Устройство для измерения натяжения гибких длинномерных изделий



Устройство для измерения натяжения гибких длинномерных изделий
Устройство для измерения натяжения гибких длинномерных изделий
Устройство для измерения натяжения гибких длинномерных изделий

 


Владельцы патента RU 2494361:

Орлов Сергей Михайлович (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и индикации величины натяжения проводов, тросов. Заявляемое устройство включает фиксатор, рычажный элемент для создания изгиба измеряемого изделия, электронный блок, размещенный в протяженной балке со встроенным чувствительным элементом в виде тензодатчика и с тремя опорами - центральной и концевыми. Центральная опора выполнена подвижной и способна перемещаться перпендикулярно продольной оси измеряемого изделия. На центральной опоре установлены фиксатор и рычажный элемент. Концевые опоры выполнены неподвижными. Концевые и центральная опоры выполнены с возможностью рабочего контакта с измеряемым изделием по одну его сторону от продольной оси. Технический результат заключается в возможности измерения усилия натяжения без предварительного определения диаметра (толщины) измеряемого изделия, сокращении времени измерения и уменьшении погрешности измерения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и индикации величины натяжения проводов, тросов (тяг, растяжек), различных опор, поперечных связей, буровых вышек, башен, мачт и антенн, а также тягово-тросовых систем различных механизмов без разрыва силовой схемы.

Известны измерители натяжения тросов, канатов, проводов и т.п. изделий:

«Устройство для измерения натяжения каната» - авторское свидетельство СССР на изобретение №375502;

«Устройство для измерения натяжения гибких элементов» - авторское свидетельство СССР на изобретение №540168;

«Устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля» - патент РФ на изобретение №2052088;

«Устройство для измерения натяжения троса» - патент РФ на изобретение №2244275.

Общей чертой названных устройств является то, что они служат для проведения длительного мониторинга одного объекта измерения, например троса в геофизической скважине, т.е они стационарны и не предназначены для оперативного перемещения на другой объект.

Известны также переносные конструкции измерителей натяжения: «Устройство для измерения натяжения проводов и тросов» - патент РФ на полезную модель №82037;

«Устройство для измерения натяжения проводов и тросов» - патент РФ на полезную модель №99165;

«Устройство для измерения натяжения оттяжек опор воздушных линий электропередачи» - патент РФ на изобретение №2256891.

Однако указанные переносные измерители предусматривают проведение процедуры измерения диаметра троса перед определением силы натяжения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является «Устройство для измерения натяжения троса или провода» - патент РФ на полезную модель №88145 патентообладателя Орлова С.М., включающее чувствительный элемент со встроенным тензодатчиком. На одном конце балки закреплена неподвижная опора, на другом - подвижная. Между концевыми опорами имеется неподвижная центральная опора типа «эксцентрик» со шкалой диаметров троса. Тензодатчик вмонтирован в конструкцию балки в районе концевой неподвижной опоры. К балке посредством кабеля присоединен измерительный блок в виде микроконтроллера.

Однако, вышеназванное устройство, как большая часть вышеописанных изобретений, требует предварительного определения диаметра (толщины) измеряемого изделия, что увеличивает время измерения и, что важнее, ведет к возникновению дополнительных погрешностей.

Задачей изобретения является повышение точности измерения силы натяжения гибких длинномерных конструкций при одновременном упрощении процесса измерения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для измерения натяжения гибких длинномерных изделий, включающем блок обработки, индикации и хранения информации, размещенный в протяженной балке со встроенным чувствительным элементом в виде тензодатчика и с тремя опорами - центральной и концевыми, рычажный элемент для создания изгиба измеряемого изделия, введен фиксатор положения на измеряемом изделии, при этом фиксатор и рычажный элемент установлены на центральной опоре, выполненной подвижной в направлении, перпендикулярном продольной оси, и с возможностью рабочего контакта центральной и концевых опор с измеряемым изделием по одну сторону от его продольной оси, а концевые опоры выполнены неподвижными.

Кроме того, заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором фиксатор выполнен в виде скобы с винтовым прижимом.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором центральная и концевые опоры имеют форму желоба, ориентированного вдоль устройства и выполненного с полукруглым профилем.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором протяженность центральной опоры равна сумме протяженностей концевых опор.

Технический результат заключается в возможности измерения усилия натяжения без предварительного измерения диаметра (толщины) измеряемого изделия за счет контакта концевых и центральной опор с поверхностью изделия с одной от его продольной оси стороны. Это не только сокращает время, затрачиваемое на процесс измерения, но и уменьшает общую - суммарную погрешность измерения. Одновременно это повышает надежность работы измеряемых изделий и уменьшает вероятность возникновения аварийных ситуаций. Перечисленные преимущества приводят к повышению экономии времени и других ресурсов за счет упрощения процесса измерения и повышения его точности.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью чертежей.

