Особенности применения метода рентгеновских меток для определения толщины слоев в текстильной паковке

TECHNICAL SCIENCES

The characteristics of the X-ray markers method to determine the thickness of the layers in the textile puttees Nuriyev M.1, Seydaliyev I.2

'НуриевМагомедали Нураддин /NuriyevMahammadali - доктор технических наук, профессор; 2Сейдалиев Ильхам Магомед /Seydaliyev Ilham - кандидат технических наук, доцент, кафедра стандартизации и сертификации, факультет товароведения, Азербайджанский государственный экономический университет, г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: в статье рассматривается метод рентгеновских меток для экспериментального определения перемещения слоев в теле намотки. Установлено, что наиболее совершенными являются методы меток и муаровых полос в сочетании с наблюдением в рентгеновском излучении. Предложен способ формирования растров в рулонных и бобинных паковках, позволяющий наблюдать деформации слоев намотки, как в поперечном сечении паковки, так и в зоне контакта бобины с мотальным валом. Abstract: the X-ray markers method for experimental definition of the layers movement in the winding body has explored. It is established that the methods with combination of labels and moire strips in x-ray are more perfect. The way of the formation of rasters in rolled and hank package has offered that allow to observe deformations of layers of winding both in cross-section section package and in a zone of contact of the reel with reeling shaft.

Ключевые слова: измерение толщины, намотка, деформация, рентгеновское излучение, точность, смешение, рулон.

Keywords: measurement of thickness, winding, deformation, X-ray beams, precision, displacement, roll.

В работах [1, 2] приведены ряд методов экспериментального определения перемещений слоев теле намотки. Для измерения радиальных и тангенциальных в тело намотки вводятся специальные метки в виде свинцовых шариков диаметром 0,6 мм. Их укладка производится через полую иглу, как это показано на рис. 1. Игла 1 вводится в тело намотки 5 через специальную пластину-ограничитель 2, что обеспечивает укладку меток 3 в одной плоскости. Метка вводится через иглу и с помощью толкателя 4 устанавливается на заранее заданной глубине в конце иглы. Бобина, с заложенными таким образом метками, снимается в рентгеновском излучении, после чего подвергается нагрузкам, деформации от которых необходимо измерить. При нагружении бобина снимается еще раз. Полученные таким образом снимки могут быть наложены друг на друга. По сдвигам меток четко видна качественная картина деформаций. Количественную картину можно получить, измеряя положение каждой метки до приложения нагрузки к паковке и в процессе нагружения. Используя современную рентгеновскую технику можно получить видеозапись перемещения меток в исследуемом процессе и по ней составить более полную картину.

УДК 677- 487.5.23.275

Рис. 1. Схема укладки меток в тело бобины 14

Описанные выше методы измерения перемещений в текстильной паковке не позволяют получить полную картину распределения деформаций в интересующем исследователя сечении. Это заставляет искать новые перспективные методы, обладающие такими возможностями.

Таким, на наш взгляд, является метод муаровых полос. Его применение для анализа деформаций текстильных полотен изложен в работах [3, 4].

Однако в описанном виде он не применим к текстильным паковкам, так как к качеству поверхностей, на которые наносятся измерительные растры, предъявляют определенные требования. Это в первую очередь высокая чистота поверхности и незначительное отклонение от плоскости. Поверхности тела намотки такими свойствами не обладают. Поэтому нанести на них растр - систему полос с достаточно малым шагом, не представляется возможным. Однако в тело намотки между слоями можно уложить тонкую проволоку, которая образует растр в виде спирали Архимеда. Для наблюдения деформации такого растра необходимо применять съемку в рентгеновском излучении, при этом тело намотки из текстильного материала будет прозрачным, а растр из металлической проволоки будет хорошо виден на снимках. Применение рентгеновской съемки позволяет производить измерение внутренних перемещений в испытываемом образце, что недоступно исследователю при применении метода муаровых полос с наблюдением в оптическом диапазоне.

