Устройство для размотки длинномерного материала

 

Сущность изобретения: устройство для размотки длиномерного материала содержит два диска смонтированных под углом друг к другу, один из которых является приводным. Преимуществом данного устройства является то, что оно позволяет регулировать рабочее положение ручья вдоль образующей дисков, что обеспечивает надежность работы и расширяет технологические возможности устройства. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, используемым для разматывания длинномерных материалов, и может быть использовано в процессе различного рода испытаний (например, скоростная безынерционная размотка бобин с проводом в стендовых условиях). Заводские стенды для размотки проводов, как правило, барабанного типа, т.е. провод наматывается на барабан, вращающийся с требуемой скоростью.

Следует отметить, что большая скорость не позволяет производить упорядоченную намотку на барабан, и это невыгодно по затратам труда, так как разматываемый провод в изделиях больше не используется. Кроме того, габариты стендов барабанного типа слишком велики, провод на барабане лохматится из-за воздействия на него центробежных сил вращения. Барабан, закрытый кожухом, забивается наматываемым на него проводом, а последующий съем большого количества провода с барабана очень трудоемкая операция. Все перечисленное выше приводит к частым обрывам особенно при скоростной размотке и, как следствие, ставится под сомнение качество намотки самой бобины, а технология намотки такого рода бобин трудоемка и дорога. При размотке безынерционных бобин на стенде с прижимным пружинным роликом неизбежно проскальзывание провода в месте его прижима, что приводит к быстрому износу ролика. Деформированный ролик - причина обрыва провода при размотке.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее два соединенных универсальным шарниром диска, где опорный стакан одного из них подпружинен, что дает возможность менять ширину ручья и угол охвата троса. Зажатый дисками трос является приводом для вращения блока.

За прототип предлагаемого устройства принято устройство, содержащее два диска, установленных под углом друг к другу, один из которых - ведущий соединен с другим цилиндрическим поводком, образующих между собой рабочую ширину ручья, и имеющее средство для регулирования их положения за счет усилия прижима их между собой (патент США N 2150882, кл. В 65 Н 51/06, 1938).

Однако оба описанных устройства имеют узкую техническую направленность и применяются в определенных механизмах и машинах для достижения конкретной цели.

В предлагаемом устройстве исключены нежелательные моменты, присущие конструкциям прототипов.

В частности, в предлагаемом устройстве не должно быть проскальзывания одного диска относительно другого. Примененное в прототипе соединение дисков ролика посредством универсального шарнира не обеспечивает равномерности вращения дисков, т.е. мгновенное передаточное отношение между валами дисков i≠1 при α ≠ 0, что приводит к проскальзыванию дисков за период одного оборота. Следовательно, в предлагаемом устройстве универсальный шарнир необходимо заменить обычными поводками, что значительно упрощает конструкцию, и при определенных малых углах α перекоса осей вращения дисков мгновенное передаточное отношение i = 1, т.е. проскальзывание дисков друг относительно друга при вращении отсутствует, а этом исключает обрывы провода на самом устройстве. Кинематика универсального шарнира и поводков дана в литературе.

Известные решения, описанные в патенте США, нашли применение в текстильной промышленности при перемотке нитей со скручиванием их в единую нить. При этом нити входят на ролик, делают полный оборот вокруг ролика (иначе не будет скручивания) и выходят из ролика единой нитью. Таким образом, вход и выход нитей пересекаются. Для текстильных нитей, жесткость которых в диаметральном направлении и упругость при изгибе на 2-4 порядка меньше жесткости и упругости провода, учитывая небольшие окружные скорости вращения ролика (спаренных дисков), полный оборот нити вокруг ролика допустим и необходим именно при упругой фиксации дисков друг относительно друга, так как в точке пересечения входных и выходных нитей мягкое трение нитей друг о друга.

В предлагаемом устройстве пересечение входа и выхода провода недопустимо, так как жесткое трение в точке пересечения неизбежно, а это приведет к обрыву как раз в точке пересечения, где происходит наложение участков провода друг на друга, ширина ручья в этом месте увеличивается, упругий элемент сдавливает провод по сечению, что приводит к нарушению изоляции, рывкам в натяжении провода, проскальзыванию, - это приводит к обрыву. Кроме того, после полного оборота провода вокруг ролика на выходе у провода резко проявляется тенденция к закрутке вокруг ролика, с которой на больших скоростях бороться почти невозможно. Ставились направляющие, отбойники и так далее, все очень быстро забивается размотанным проводом, - велика скорость размотки. Витки провода, выматывающиеся из бобины, благодаря упругости провода на выходе ролика стараются сохранить свое устойчивое состояние (так как лежали в бобине). Это приводит к заполнению пространства вокруг ролика виткообразной массой размотанного провода. Следить за устройством становится невозможно. В случае обрыва абсолютно неясно, где он произошел.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения регулирования положения рабочей дуги ручья вдоль образующей дисков.

