УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ДВИЖУЩЕГОСЯ МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к приспособлениям для натяжения ленточного движущегося материала и может быть использована в текстильной, резинотехнической промышленности, а также в приборостроении при создании печатающих устройств. Причем ленточный материал может быть как замкнутым, например, в виде плоских бесконечных приводных ремней, широко применяемых в приводах станков, транспортерных лент, так и не замкнутым, например, движущийся полосовой материал в различных операциях технологических процессов.
Известно по книге П.Бьяжи. Конвейеры с резиновой лентой (перевод с французского) - М.: ГНТИ литературы по горному делу, 1959 г. [1], стр.126-128, и по книге М.А.Гурфинкель и др. Транспортные и погрузочно-разгрузочные машины в химической промышленности - М.: Машгиз, 1960 г. [2], стр.220, винтовое натяжное устройство, применяемое в ленточных конвейерах, состоящее из натяжного гладкого барабана с осью и подшипниками, помещенными в направляющие, и натяжного винта, установленного с возможностью вращения в корпусе, вращением которого осуществляется натяжение конвейерной ленты за счет перемещения барабана по направляющим.
Данное устройство имеет сложную конструкцию, занимает много места - некомпактно и не предусматривает центровку ленты, то есть существует возможность схода ее в процессе работы с натяжного ролика.
Известно по [1], стр.73 и 129-130, и [2], стр.221, и грузовое натяжное устройство, применяемое также в ленточных конвейерах, состоящее из груза двух отклоняющих и одного натяжного гладких барабанов.
Недостатком данной конструкции является наличие трех добавочных барабанов, что увеличивает износ конвейерной ленты за счет дополнительных перегибов ее, расход энергии и не предусматривает центрирование ленты на барабанах в процессе работы.
Для центрирования ленты в ленточных конвейерах применяют специальные центрирующие роликоопоры, которые состоят из поворотной опоры с тремя вращающимися и двумя неподвижными роликами, которая вращается на вертикальной оси, закрепленной в раме конвейера (см. [1], стр.57-63; [2], стр.223; А.О.Спиваковский и др. Транспортирующие машины. Атлас конструкций - М.: «Машиностроение», 1969 г, [3],стр.16; В.К.Дъячков. Машины непрерывного транспорта - М.: Машгиз, 1961 г, [4], стр.69-71).
Недостатком данных роликоопор является сложность конструкции и износ ленты при трении о неподвижные ролики.
Так же известно по а.с. №669133 [5], натяжное устройство плавающего типа для троса, содержащего корпус с двумя направляющими роликами, частично обхваченными тросом, и ввинченный в корпус регулировочный винт, который входит в глухое отверстие натяжного полу шкива, контактирующего с тросом и расположенного между направляющими роликами. Данное устройство имеет простую конструкцию, но в процессе прохождения троса по поверхности полушкива имеет место увеличенное трение, что приводит к износу троса, полушкива и большим затратам энергии.
Другой принцип натяжения ленточного материала применен в устройстве по а.с. №998275 [6]. Здесь вместо натяжных роликов устройство для регулирования натяжения ленточного материала содержит две гребенки со стержнями для огибания материалом, одна из которых закреплена неподвижно, а другая - с возможностью возвратно-поступательного
перемещения для захода ее стержней между стержнями неподвижно установленной гребенки, причем для повышения стабильности натяжения профиль рабочей поверхности каждого стержня выполнен по кривой, описываемой математическим уравнением. Данное устройство имеет простую конструкцию, но в процессе работы за счет повышенного трения при прохождении ленточного материала через стержни возможен повышенный износ материала, а также повышенные затраты энергии. Кроме того увеличиваются габариты вцелом устройства для натяжения.
