Устройство для намотки длинномерных материалов на оправку

 

Изобретение относится к легкой и текстильной промышленности и обеспечивает повышение качества намотки полотна в рулон. Устройство содержит опорно-намоточные барабаны, поворотные консоли и механизм изменения расстояния между осями вращения барабанов. Ось поворота консолей смещена по вертикали относительно оси вращения промежуточного вала привода опорно-намоточных барабанов. Межосевое расстояние между промежуточным валом и опорно-намоточными барабанами выполнено регулируемым в соответствии с требуемым законом изменения передаточного отношения посредством изменения угла наклона консолей через взаимодействие с составными шкивами, обе части которых кинематически связаны между собой и приводными ремнями упругими элементами. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению для легкой и текстильной промышленности, а именно к устройствам для намотки длинномерных материалов на оправку.

Известно устройство (пат. США N 5639045, кл. В 65 H 18/20, 242/527, 1997 г.) для намотки материалов на оправку, содержащее опорно-намоточные барабаны разных диаметров, приводные поворотные консоли и механизм изменения расстояния между осями барабанов с приводом.

Недостатком этого устройства является десинхронизация окружных скоростей в зоне контакта наружной поверхности рулона материала и опорно-намоточных барабанов в момент изменения межцентрового расстояния между ними, что приводит к значительной и нежелательной неравномерности распределения плотности намотки рулона в радиальном направлении.

Известно устройство (патент N 2136572, кл. МПК В 65 H 12/20, 1998 прототип) для намотки длинномерных материалов на оправку, содержащее опорно-намоточные барабаны, механизм изменения расстояния между их осями с приводом, причем опорно-намоточные барабаны установлены на одноприводных поворотных симметричных консолях, выполненных с возможностью их равного и синхронного поворота совместно с барабанами вокруг другого промежуточного вала и увеличения суммарной угловой скорости одного из них, установленного по ходу движения материала на его набегающей ветви, и уменьшению суммарной угловой скорости другого, установленного на сбегающей ветви в соответствии с изменением радиуса рулона. Недостатком этого устройства является то, что в реализации идеи обеспечения "чистого" качения рулона в зоне контакта с опорными барабанами при постоянстве угла касания α заложена некоторая конструктивно генерируемая неточность приближения реализуемой функции передаточного отношения к заданной. Рассмотрим условия появления этой погрешности.

Предположим, что при повороте консолей на угол Δβ , (см. фиг. 1, а) за фиксированный промежуток времени звездочка привода барабана на входе в систему намотки повернется на угол ΔΦ вокруг своей оси вращения ΔΦ = i(Δβ) = i(β₂- β₁); (1) где i - передаточное отношение цепной передачи привода вращения барабана, которое в конструкции прототипа обеспечивается постоянным.

Учитывая, что можно определить расчетно- необходимый закон изменения этого передаточного отношения, т.е.

где r_b - радиус опорно-намоточных барабанов.

Обозначим длину консоли O₂O₁, = O₂O'₁ = L, тогда (см. фиг. 1б) l₁ = L•sinβ₁; l₂ = L•sinβ₂; или L•sinβ₁ = (R₁+ r_b)•sinα, L•sinβ₂ = (R₂+ r_b)•sinα.

Откуда

Изменение радиуса наматываемого рулона во времени можно выразить как

где δ - толщина наматываемого материала,
V_о - окружная скорость вращения рулона материала.

Подставив выражения (3), (4) и (5) в (2), получим

Численный анализ выражения (6) при заданных реальных параметрах L, α , r_B, δ , V₀ и R₁ за период времени показывает, что i изменяется до 2% от своего начального значения (при t = 60, с), что и составляет конструктивно генерируемую неточность приближения функции передаточного отношения к требуемому закону.

Если же закон (6) изменения i конструктивно не реализуем, таким образом нарушается либо условие "чистого" качения рулона в зоне взаимодействия с опорно-намоточными барабанами, либо α ≠ const, что как первое, так и второе негативно влияет на качество намотки материала на оправку.

Задачей изобретения является повышение качества намотки длинномерных материалов в рулон.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для намотки длинномерных материалов на оправку, содержащем опорно-намоточные барабаны, поворотные консоли, механизм изменения расстояния между осями вращения барабанов по дуге окружности с возможностью обеспечения постоянства угла их касания и привод вращения опорно-намоточных барабанов, согласно изобретению оси поворота консолей и вращения промежуточного вала привода опорно-намоточных барабанов разведены по вертикали друг от друга, причем межосевое расстояние между промежуточным валом и опорно-намоточными барабанами выполнено регулируемым посредством изменения угла наклона консолей через взаимодействие с составными шкивами, установленными на полуосях опорно-намоточных барабанов с возможностью смещения одних частей шкивов относительно других, кинематически связанных между собой и приводными ремнями посредством упругих элементов.

На фиг. 1, а, б изображены схемы изменения положения рулона и намоточных барабанов и их взаимодействие при раздвижении осей барабанов, на фиг. 2 - кинематическая схема устройства; на фиг. 3, а, б показаны положения одной из консолей и ременной передачи относительно промежуточного вала и конструктивное исполнение составного шкива.