На Фиг.1 изображено устройство в исходном состоянии после фиксации на измеряемом изделии (тросе); на Фиг.2 - в рабочем состоянии. На Фиг.3 - направление сил в рабочем состоянии.

На Фиг.1, 2 позициями 1-7 обозначены:

1 - блок обработки, индикации и хранения информации;

2 - балка со встроенным чувствительным элементом;

3 - центральная опора; 4,5 - концевые опоры;

6 - рычажный элемент;

7 - фиксатор.

Заявляемое устройство для измерения натяжения гибких длинномерных изделий включает блок 1 обработки, индикации и хранения информации, размещенный внутри протяженной балки 2 со встроенным чувствительным элементом в виде тензодатчика в предусмотренной и сформированной для этого полости. В качестве блока 1 обработки, индикации и хранения информации может быть использован электронный блок названных назначений, конструируемый по принципам, изложенным в технической литературе (П. Хоровиц, У.Хилл Искусство схемотехники, «Мир», 1993; Ж. Аш и др. Датчики измерительных систем «Мир», 1992, т.1, с.18 и др.). В качестве блока 1 обработки индикации и хранения информации могут быть также использованы готовые устройства, например, весовой контроллер VT400 фирмы Vishay (http://www.vishaymg.com) или аналогичный ему. Балка 2 выполнена с тремя опорами - центральной 3 и концевыми 4, 5. Центральная опора 3 выполнена подвижной в направлении, перпендикулярном продольной оси, с возможностью рабочего контакта центральной 3 и концевых опор 4,5 с измеряемым изделием по одну его сторону от продольной оси. Концевые опоры 4,5 выполнены неподвижными. Устройство также включает рычажный элемент 6 для создания изгиба измеряемого изделия и фиксатор 7. Рычажной элемент 6 и фиксатор 7 установлены на центральной опоре 3.

В частном случае устройство может быть выполнено с фиксатором 7, например, в виде скобы с винтовым прижимом. Центральная 3 и концевые 4, 5 опоры могут быть выполнены в форме желоба, ориентированного вдоль устройства и выполненного с полукруглым профилем.

Заявляемое устройство работает следующим образом: включают питание и подготавливают к работе блок 1 обработки индикации и хранения информации. Поворачивают рычажный элемент 6 в крайнее правое положение. Устанавливают зазор между центральной опорой 3 и фиксатором 7, превышающий по величине диаметр (толщину) измеряемого изделия. При выполнении фиксатора в виде скобы с винтовым прижимом данное действие производят путем вращения против часовой стрелки рукоятки винтового прижима фиксатора 7. Помещают между центральной опорой 3 и фиксатором 7 измеряемое изделие. Зажимают измеряемое изделие между центральной опорой 3 и фиксатором 7. В этом случае данное действие производят путем вращения по часовой стрелке рукоятки винтового прижима фиксатора 7. Поворачивают рычажный элемент 6 в крайнее левое положение, обеспечивая изгиб измеряемого изделия. Данное положение рычажного элемента 6 соответствует положению измерения усилия натяжения гибкого длинномерного изделия. Считывают с индикатора блока 1 обработки, индикации и хранения информации результат измерения.

Заявляемое устройство было изготовлено и апробировано на одном из предприятий города Саратова.

При этом для уменьшения деформации измеряемого изделия при его контакте с опорами, каждая из них была выполнена в виде желоба, ориентированного вдоль устройства и выполненного с полукруглым профилем. По сравнению с роликом, используемым в наиболее близком аналоге, площадь контакта опоры и измеряемого изделия существенно увеличилась, снизив удельное давление опоры на измеряемое изделие. Кроме этого, протяженная форма контактной поверхности уменьшила влияние на точность измерения натяжения неравномерности поперечного сечения измеряемого изделия в виде троса или каната, скрученного из толстых нитей, вдоль его продольной оси.

Следует также отметить, что давление на измеряемое изделие, создаваемое центральной опорой, равно сумме давлений, создаваемых каждой из концевых опор. При равенстве длин всех трех опор деформация троса в зоне центральной опоры будет больше, чем в зоне любой из концевых опор. Это приведет к увеличению погрешности измерения натяжения. Поэтому для равномерного распределения давления на трос со стороны всех трех опор оптимальным является соотношение, при котором длина центральной опоры равна сумме длин концевых опор. Приведенное выше соотношение сил давления на трос со стороны опор вытекает из условия равновесия системы тел, находящихся в контакте друг с другом. Данное условие состоит в том, что сумма всех действующих на тело сил для его равновесия равна нулю (X. Кухлинг. Справочник по физике. «Мир». 1982 г., стр.35, Д. Берд. Физика. От теории к практике. «Додека», 2006 г., стр.65, К. Суорц. Необыкновенная физика обыкновенных явлений. «Наука». 1986 г., т.1, стр.88).