В ременных передачах наиболее часто применяется традиционная схема с одним натяжным роликом, воздействующим с наружной стороны на ведомую ветвь ремня с определенной силой, создаваемой также либо грузом (см. книгу И.И.Артоболевский. Теория механизмов - М.: изд-во «Наука», 1967 г [7], стр.43), либо винтовым механизмом, например, см. книгу И.И.Воробьева. Ременные передачи - М.: «Машиностроение», 1979 [8], стр.34, или натяжным роликом, воздействующим на внутреннюю сторону ветви ремня, например, см. книгу И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике (справочное пособие) - М.: «Наука», 1975 г [9], том 4, стр.384.
Такие натяжные устройства также не представляется возможным компактно смонтировать в условиях ограниченного пространства между валками, используемыми в различных технологических процессах, не всегда предусмотрена и центровка ремня на натяжном ролике.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели по технической сущности, достигаемому эффекту и по совокупности существенных признаков является устройство для натяжения движущегося полосового материала по а.с. №1397388 [10].
Устройство для натяжения движущегося полосового материала содержит два вращающихся барабана, два натяжных ролика, расположенных между барабанами с параллельным расположением осей роликов и барабанов и контактирующих своими рабочими поверхностями с наружными
сторонами как ведомой, так и ведущей ветви ленточного материала. Натяжные ролики установлены на рычагах с защелками, фиксирующими рабочее положение рычагов. Рычаги при этом имеют возможность вращения на осях, закрепленных в неподвижных опорах.
Это известное устройство имеет несложную конструкцию, позволяет осуществить натяжку ленточного материала определенной величины, установив рычаги в рабочее положение и зафиксировав их защелкой. Регулировать величину натяжения в случае необходимости в процессе работы конструкцией не предусмотрено. Кроме того, в процессе работы ленточный материал может перемещаться по причине непараллельности осей барабанов и натяжных роликов вдоль оси роликов, что может привести к соприкосновению кромки материала с рычагами и, как следствие, износу или потере качества выпускаемой продукции. К недостатку конструкции относится и то, что установку натяжных роликов сложно конструктивно осуществить, если неподвижные опоры с осями, на которых установлены рычаги, находятся в недостаточной близости от роликов.
Техническая задача, решаемая предполагаемой полезной моделью, состоит в расширении технологических возможностей оборудования, заключающаяся в повышении его производительности за счет сокращения производственного времени на регулировку натяжения ленточного материала между ведущим и ведомым барабанами, которую осуществляют не останавливая рабочий процесс.
Кроме того, значительно упрощается конструкция оборудования, так как для установки направляющих роликов либо вообще не требуется наличия надежных корпусов, либо в случае необходимости осуществления центровки ленты относительно барабанов достаточно применения более простой и компактной конструкции опор для предотвращения смещения направляющих роликов только лишь вдоль оси барабанов.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для натяжения ленточного движущегося материала включает два
вращающихся барабана, два натяжных ролика, расположенных между барабанами с параллельным расположением осей роликов и барабанов и контактирующих своими рабочими поверхностями с наружными сторонами как на ведомой, так и на ведущей ветви ленточного материала, причем ролики установлены на корпусах и снабжены приспособлениями-фиксаторами их рабочего положения.
Отличительными признаками от прототипа является то, что натяжные ролики установлены ближе к одной из торцевых поверхностей вне рабочей зоны барабанов, а приспособление - фиксатор выполнено в виде механизма плавного регулирования взаимного перемещения корпусов в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через оси барабанов, причем механизм плавного регулирования состоит из двух стержней с резьбовыми концами, каждый из которых ввернут своими резьбовыми концами в резьбовые отверстия двух корпусов, причем один из стержней ввернут с одной торцевой стороны роликов, другой - с другой стороны, а каждый конец стержня и соответствующие отверстия в корпусах имеют резьбу противоположного направления (левую и правую). Корпуса роликов подвижно установлены в пазу с одного конца кронштейна-ограничителя возможного смещения их вдоль оси барабанов, при этом второй конец кронштейна разъемно связан с осью одного из барабанов, обеспечивая возможность перемещения его вдоль оси барабанов.
Расстояние между внутренними поверхностями направляющих роликов должно быть меньше диаметра меньшего из барабанов.
