以下是关于张力计的详细介绍:
定义与用途
定义:张力计是指测量线材及带材,如纱线、钢丝、铜丝、电缆、钢缆、薄膜、束装材料、铝箔等材料静态或动态状态下松紧程度的仪器。
用途:可为生产过程提供准确定量的松紧参数,确保生产过程中张力保持稳定或达到要求的值,广泛应用于纺织、造纸、金属加工、桥梁建设、铁路、航空航天等多个领域。
工作原理
应变片式:利用金属或半导体材料的应变效应。当张力作用于被测物体时,物体产生微小变形,粘贴在物体表面的应变片也随之变形,导致其电阻值发生变化。通过测量应变片电阻的变化,经电路转换为与张力成正比的电信号,从而得出张力的大小。
磁弹性式:基于铁磁材料的磁弹性效应。在张力作用下,铁磁材料的内部应力分布发生变化,进而引起其磁导率等磁特性改变。通过检测磁特性的变化来反映张力的大小,通常采用电磁感应原理,通过线圈中的磁场变化产生感应电动势,以此测量张力。
振弦式:利用钢弦的振动特性。当钢弦受到张力作用时,其振动频率与张力存在特定的函数关系。通过激励钢弦使其振动,并测量其振动频率,进而计算出所受的张力。一般采用电磁感应或光电感应等方式来检测钢弦的振动频率。
光学式:如光纤光栅张力计,利用光纤光栅的布拉格反射原理。当光纤光栅受到张力作用时,其光栅周期发生变化,导致反射光的波长产生漂移。通过检测反射光波长的变化来确定张力的大小,具有抗电磁干扰、高、可分布式测量等优点。
分类
按测量对象分类
纱线张力计:测量纺织材料如纱线、化纤长丝、氨纶丝等的张力,单位 cN,主要用于纺纱及织布行业。
钢线张力计:测量钢丝、钢线等刚性较强的金属线材的张力,主要用于拉丝工厂、轮胎生产企业等,单位 N。
造纸网张力计:也叫聚酯网张力计,测量造纸网的张力,主要应用于造纸行业,还可以测量布匹的张力,应用于印染等行业。
线缆张力计:专门用于测量线缆,如电线、电缆、钢丝绳等在架设、使用过程中的张力。
皮带张力计:用于测量皮带传动系统中皮带的张力,确保皮带张力合适对于保证皮带传动的效率等至关重要。
薄膜张力计:主要用于测量塑料薄膜、纸张等柔性材料在生产、加工过程中的张力。
按工作方式分类
便携式张力计:体积小、重量轻,便于携带和现场操作。通常采用电池供电,具有简单直观的操作界面,可随时随地对张力进行测量,适用于临时检测、现场安装和维护等工作。
在线式张力计:一般安装在生产线上,可实时连续地监测张力变化。通过与生产设备的控制系统集成,能够根据设定的张力值自动进行调节,实现张力的闭环控制,保证生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
选型要点
量程选择:通常实际使用的张力为张力计量程的 80% 为,因为张力计校准通常采用 2 点校准的方式,点为 0 点,第二点为量程的 80%。
所测材料的线径范围选择:由于张力计是采取 2 点线形标定的方式,通过丈量出协力,通过平行四边形法则换算出分力,因此被测材料直径与校准直径相差越大,丈量误差越大,应尽量使被测材料直径与张力计校准直径相同或接近。
操作与维护
以土壤张力计为例的操作步骤
开水冷却:将自来水煮沸 20 分钟后,放置冷却备用。
注水:开启集气管的盖子,并将仪器倾斜,用塑料瓶徐徐注入经煮沸后冷却的无气水,直到加满为止,仪器直立 10-20 分钟,让水把陶土管湿润,并见水从陶土头表面滴出。
排气:再将仪器注满无气水,用干布或吸水性能好的纸从陶土头表面吸水,或用注射器进行抽气,重复 3-4 次,除去真空表内的大部分空气。
集气:将仪器注满无气水,加上塞子,加以密封,并将仪器直立,让陶土管在空气中蒸发,约二小时后,可见真空表的指针指向 40Kpa 或更高,同时轻轻将仪器上下倒置,使气泡集中到集气管中。
再蒸发:将陶土管浸入无气水中,可见真空表指针回零,打开盖子,重新注满无气水,加上盖子,再让陶土管在空气中蒸发,此时真空表的指针可升至 50Kpa 或更高,同时轻轻将仪器上下倒置,收集逸出的空气。
重复:按以上步骤进行 2-3 次,直到指针达到 80Kpa 时将陶土管浸入无气水中,真空指针转动回零,打开盖子,注满水,盖子盖紧,将陶土管浸在无气水中备用。
维护注意事项:仪器在使用过程中,必须定期检查集气管中的空气容量,如果空气容量超过集气管容积的一半,必须重新补满水;陶土头切忌油污,以免堵塞微孔,使仪器失灵;注意仪器的量程限制,避免超量程使用;开、盖盖子时应缓缓进行,避免损坏真空表等部件;当气温下降到冰点前,应将埋设在室外的仪器撤回,以免冻裂。