Для системы тел, состоящей из трех опор - центральной, первой концевой, второй концевой и измеряемого изделия - троса, находящегося с ними в контакте, условие равновесия состоит в том, что на центральную опору действует сила натяжения троса Fн1, направленная вдоль троса, в направлении первой опоры и сила натяжения Fн2, направленная вдоль троса, в направлении второй опоры см. Фиг.3.

Каждая из этих сил имеет проекцию на ось X (Fн1Sinά и Fн2Sinά) и проекцию на ось Y (Fн1Cosά и Fн2Cosά). При этом в соответствии с третьим законом Ньютона сила давления центральной опоры на трос - реакция центральной опоры Rцоп равна и противоположна по направлению силе давления троса на центральную опору, иными словами Rцоп=Fн1Sinά+Fн2Sinά. В то время, как реакция каждой из концевых опор равна только проекции на ось X силы натяжения троса, направленной в ее сторону от центральной опоры (R1оп=Fн1Sinά или R2оп=Fн2Sinά).

Условие равновесия по оси X выражается соотношением ΣFx=0 или Rцоп-Fн1Sinά-Fн2Sinά=0, а условие равновесия по оси Y выражается соотношением Σ Fy=0 или Fн1Cosά-Fн2Cosά=0.

Их условия равновесия по оси X следует, что сила давления центральной опоры на трос равна сумме сил давления на него любой из концевых опор. По этой причине, с точки зрения равномерности распределения давления на трос со стороны опор, его длина должна быть равна сумме длин концевых опор.

1. Устройство для измерения натяжения гибких длинномерных изделий, включающее блок обработки, индикации и хранения информации, размещенный в протяженной балке со встроенным чувствительным элементом в виде тензодатчика и с тремя опорами - центральной и концевыми, рычажный элемент для создания изгиба измеряемого изделия, отличающееся тем, что оно имеет фиксатор положения на измеряемом изделии, фиксатор и рычажный элемент установлены на центральной опоре, выполненной подвижной в направлении, перпендикулярном продольной оси с возможностью рабочего контакта центральной и концевых опор с измеряемым изделием по одну его сторону от его продольной оси, а концевые опоры выполнены неподвижными.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксатор выполнен в виде скобы с винтовым прижимом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральная и концевые опоры имеют форму желоба, выполненного с полукруглым профилем и ориентированного вдоль устройства.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина центральной опоры выполнена равной сумме длин концевых опор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для измерения натяжения нити между бегунком и паковкой кольцевой прядильной машины, которое содержит шпиндель, установленный на нем приводной шкив и патронодержатель с бортиком, выполненным в нижней его части и соприкасающимся с шарикоподшипником.

Изобретение относится к области контроля и регистрации, измерения, обработки и хранения данных, а именно контроля состояния гибких соединений, используемых в различных сферах промышленности и отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины гибких длинномерных материалов типа кабеля, каната, проволоки, стального троса и других материалов круглого сечения.

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой.

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для испытания параметров ленточного конвейера, а именно для исследования параметров ловителей для конвейеров с подвесной лентой.

Изобретение относится к бумажной промышленности и служит для измерения и контроля клиновых ремней. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения натяжения гибких связей, в частности канатов. .

Изобретение относится к технологии испытания строительных конструкций и оборудованию для этих целей и может быть использовано в строительных отраслях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения натяжений мембранных элементов конструкций. Способ состоит в том, что мембрану защемляют двумя кольцами, расположенными по разные стороны поверхности мембраны, и прикладывают поперечную нагрузку, распределенную по площади круга, центр которого совпадает с центрами защемляющих колец, измеряют величину максимального прогиба мембраны и определяют равномерное натяжение мембраны σ(0) по формуле σ ( 0 ) = P 2 I H π ; I = ∫ d b [ B 2 [ 1 − 1 1 + H 2 B 2 ] − 1 r ∫ b r B 2 1 + H 2 B ​ 2 d r ] r d r B = 4 b 2 r 2 ln r b + 2 b 2 ( d 2 + r 2 ) − 2 r 2 ( b 2 + d 2 ) r ( b 4 − d 4 + 4 b 2 d 2 ln d b ) Где σ(0) - величина равномерного натяжения мембраны, Н/м. Р - величина поперечной нагрузки, Н. Н - величина максимального прогиба мембраны, м. b - внутренний радиус защемляющих колец, м. d - радиус круговой площадки, по которой распределена нагрузка, м. Технический результат - разработка простого универсального способа определения равномерного натяжения мембраны, основанного на ее локальном деформировании. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вантовых конструкций. Способ определения натяжения шнура заключается в защемлении шнура между двумя зажимами, в центр которого приложена постоянная поперечная нагрузка и измерение максимального прогиба. Величину силы предварительного натяжения F вычисляют по формуле: F = P L 4 H − E S ( 1 + H 2 l 2 0 − 1 ) ; где F - величина натяжения шнура, Н; P - величина поперечной нагрузки, Н; Н - величина максимального прогиба шнура, м; S - площадь поперечного сечения шнура, м2; Е - модуль упругости шнура, Па; L=2*l0 - длина части шнура, расположенной между зажимами, м. Техническим результатом изобретения является упрощение определения натяжения шнура. 4 ил.