Натяжные ролики снабжены конструктивными элементами, обеспечивающими центровку ленточного материала на барабанах, выполненными в виде двух кольцевых буртиков, расположенных по краям роликов, причем внутренние поверхности буртиков, обращенные друг к другу, представляют конусную поверхность корпуса с основанием, лежащим в плоскости торцов ролика, а угол а между образующими конуса и основанием должен быть менее угла трения; на цилиндрической поверхности
натяжных роликов в местах ее пересечения с конической поверхностью буртиков выполнены кольцевые проточки «е».
Поскольку в научно-технических и патентных изданиях не обнаружено технических решений с отличительными признаками, указанными выше в материалах заявки на предполагаемую полезную модель, то есть нет технических решений с предложенной конструкцией натяжения ленточного движущегося материала, то это решение можно считать новым.
Сопоставительный анализ предложенной полезной модели с выявленными аналогами подтверждает также, что конструкция устройства для натяжения ленточного движущегося материала является новой и вся совокупность признаков полезной модели не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поэтому заявленное устройство отвечает критерию изобретательского уровня.
Полезная модель промышленно применима, поскольку позволяет достигнуть положительного технического результата.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
- на фиг.1 - конструкция предлагаемого устройства;
- на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
- на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2;
- на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2;
- на фиг.5 - схема взаимодействия ленточного материала с профильной поверхностью натяжного ролика;
- на фиг.6 - натяжное устройство для привода направляющего ролика, вмонтированного в технологический процесс дублирования двух слоев резинотканевого материала перед барабанным вулканизатором непрерывного действия;
- на фиг.7 - вид Г на фиг.6 - схема размещения натяжного устройства и резинотканевого материала по длине барабанов.
Устройство для натяжения ленточного материала содержит два вращающихся барабана: ведущий 1, ведомый 2, установленный на неподвижной оси 3 с резьбой, два натяжных ролика 4, расположенных между барабанами и с параллельным расположением осей барабанов и роликов, установленных с возможностью вращения на осях 5 двух корпусов, один из которых состоит из двух щек 6 с резьбовыми отверстиями правого направления резьбы, другой из двух щек 7 с резьбовыми отверстиями левого направления резьбы, соединенных между собой осями 5 с резьбами на конце и зафиксированных на осях гайками 8 с шайбами 9; механизм плавного регулирования взаимного расположения корпусов, выполненный в виде двух стержней 10 с резьбовыми концами разного направления резьб (левого, правого), каждый из которых своими резьбовыми концами ввернут в резьбовые отверстия двух корпусов с соответствующими направлениями резьб (левым, правым); кронштейн 11 - ограничитель возможного смещения натяжных роликов вдоль оси барабанов, имеющий на одном конце вилку 12, в которую входит стержень 10, на другом конце - отверстие, в которое входит резьбовая часть оси 3, зафиксированная с кронштейном гайками 13. Натяжные ролики 4 своими рабочими (цилиндрическими) поверхностями контактируют с наружными сторонами как ведомой, так и ведущей ветвями ленточного материала 14 и установлены ближе к одной из торцевых поверхностей вне рабочей зоны барабанов.
2
2
2
1
Расстояние между внутренними рабочими поверхностями натяжных роликов L меньше диаметра меньшего из барабанов - второго - DL<D; D<D.
Натяжные ролики 4 с целью обеспечения центровки ленточного материала на барабанах имеют два кольцевых буртика, расположенных по краям роликов, причем внутренние поверхности «б» буртиков представляют конусную поверхность конуса с основанием, лежащим в плоскости торца «а» роликов; угол α между образующей поверхности «б» и основанием «а» должен быть менее угла трения
тр
α<α, где
тр
α - угол трения, зависящий от коэффициента трения ленточного материала по материалу, из которого выполнен ролик.
На цилиндрической рабочей поверхности «с» роликов в местах ее пересечения с конической поверхностью «б» буртика выполнены кольцевые пазы «е».
Устройство функционирует следующим образом.