Это достигается тем, что положение дуги контакта ДД (фиг.1,2) в плоскости вращения ББ можно менять поворотом стакана 5 по или против часовой стрелки относительно корпуса 7. Для этого на опорном фланце стакана 5 выполнены пазы 10. В предлагаемом устройстве авторы пошли по пути уменьшения длины контакта провода с роликом, т.е. контакта по ДД, где сечение провода должно быть больше фиксированной ширины ручья, которая регулируется осевым перемещением стакана 6 и подбором шайб 11 для провода определенного сечения. Опытным путем установлено, что для данного случая оптимальная длина ДД зажима провода ≈ 1/4 длины внутренней окружности ручья ролика. ДД может быть и меньше 1/4 длины внутренней окружности ручья, но тогда в большей степени проявляется тенденция к сбросу провода с ролика из-за центробежных сил на колесе, действующих на провод при размотке на больших скоростях.

Следует отметить, что размотка одной бобины может производиться на разных скоростях, причем в течение размотки ее скорость может меняться несколько раз с малой на большую, и наоборот. Кратность изменения скорости может быть до 5 раз. Особенно тяжелый режим при сбросе скорости. В общем случае натяжение провода при подходе к размоточному устройству.

T₁= T_отр.+ 1+0.66·C_τ·R·d ,, где Т_отр. - усилие обрыва витка; U_о - скорость размотки; R - радиус текущего витка; Z - длина бобины; d - диаметр провода; C_τ - коэффициент касательного сопротивления витка, C _τ = (0,05 - 0,12); ρ - линейная плотность провода; ρ _ж - плотность среды (воздух, вода).

Из формулы видно, что натяжение провода T₁ U_o² (т.е. пропорционально квадрату скорости). Причем (1+...)≫ T_отр. При переходе с большей скорости на малую происходит заброс провода на колесо из-за большого усилия натяжения. Следует отметить, что в данном случае не исключена установка устройства в жидкой среде (например, вода), что еще более усложняет работу устройства.

На фиг.1 и 2 изображено предлагаемое устройство.

Диски 1 и 2, посаженные на валы 4 и 3 соответственно, вращаются в подшипниках, посаженных в расточки стаканов 6 и 5. Стаканы крепятся к корпусу 7 своими опорными фланцами по плоскостям В-В и Г-Г. При этом расточка под подшипники стакана 5 выполнена с отклонением от перпендикулярности на < α по отношению к плоскости В-В опорного фланца, а аналогичная расточка стакана 6 перпендикулярна плоскости Г-Г опорного фланца. Таким образом, оси вращения дисков 1 и 2 пересекаются под определенным малым углом α в точке 0, лежащей между дисками, точнее между плоскостями вращения А-А и Б-Б. Диски 1 и 2 соединены цилиндрическими поводками 8, принадлежащими ведущему диску 1, а пазы 9 - ведомому диску 2. Таким образом, соединенные поводками диски 1 и 2 образуют ролик-блок с ручьем переменного сечения (между А-А и Б-Б), при этом (фиг.2) на дуге ДД ширина ручья S меньше d (сечения провода).

На остальной части окружности ролика S > d, поэтому провод там не удерживается. Следовательно, вход провода на ролик и выход с него направлен по траектории ДД. Ширина ручья ролика в случае необходимости регулируется подбором прокладок (шайб) 11, а положение ДД в плоскости вращения А-А регулируется поворотом (по или против часовой стрелки) стакана 5 с косой расточкой относительно корпуса благодаря пазам 10, выполненным на опорном фланце стакана 5.

Работа устройства заключается в следующем.

Из разматываемой бобины провод заводится на ролик устройства (как показано на фиг. 2) вращением ролика против часовой стрелки по траектории ДД. На дуге ДД S < d, т.е. провод зажимается роликом. Выход провода с ролика возможен в любую емкость (ящик, бочка и т.д.). После заправки провода к валу 4 ведущего диска 1 прикладывается крутящий момент М_кр. Провод, зажатый ручьем ролика, перемещается по ДД вместе с роликом непрерывно с необходимой скоростью и без проскальзывания. Если при этом разматываемая бобина имеет качественную намотку, то обрывы исключены, так как не проскальзывания провода относительно дисков и жесткого трения участков провода друг от друга, как в случае, если провод делает полный оборот вокруг ролика. Таким образом на устройстве можно разматывать бобины любой длины. Вероятность обрывов зависит только от качества намотки испытуемой бобины.

В отличие от известных устройств конструкция предлагаемого существенно упростилась, а технологические возможности значительно расширились, а именно универсальный шарнир, сложный в изготовлении, заменен поводками;
в известных устройствах скорость размотки в значительной мере зависела от габаритов приводных роликов;
полностью исключено проскальзывание провода относительно приводных роликов, т.е. деформация провода и, как следствие, обрывы;
провод не делает оборота вокруг ролика, а движется по оптимальной дуге, положение которой может регулироваться в плоскости вращения ролика с помощью стакана, смонтированного с возможностью поворота вокруг его оси и фиксации его заданного положения.

Предлагаемое устройство проверено в работе с отличными результатами.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМОТКИ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее ролик блока с ручьем переменного сечения, образованный парой дисков, один из которых установлен в корпусе на приводном валу посредством стакана и подшипниковой опоры, а ось другого смонтирована шарнирно под углом относительно приводного вала, при этом первый диск смонтирован с возможностью регулирования расстояния между дисками, а диски соединены между собой цилиндрическим приводом на приводном диске и прорезью на другом, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения регулирования положения рабочей дуги ручья вдоль образующей дисков, оно дополнительно имеет стакан для установки оси второго диска в корпусе, причем стакан смонтирован с возможностью поворота вокруг его оси и фиксации его заданного положения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2