Изобретение относится к области опто-акустических измерений натяжений упругих материалов. Способ контроля равномерного натяжения и выравнивания плоских упругих материалов заключается в механическом измерении и контроле за усилиями натяжения. При этом используют свойства звуковых колебаний интерферировать при совпадении частот разных источников излучения, создавая звуковой резонанс, а в качестве эталонного источника звуковых колебаний применяют музыкальный камертон, настроенный на определенную длину волны f0, и производят одновременное постукивание по поверхности пленки и камертона до возникновения звуковых колебаний пленки и эталонного источника. При этом постепенное натяжение исследуемого материала приводит к интерференции звуковых волн, при которой выполняется условие f0=fk или λ0=λk, а эффект резонанса регистрируют. Устройство содержит лазер, телескопическую систему, фиксатор положения валика, зажим фиксирующего устройства, направляющие ограничители пленки, пленку, спаренный двойной молоточек, щуп и камертон ,подключенные к блоку сравнения звуковых колебаний. Технический результат - повышение точности измерений, оптимизация параметров, упрощение конструкции и значительное сокращение времени и трудоемкости. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к силоизмерительной технике, в частности к способам определения натяжений протяженных изделий, например металлических проводов и тросов, оптоволоконных кабелей, полимерных канатов, арматуры и др. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения натяжения длинномерных изделий. В способе измерения натяжения длинномерных изделий измерительный участок формируют в произвольном месте длинномерного изделия посредством закрепления на нем двух грузов на фиксированном расстоянии между ними. Силу натяжения, действующую между закрепленными грузами, определяют по формуле: , где f - основная частота колебаний измерительного участка, Гц; ρ - плотность материала длинномерного изделия, кг/м3; S - площадь поперечного сечения длинномерного изделия, м2; l - длина измерительного участка, м. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожным ручным тормозам. Железнодорожный ручной тормоз содержит пустотелый корпус, создающую силу цепь, отходящую от корпуса и соединенную с рычажной тормозной системой вагона, и цепной барабан. Также имеется механизм натяжения и отпускания цепи, содержащий приводной механизм, механизм захвата и освобождения и перемещающуюся удерживающую собачку. Тормоз также содержит фланец, расположенный на удерживающей собачке. Фланец имеет отверстие, проходящее сквозь его толщину. Мишень датчика проходит сквозь отверстие во фланце в направлении, противоположном направлению входящего в зацепление с храповым колесом участка удерживающей собачки. Отверстие проходит сквозь толщину корпуса в таком положении, чтобы сквозь это отверстие проходила мишень датчика. Датчик проходит сквозь отверстие в перегородке и закреплен на ней гайками. Поджимающее средство вставлено между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью тела удерживающей собачки. Изобретение также относится к устройству для определения натяжения цепи в железнодорожном ручном тормозе. Решение направлено на определение натяжения цепи. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к контролю и диагностике преднапряженных железобетонных балок и пролетных строений мостов. Способ заключается в воздействии сосредоточенной динамической ударной нагрузкой на балку после преднапряжения арматуры, измерении основной частоты колебаний, определении аналитической величины собственной частоты колебаний конструкции с учетом прогнозируемой расчетной величины напряжения в середине пролета в верхней сжатой фибре балочной конструкции, силы предварительного натяжения в арматуре, модуля упругости, расчетной длины арматуры, расстояния от нейтральной оси до сжатой фибры, силы Эйлера. О величине преднапряжения арматуры судят по отклонению измеренной частоты колебаний от аналитической частоты колебаний. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения величины преднапряжения арматуры за счет возможности учета всех потерь преднапряжения арматуры при любом способе натяжения арматуры (на упоры, на бетон). 3 ил.
Наверх