2
Первоначально ведущий вал 1, ведомый вал 2, натяжные ролики 4 устанавливаются и охватываются ленточным материалом 14, например, ременной передачей, как показано на фиг.1, 2, но без затяжки гаек 13. Затем подбором длины ленты 14 обеспечивается нужное ее натяжение при соблюдении условия L<D на величину 5-10 мм. После затяжки гаек 13 относительно кронштейна 11 устройство готово к работе.
В процессе работы по мере вытяжки ленты для обеспечения требуемого ее натяжения производится регулировка путем вращения стержней 10 в направлении ввинчивания их в корпуса 6 и 7, что приводит к уменьшению расстояния между натяжными роликами и, как следствие, к увеличению натяжения ленты до нужных значений.
1
2
2
В тех случаях, когда в процессе работы по каким-либо причинам: из-за перекоса осей барабанов, перекошенной ленты и т.д., лента начинает смещаться в ту или иную сторону вдоль оси барабанов, в действие вступают конструктивные элементы, обеспечивающие центровку ленты на барабанах. Например, если лента, поступая с ведущего барабана 1 на ведомый ролик 2 начинает смещаться влево, то набегая на натяжной ролик 4 (фиг.5) она займет положение I, где h>h ив процессе огибания ролика под действием сил натяжения лента, смещаясь по конической поверхности "б" займет положение II, охватив рабочую поверхность ролика «с» и таким образом устраняется появившееся смещение ленты на барабане 1 (h=h), где
1
2
h, h, h - расстояние от торцевых кромок ленточного материала 14 до оси симметрии O-O натяжного ролика 4.
Ввиду того, что лента при ее центровке своим торцем испытывает с конической поверхностью ролика не только трение скольжения, но и трение качения, то износ ленты доведен до минимума.
тр
Для более эффективного центрирования ленты угол а между образующей поверхностью «б» и основанием «а» ролика выполнен менее угла трения α.
тр
тр
тр
тр
тр
В некоторых случаях, особо при ограниченных размерах натяжных роликов, для более эффективного центрирования ленты, угол а должен быть возможно большей величины, что, исходя из вышеописанного условия, возможно при большей величине и угла трения α, который, в свою очередь, определяется коэффициентом трения φ, находящемся в обратно-пропорциональной зависимости от угла трения. Таким образом, уменьшая коэффициент трения φ мы увеличиваем угол трения α и угол α. Для уменьшения коэффициента трения φ необходимо на поверхность «б» подать, например, смазку, которая благодаря кольцевым проточкам «е» препятствует попаданию на рабочую поверхность «с» натяжных роликов.
Но вышеописанная центровка ленты возможна лишь в том случае, если натяжные ролики зафиксированы от смещения вдоль оси барабанов от действия «гуляющей» ленты. Такую фиксацию выполняет кронштейн 11 с вилкой 12, в которой установлен по крайней мере один стержень 10 с возможностью его вертикального перемещения в вилке.
Если в процессе работы нет необходимости дополнительной центровки ленты, то кронштейн 11 не устанавливается. В этом случае натяжные ролики занимают «плавающее» положение, то есть не связаны ни с какими неподвижными корпусами и контачат лишь с охватывающей их лентой и возможно с цилиндрической поверхностью барабанов.
Широкое применение предлагаемое устройство для натяжения ленточного материала может найти в оборудовании различных технологических линий, где незначительное пространство вокруг приводного
и ведомого барабанов не имеет возможности разместить натяжные устройства с креплением их на неподвижных опорах.
На фиг.6 и 7 показано в качестве примера практическое использование натяжного устройства для привода направляющего ролика 2 в технологическом процессе дублирования слоев резинотканевого материала перед барабанным вулканизатором непрерывного действия «Аума» с нижним барабаном 1, верхним барабаном 15, обогреваемым барабаном 16, натяжным барабаном 17 и бесконечной лентой 18. Между обогреваемым барабаном 16 и бесконечной лентой 18 заправляются через направляющий вращающийся ролик 2 дублируемые и вулканизуемые слои резинотканевого материала 19 и 20, которые сжимаются бесконечной лентой 18, огибают обогреваемый барабан 16 и выходят из зазора между ними и через верхний барабан 15 на закаточный валик 21. В период пребывания в зазоре между барабаном 16 и лентой 18 резинотканевый материал 19 и 20 подвергается давлению, обогреву и вулканизуется. При этом лента 18 служит как для создания давления, так и для тепловой изоляции материала.