Точность определения деформаций зависит от частоты линий растра, то есть от того, сколько чередующихся светлых и темных линий приходится на единицу длины. А это, в свою очередь, в значительной степени зависит от разрешающей способности применяемой пленки. Вследствие того, что съемка в рентгеновском излучении производится без оптики, на точность определения деформаций будет оказывать влияние расстояние между источником, растром и пленкой, на которой фиксируется снимок.

Для выяснения этого вопроса, а также определения оптимальной экспозиции проводилась съемка образцов, представляющих собой растры из медной проволоки с частотой 0,83; 1,25; 2,5; 5 линий на 1 мм. Расстояние от источника до пленки в процессе эксперимента оставалось постоянным, равным 1080 мм, то есть максимально возможным для применяемого типа рентген аппарата М-100 Дрезденского завода (Германия) трансформаторов и рентген аппаратуры. Расстояние от объекта до пленки варьировалось в пределах от 0 до 3 см, при этом ухудшения качества изображения не зафиксировано. Испытания растров с более высокой частотой не проводились, так как их реализация в намотке текстильных материалов трудноосуществима. Согласно же [5] растр с частотой 5 линий на 1 мм при деформации в 1% приведет к смещению муаровых полос на 2 мм. Измерение таких смещений не представляет никаких трудностей. Это показывает, что возможности метода муаровых полос значительно превышают возможности других методов измерения деформаций в текстильных паковках.

Определение перемещений слоев в рулоне с использованием метода муаровых полос производится следующим образом [6]. При формировании рулона 1 (рис. 2) на некотором расстоянии А от края рулона в него укладывается проволока 2, которая образует растр 3 в виде спирали Архимеда. Для обеспечения укладки растра 3 в одной плоскости, проволока подается с помощью неподвижного направителя 4.

Рис. 2. Укладка растра в тело рулонной паковки

После намотки определенного начального диаметра производится съемка растра на пленку 5 в рентгеновском излучении источника 6. Затем наматывается следующий слой толщиной

приблизительно 10 мм и съемка растра производится повторно. Таким образом, процесс намотки и съемка производятся последовательно до формирования полного рулона.

Для определения деформаций и перемещений два последующих снимка накладываются друг на друга, при этом растр на последующем снимке деформирован вышележащими слоями, а на первом находится в своем первоначальном состоянии. Поэтому на совмещенном снимке будет видна картина муаровых полос, которая содержит информацию о деформации в любой точке рулона в пределах диаметра первого растра. Рассчитать эти деформации можно по методике, описанной в [5].

Как уже отмечалось, в литературе практически отсутствуют сведения о деформациях рулона при его контакте с мотальным валом. Предлагаемая методика позволяет произвести измерения радиальных деформаций в зоне контакта паковки с мотальным валом. Для этого при формировании рулона описанным выше способом в него закладывается растр. После чего производится съемка: недеформированного рулона, рулона деформированного мотальным валом под действием только радиальной силы, а также силы и крутящего момента, и последний снимок после полной разгрузки рулона, для фиксации остаточных пластических деформаций. Накладывая полученные снимки друг на друга, можно получить картины муаровых полос, по которым рассчитываются перемещения или деформации в рулоне под действием мотального вала. Причем, комбинируя эти снимки, можно определить компоненты деформации, вызванные отдельно действием силы прижима, крутящего момента, приложенного к мотальному валу, остаточные деформации.

Для проведения экспериментов по изложенной методике спроектирована и изготовлена специальная установка, которая позволяет наматывать ленту шириной до 65 мм с укладкой в рулон проволоки, которая образует растр.

Кроме того, после формирования намотки или на определенных ее этапах можно подвергать тело намотки нагрузке радиальной силой или силой и моментом со стороны мотального барабанчика. Схема установки приведена на рис. 3. Она состоит из основания 1, к которому крепятся все механизмы, подающего узла 2, на котором устанавливается сматываемый рулон ленты 3.

Для предотвращения забегания подающего узла, под ним установлен подпружиненный рычаг 4, на одном плече которого расположена тормозная колодка, а на втором пруток 5, который огибается сматываемой лентой.

