, и др.; по экстремальным значениям натяжения в случае контроля натяжения нитей основы на ткацком станке, ха­рактеризующим заправочное и прибойное натяжение на ходу станка; по среднеквадратичному отклонению от среднего значения в ряде других случаев, характеризующему колебательность натяжения нити и свидетельствующему о различных дефектах в регулировке оборудования, об износе деталей и др., без записи изменения натя­жения во времени.

Среднеквадратичное отклонение от средней величины, которое электрическими средствами не сложнее получить, чем экстремаль­ные значения, лучше характеризует колебания натяжения, так как учитывает и экстремальные и все другие значения контролируемой величины.

Значение среднеквадратичного отклонения от средней величины позволяет судить и о вероятности больших отклонений от средней величины, т. е. о возможных экстремальных значениях контроли­руемой величины.