По технологическим требованиям, для исключения вытяжки материала при прохождении его через направляющий ролик 2 необходимое условие, чтобы этот ролик был приводным и расположен был возможно ближе к зазору между непрерывной лентой 18 и обогреваемым барабаном 16 и, кроме того, привод его должен располагаться вне рабочей зоны барабанов 2, 15 и 16. Поэтому ведущий барабан 1 с роликом 2 охватывают приводным ремнем 14, выполняющим функцию ленточного движущегося материала, как показано на фиг.1 и 2, с установкой натяжных роликов 4, контактирующих с наружной поверхностью приводного ремня. В этом примере в районе установки натяжных роликов поблизости нет опор, к которым можно было бы закрепить ролики 4, поэтому наиболее оптимальным решением может быть применение предлагаемого устройства для натяжения ленточного материала - в данном случае приводного ремня 14 с расположением его относительно длины барабанов вне рабочей зоны, определяемой шириной
бесконечной ленты 18 и тем более вне зоны прохождения по длине барабанов обрабатываемого материала 19 и 20.
Из анализа конструкции и процесса работы предлагаемого устройства необходимо отметить следующие преимущества:
- Устройство компактно, что позволяет его применить, разместив натяжные ролики между двумя близко расположенными приводными барабанами;
- Устройство позволяет не останавливая рабочий процесс плавно регулировать натяжение приводного ремня, что обеспечивает увеличение производительности труда;
- Устройство позволяет производить натяжку приводного ремня, устанавливая натяжные ролики в труднодоступных местах, когда в непосредственной близости нет опор для их закрепления;
- Конструктивные элементы позволяют обеспечивать центрирование приводного ремня на приводимых барабанах, не прибегая к применению специальных центрирующих устройств, что снижает денежные затраты на изготовление и эксплуатацию оборудования и, как следствие, снижает себестоимость выпускаемой продукции.
Основные узлы предлагаемой полезной модели были изготовлены и опробованы на оборудовании по производству дублированной резиновой пластины.
Результаты испытания показали, что применение предполагаемой полезной модели для натяжения движущегося ленточного материала позволяет устанавливать его в труднодоступных местах с близкорасположенными приводными барабанами, производить регулировку натяжения ленточного материала не останавливая рабочего процесса, обеспечивает центровку ленточного материала без применения специальных центрирующих устройств, кроме того, основные узлы были изготовлены на простом оборудовании механического участка с незначительными производственными затратами.
Библиографические данные источников информации.
1. П.Бъяжи. Конвейеры с резиновой лентой (перевод с французского) - М.: ГНТИ литературы по горному делу, 1959 г.
2. М.А.Гурфинкель. Транспортные и погрузочно-разгрузочные машины в химической промышленности - М.: Машгиз, 1960 г.
3. А.О.Спиваковский и др. Транспортирующие машины. Атлас конструкций - М.: «Машиностроение», 1969 г.
4. В.К.Дъячков. Машины непрерывного транспорта- М.: Машгиз, 1961 г.
5. А.с.№669133, МПК F 16 G 11/12, «Натяжное устройство».
6. А.с.№998275, МПК В 65 Н 59/00, «Устройство для регулирования натяжения ленточного материала».
7. И.И.Артоболевский. Теория механизмов - М.: «Наука», 1975 г.
8. И.И.Воробьева. Ременные передачи - М.: «Машиностроение», 1979 г.
9. И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике (справочное пособие) - М.: «Наука», 1975 г.
10. А.с.№1397388, МПК В 65 Н 23/14, «Устройство для натяжения движущегося полосового материала».