Рис. 3. Схема установки для измерения деформаций рулонной паковки при ее контакте с мотальным валом

Далее лента проходит через натяжитель, который состоит из двух направляющих прутков 6 и рифленого ролика 7. При движении лента вращает ролик 7, преодолевая трение в его опорах, и приобретает за счет этого заданное натяжение. Лента проходит в выемке, которая имеется на направляющих прутках 6. Это обеспечивает заданное положение ее по высоте. После натяжителя

лента огибает направляющий ролик 8 и поступает в намотку 9. Привод формируемой паковки 9 производится вручную через рукоятку 10, которая может с помощью винта (на схеме не показан) стопорится в одном и том же положении, что обеспечивает также фиксацию намотки в определенном положении при съемках. Проволока в намотку поступает с подающей бобины 11 через тарельчатый натяжитель 12 и направляющую щель 13, фиксирующую высоту, на которой проволока будет заложена в намотку. Для обеспечения неизменного положения намотки относительно рентгеновской трубки 14 при съемках, вся конструкция устанавливается на столе 15 рентгеновской установки. Для обеспечения совмещения снимков при анализе результатов измерения на фланце 16 приемной бобины имеются две металлические метки, которые при фиксации бобины находятся в поле, облучаемом трубкой 14. Рентгеновская пленка крепится на носителе 17 и устанавливается под телом намотки. Фланец 16 изготовлен из гетинакса и прозрачен для рентгеновского излучения.

Для измерения деформаций от мотального вала в состав установки входит рычаг 18, на котором в подшипниках установлен барабанчик 19. На одном валу с ним закреплен шкив 20. К шкиву крепится шнур 21, который огибает два направляющих ролика 22 и 23, причем ролик 22 укреплен на подшипнике соосно с рычагом 18, хотя механически с ним не связан. Это обеспечивает заданный момент на валу барабанчика 19 независимо от положения рычага 18. К концу шнура крепится гиря 24, которая создает необходимый крутящий момент на оси барабанчика 19. Для обеспечения заданного усилия прижима мотального барабанчика 19 к телу намотки, к концу рычага 18 закреплен другой шнур 25, который огибает направляющий ролик 26. К концу шнура подвешена гиря 27.

В процессе эксперимента наматывалась лента из проклеенного нетканого материала шириной 65 см, толщиной 0,15мм. Для создания растра использовалась медная проволока в лаковой изоляции диаметром 0,1 мм. Рулон ленты наматывался последовательно до диаметров 58, 90, 108, 150 и 160 мм. По достижении каждого диаметра производилась съемка растра в рентгеновском излучении с целью последующего измерения перемещений слоев намотки под давлением вышележащих слоев.

После намотки полного рулона диаметром 160 мм он подвергался давлению со стороны мотального барабанчика усилием 40 Н. Деформированный рулон снимался в рентгеновском излучении. Съемка производилась также при нагружении мотального вала силой 40 Н и крутящим моментом 0,0385 Нм, а также после полной разгрузки, для контроля остаточных деформаций.

Интересные возможности предоставляет метод муаровых полос с наблюдением в рентгеновском излучении для анализа деформаций в бобинах крестовой намотки, формируемой при осевом приводе бобины.

При определенных значениях передаточного отношения между бобиной и нитеводителем, как известно, формируется сомкнутая намотка, при которой нити соседних витков располагаются вплотную друг к другу или на незначительном расстоянии друг от друга. Причем это расстояние определяется выбранным передаточным отношением. Расположенный таким образом слой нитей можно рассматривать как растр. Для наблюдения в рентгеновском излучении его нужно сделать более плотным по сравнению с остальными нитями. Этого можно достичь либо пропиткой некоторого участка нити контрастным веществом, либо заменой нити на интересующем исследователя участке проволокой. Чтобы различие в коэффициентах трения нити и проволоки не искажало результаты измерения, необходимо применять проволоку, покрытую изоляцией из соответствующего типа волокон.

