Спосіб визначення натягу шнура
Власники патенту UA 2534431:
Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використане для вимірювання конструкцій вантових. Спосіб визначення натягу шнура полягає в затисканні шнура між двома затискачами, в центр якого прикладено постійне поперечне навантаження та вимірювання максимального прогину. Величину сили попереднього натягу F обчислюють за такою формулою:
F = P L 4 H − E S ( 1 + H 2 l 2 0 − 1 ) ;
де F – величина натягу шнура, Н; P – величина поперечного навантаження, Н; Н - величина максимального прогину шнура, м; S - площа поперечного перерізу шнура, м 2; Е – модуль пружності шнура, Па; L=2*l0 - довжина частини шнура, розташованої між затискачами, м. Технічним результатом винаходу є спрощення визначення натягу шнура. 4 іл.
Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може використовуватися для вимірювання натягу елементів вантових конструкцій, таких як, наприклад, текстильні елементи рефлекторів великогабаритних розкриваються, виконані з арамідних волокон, натягу торосів підвісних мостів, підвісні дахи і намети і т.п.
В даний час розробляються і створюються космічні супутникові антени з діаметром поверхні, що відбиває, що досягає декількох десятків метрів. Налаштування та коригування поверхні супутникової антени, що відбиває, виконується за допомогою текстильних шнурів. І чим точніше визначається натяг шнура, тим точніше можна налаштувати (визначити) форму поверхні, що відбиває. У зв'язку з цим важливими є питання вимірювання натягу вантових елементів. Пропонований спосіб вимірювання натягу вантових елементів, заснований на їхньому локальному деформуванні, є простим і досить точним. Також цей метод може бути використаний для вимірювання натягуелементів інших конструкцій, наприклад, в архітектурі, легкій та текстильній промисловості.
Відомий спосіб вимірювання натягу нитки в процесі в'язання на трикотажній машині [1]. Згідно способу попередньо визначають розривне навантаження нитки на розривній машині, потім нитку змотують з пакування, переміщують по елементах ниткопровідної системи, створюють певний технологічний натяг нитки, заправляють в регулятор натягу нитки, датчик натягу нитки і вводять у взаємодію з петлеутворюючими органами трикотажних. в'язання трикотажного полотна. У процесі в'язання регулятором збільшують натяг нитки, реєструють зміну натягу нитки і фіксують значення вхідного натягу, при якому відбувається обрив нитки в процесі в'язання. Напружений стан нитки оцінюють по відношенню до розривного навантаження до величини вхідного натягу, при якому відбувається обрив нитки.
Відомий спосіб вимірювання поздовжньої сили натягу в розтягнутих еластичних структурах [2], що використовується в експериментальній фармакології, нормальній та патофізіології щодо механічних властивостей судинної стінки, а також пов'язаних з ними порушень гемодинаміки при різних судинних захворюваннях. Сутність: спосіб визначення поздовжньої сили натягу в розтягнутих еластичних структурах за допомогою докладання поперечної сили, що включає вимір відстані від точки докладання сили до опори, додаток і вимірювання поперечної сили і прогину, що викликається нею, і визначення за значеннями виміряних величин сили натягу, причому поперечну силу прикладають багаторазово і послідовно або щонайменше двічі до середини ділянки аналізованої структури, кінці якої жорстко закріплюють з виключенням можливого зміщення щодо природногозакріплення і вимірюють величину прогину структури від початкового положення, а значення сили натягу визначають за формулою, наведеною в описі.
Найбільш близьким до пропонованого способу технічної реалізації є спосіб вимірювання натягу гнучких довгомірних виробів [3], що включає спирання ділянки гнучкого виробу в двох крайніх опорних точках, натискання на середню точку поперечним зусиллям, вимірювання результуючого прогину і визначення шуканої величини натягу. Вимірювання натягу ведуть при величині прогину, яка визначається наступною нерівністю: h ≤ ε 2 * L 2 14 * D .
А шукану величину натягу визначають з виразу P = N * L 4 * h ,
де h – прогин (величина відхилення) виробу від вихідної осі протягування;
L - база виміру, відстань між крайніми опорними точками;
D – діаметр виробу;
N – поперечне зусилля натискання на середню точку ділянки;
Р - зусилля натягу дроту.
Недоліком даного способу є складність методики, пов'язана з громіздкістю виразу визначення величини натягу, а також з необхідністю проводити кілька вимірювань для визначення постійної величини натягу.
Технічним результатом винаходу є розробка простого універсального способу визначення натягу шнура, заснованого на локальному деформуванні.
Зазначений технічний результат досягається тим, що попередньо натягнутий шнур защемляють між двома затискачами, а центр зразка прикладають поперечне навантаження, і вимірюють прогин. Силу поздовжнього натягу обчислюють за такою формулою:
F = L P 4 H - E S ( H l 0 + 1 - 1 ) ;
де F – величина натягу шнура, Н/м;
Р – величина поперечного навантаження, H;
L - довжина затиснутоїчастини шнура, м;
H - величина максимального прогину шнура, м;
S - площа поперечного перерізу шнура, м 2;
Е – модуль пружності шнура, Па;
L = 2 * l0 - Довжина частини шнура, розташованої між затискачами, м.