Устройство содержит приводные опорно-намоточные барабаны 1 и 2; механизм изменения положения осей их вращения, состоящий из электродвигателя 3, муфты 4, червячного редуктора 5, 6, винтовых пар 7, 8 и 9, 10, синхронно с одинаковой угловой скоростью вращающихся, двух пар подвесок 11, 12 и 13, 14, двух пар опорных консолей 15, 16 и 17, 18 и цепной передачи 19, 20, 21; привод вращения барабанов, состоящий из электродвигателя 22, ременной передачи 23, 24, 25, червячного редуктора 26, 27, цепной передачи 28, 29, 30, двух ведущих шкивов 31, 32 одинакового диаметра, двух ремней круглого сечения 33 и 34 и двух шкивов, состоящих из неподвижно закрепленных на валах намоточных барабанов частей 35, 36 и вторых подвижных частей 37, 38, имеющих возможность осевого перемещения и кинематически связанных с неподвижными частями шкивов через контакт с ремнями посредством пружин 39 и 40.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии механизма намотки гайки винтовых пар 8 и 10 находятся в крайнем верхнем положении, что обеспечивает необходимое минимальное межцентровое расстояние между осями опорных барабанов 1 и 2. Положение консолей, на примере консоли 16 (см. фиг. 3, а), ось поворота которой O₃ смещена относительно оси промежуточного вала O₂ на расстояние A, поддерживает межцентровое расстояние ременной передачи 31, 34, 38, равное 1₁. Расстояние между двумя половинами шкивов 36 и 38 (см. фиг. 3, б) образует средний диаметр ременного зацепления, равный d₁. При включении электродвигателя 22 вращательное движение и крутящий момент передаются на промежуточный вал, на котором закреплены два шкива 31 и 32. За счет соотношения диаметров этих шкивов и самоустановившихся первоначальных значений диаметров d₁ шкивов 37 и 38 (см. фиг. 3) обеспечивается передаточное отношение привода по закону, соответствующему выражению (6). Вращательное движение опорных барабанов передается скалке, на которую наматывается материал, за счет сил сцепления. Одновременно с включением двигателя 22 включается и двигатель 3 развода консолей. Вращательное движение через муфту 4 и червячный реактор 5, 6 передается винту 7 и через цепную передачу 19, 20, 21 синхронно винту 9. Гайки 8 и 10 поступательно перемещаются вниз с одинаковой скоростью. Таким образом, оси вращения приводных опорно-намоточных барабанов, закрепленные на подвесках 11, 12 и 13, 14, перемещаются на одно и то же расстояние, что обеспечивает параллельность расположения осей вращения барабанов 1 и 2 при любом угле развода консолей. Раздвижение осей вращения опорно-намоточных барабанов (1₂ > 1₁ (см. фиг. 1,б) происходит непрерывно в соответствии с изменяющимся радиусом рулона R₂, что позволяет обеспечить постоянство угла его касания α с барабанами, а в межвалковой зоне строго заданные деформации материала и тем самым улучшить качество его намотки.

Поворот консоли (см. фиг 3,а) на угол Δβ вокруг оси O₃ по дуге окружности BB₁ за счет эксцентриситета A приводит к изменению межцентрового расстояния круглоременной передачи от значения 1₁ до значения 1₂. Длина круглого ремня 34 практически постоянна и при увеличении межцентрового расстояния передачи ремень раздвигает части полушкивов 36 и 38 (см. фиг. 3,б) и образует диаметр его окружности d₂, причем d₂ < d₁. Передаточное отношение при этом уменьшается по заданному закону, а угловая скорость вращения опорных барабанов растет, что обеспечивает строгое равенство окружных скоростей вращающегося опорного барабана и рулона в зоне их непосредственного контакта при постоянной угловой скорости развода консолей. Изменение угла наклона консолей происходит непрерывно на протяжении всего процесса намотки материала. Также непрерывно изменяется и передаточное отношение.

Предложенное техническое решение, основанное на принципе саморегулирования, воспроизводит требуемую функцию передаточного отношения с необходимой точностью, обеспечивая условия взаимодействия поверхностей опорно-намоточных барабанов и материала без проскальзывания, т.е. условия "чистого" качения и постоянство угла касания α барабанов с рулоном.

Формула изобретения

Устройство для намотки длинномерных материалов на оправку, содержащее опорно-намоточные барабаны, поворотные консоли, механизм изменения расстояния между осями вращения барабанов по дуге окружности с возможностью обеспечения постоянства угла их касания, привод вращения опорно-намоточных барабанов, отличающееся тем, что оси поворота консолей и вращения промежуточного вала привода опорно-намоточных барабанов разведены по вертикали друг от друга, причем межосевое расстояние между промежуточным валом и опорно-намоточными барабанами выполнено регулируемым посредством изменения угла наклона консолей через взаимодействие с составными шкивами, установленными на полуосях опорно-намоточных барабанов с возможностью смещения одних частей шкивов относительно других, кинематически связанных между собой и приводными ремнями посредством упругих элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3