Рассмотрим подробнее способ измерения окружных перемещений в бобине крестовой мотки в зоне действия укатывающего органа [7]. Бобина 1 (рис. 4) формируется до определенного диаметра, при котором будут проводить измерения.

Рис. 4. Формирование растра в бобине крестовой намотки и его экспозиция в рентгеновском излучении

После чего на ее поверхность укладывается рентгеновская пленка в светонепроницаемом конверте 2. Поверх рентгеновской пленки наматывается слой 3 нити, пропитанной контрастным веществам, или проволоки в волокнистой изоляции. Затем продолжается намотка исходной нити. Сформированная таким образом бобина подвергается облучению от рентгеновского источника 5. При этом на пленке 2 фиксируется изображение исходного растра, образованного нитями 3.

Для измерения окружной деформации слоя бобина подвергается деформации со стороны укатывающего органа 4 и повторно облучается. При этом на пленке оказывается два изображения растра исходного и деформированного, наложенные друг на друга, в результате чего они образуют картину муаровых полос, по которой можно рассчитать окружные и осевые деформации слоя намотки, применяя методику, изложенную в [5]. Как видно из рис. 4, для проведения съемок необходимо, чтобы укатывающий орган был рентгенопрозрачным, что легко достигается соответствующим подбором материала. Если этого достичь не удается можно несколько изменить схему измерения, поменяв местами слой-растр 3 и рентгеновскую пленку 2. При этом меняется также направление облучения, и рентгенопрозрачность уже требуется от тела намотки, что обеспечивается всегда. Выводы:

1. На основе анализа методов измерения перемещений слоев намотки установлено, что наиболее совершенными является метод меток и метод муаровых полос в сочетании с наблюдением в рентгеновском излучении.

2. Разработан метод формирования растров в рулонных и бобинных паковках, позволяющий наблюдать деформации слоев намотки, как в поперечном сечении паковки, так и в зоне контакта бобины с мотальным валом.

Литература

1. Рудовский П. Н., Соркин А. П., Нуриев М. М., Верещагин Н. И. Измерение деформаций в паковках крестовой мотки методом меток. Рук. деп. ЦНИИТЭИлегпром № 3318-лп, 1991. 25 с.

2. Нуриев М. Н., Рудовский П. Н. Исследование деформаций бобины в контакте с мотальным валом методом рентгеновских меток. / Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2006). Сборник материалов международной научно-технической конференции. Иваново, 2006. с. 154-155.

3. Wagner J. Photoelastic study of stresses in fabrics and fabric-like structures, Textil Research Journal, 1974. № 2 (44).

4. Havlicek J. Hodnoceni deformacich vlastonosti textilii metodou moaré. Taxtil (ЧССР), 1983. № 12.

5. Теокарис П. Муаровые полосы при исследовании деформаций. /Пер. с англ. М.: Мир, 1972. 420 с.

6. Рудовский П. Н., Нуриев М. Н. Устройство для контроля перемещения слоев в рулонной паковке. Патент РФ № 62452 от 22.11.05.

7. Рудовский П. Н., Нуриев М. Н. Устройство для контроля деформации слоев паковок крестовой мотки. Патент РФ № 62453 от 01.12.05.

Modern condition and possibilities of program management of frequency-adjustable electric drives Kamalov T.1, Toirov O.2, Ergashev Sh.3

'Камалов Толяган Сиражиддинович /Kamalov Tolyagan — доктор технических наук, профессор; 2Тоиров Олимжон Зувурович / Toirov Olimjon — кандидат технических наук, старший научный сотрудник-соискатель, Институт энергетики и автоматики Академии наук Республики Узбекистан; 3Эргашев Шахбоз Шавкатжонович /Ergashev Shahboz — магистрант, Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Abstract: in article the modern condition and possibilities of program management offrequency-adjustable electric drives is considered. Program management provides automatic and optimum control modes of technological process, enables the complex approach to decision the tasks of energy and resource saving in the electric drive, to receive high performance of production and to raise quality of production.

18