Наведена формула для обчислення натягу шнура є рішенням наступної задачі: натягнутий шнур попередньо защемлений між двома захопленнями. У центр шнура, розташованого між затискачами, прикладено поперечне навантаження (Фіг.1).
N = P 2 * sin α;
При малих кутах α можна записати:
sin α = t g α = H l 0 = 2 * H L .
Підставимо рівновагу, що вийшла в рівняння:
N = P * L 4 * H = F + T.
Тоді подовження шнура одно:
Δ l + l 0 = T * l 0 E * S;
l 0 + Δ l = H 2 + l 0 2;
l 0 + l 0 * T E * S = H 2 + l 0 2;
T = E * S l 0 * H 2 + l 0 2 - E * S .
Підставивши у вихідну рівність, отримаємо шукану формулу
F = P * L 4 * H - E * S * ( 1 + H 2 l 0 2 - 1 ) .
Суть винаходу пояснюється кресленнями.
На Фіг.1 показано схему розтягування шнура.
На Фіг.2 показаний вид збоку (в розрізі) розташування на шнурі циліндричних затискаючих захватів і точка застосування поперечного навантаження: 1 - шнур; 2 - точка застосування навантаження; 3 - затискаючі циліндричні захвати.
На Фіг.3 показано деформований стан шнура після застосування поперечного навантаження (в розрізі): 1 - шнур; 2 - точка застосування навантаження; 3 - затискаючі циліндричні захвати.
На Фіг.4 показані значення попереднього навантаження, прикладеного до зразка, і навантаження отриманого за пропонованою формулою.
Як приклад реалізації методу розглянемо вимір натягу шнура ШРА08-15. Для цього експерименту було взято три обрізи шнура довжиною 226 мм.Кожен зразок шнура досліджено наявність дефектів. Шнури попередньо вивішені під навантаженням 0.3 кг для вирівнювання. Після вивішування шнури закріплюють у нерухомій рамці, прикладаючи поздовжнє навантаження, та закріплюють. Далі до зразка прикладається поперечне навантаження 1 кгс і за допомогою катетометра КМ-8 вимірюють величину прогину. За формулою визначається значення попереднього навантаження, яке заноситься до таблиці. Для підтвердження формули проведено експерименти з навантаженнями 2 кгс та 3 кгс. На Фіг.4 показані значення попереднього навантаження, прикладеного до зразка, і навантаження, отриманого за пропонованою формулою.
Отримані результати показують, що експерименти підтверджують ефективність методу локального деформування визначення величин попереднього натягу вантових елементів з використанням формули.
1. Дмитрієв Л.Г., Касілов А.В. Байтові покриття (розрахунок та конструювання). Київ, вид-во Будiвельник, 1974. – 272 с.
2. Блінков Н.Є. Авт. свід-во на изобр. №163763.
3. Вольмір, А.С. Гнучкі платівки та оболонки. М.: Державне видавництво техніко-теоретичної літератури, 1956. – 419 с.
4. Заявка на патент 2348036, РФ, G01N 33/36, Цитович І.Г. (Ru), Хапова І.Є. (Ru), Глушакова Н.В. (Ru), Коробов Н.А. (Ru), СПОСІБ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ НАПРУЖНОГО СТАНУ НИТИ В ПРОЦЕСІ В'ЯЗАННЯ НА ТРИКОТАЖНІЙ МАШИНІ.
5. Заявка на патент (11) 95100968, РФ, G01L 5/04, Лосєв Р.З. (Ru), Сєдіна О.В. (Ru), Баранов Н.А. (Ru), Захар'їн О.Б. (Ru), СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ПОДОВЖНЬОЇ СИЛИ НАТЯЖЕННЯ У РОЗВИТЕНИХ ЕЛАСТИЧНИХ СТРУКТУРАХ.
6. Заявка на патент (11) 99112603, РФ, G01L 5/04, Кузнєцов С.A. (Ru), Гарбер Е.А. (Ru), Виноградов А.І. (Ru), СПОСІБ ВИМІРЮВАННЯ НАТЯЖЕННЯ ГНУЧКИХ ДОВГОМІРНИХ ВИРОБІВ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГОЗДІЙСНЕННЯ.
Спосіб визначення натягу шнура, що включає затискання шнура між двома затискачами, в центр якого прикладено постійне поперечне навантаження і вимірювання максимального прогину, який відрізняється тим, що величину сили попереднього натягу F обчислюють за формулою: , де F - величина натягу шнура , Н; P - величина поперечного навантаження, Н; Н - величина максимального прогину шнура, м; S - площа поперечного перерізу шнура, м 2; Е - модуль пружності шнура, Па; L=2*l0 - довжина частини шнура, розташованої між затискачами, м.