УСТРОЙСТВО ПОСТОЯННОГО НАТЯЖЕНИЯ ПРОВОЛОК ПРИ СВИВКЕ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ
DEVICE FOR PERMANENT TENSION OF WIRES DURING STEEL ROPES LAYING

Изобретение относится к канатному производству и может быть использовано при производстве арматурных семипроволочных канатов и других стальных канатов одинарной и двойной свивки.
Известно тормозное устройство катушек канатовьющих машин, содержащее расположенные на раме катушки и установленные симметрично с обеих сторон от катушки два электромагнитных тормоза с автоматически изменяющимся тормозным моментом по мере изменения диаметра намотки проволоки на катушке (Авторское свидетельство СССР №109315, D07B 7/06).
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения равномерного натяжения проволок, вызванная регулированием натяжения проволоки в каретке канатовьющей машины и, соответственно, неравным дополнительным натяжением при скольжении проволок по направляющим проводкам ротора канатовьющей машины. Другим недостатком известного устройства является создание высокого натяжения проволок на всем промежутке между кареткой канатовьющей машины и конусом свивки, что приводит к износу направляющих проводок ротора и, как следствие, спонтанному подкручиванию проволок в направляющих проводках. Все это приводит к формированию в проволоках остаточных напряжений кручения, ухудшающих плотность свивки, прямолинейность и нераскручиваемость канатов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является устройство для автоматического регулирования натяжения прядей каната канатовьющей машины, содержащее жестко связанную с ротором канатовьющей машины раму и установленные на раме устройства знакопеременного изгиба (секции) с направляющими роликами. При этом устройства знакопеременного изгиба снабжены тремя направляющими роликами, средний из которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальной плоскости машины, перпендикулярно оси подачи заготовки и имеет привод гидравлического типа. Причем последний включает в себя маслостанцию и параллельно связанные с ее напорной магистралью гидроцилиндры. Между маслостанцией и гидроцилиндрами одностороннего действия с возвратными пружинами последовательно установлены первый двухпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением и регулируемый гидродроссель, выход последнего связан с каждым гидроцилиндром через редукционные клапаны с пропорциональным электромагнитным управлением, а поршневая полость каждого гидроцилиндра связана через обратные клапаны со вторым двухпозиционным гидрораспределителем с электромагнитным управлением (Патент на изобретение РФ №2233361, D07B 7/02, В65Н 77/00).
Недостатком известного устройства является фрикционное подкручивание свиваемых проволок устройствами знакопеременного изгиба (секциями), вращающимися совместно с ротором канатовьющей машины, в то время как кинематика канатовьющих машин, применяемых для свивки канатов из высокоуглеродистой проволоки, предусматривает свивку изгибом проволок при постоянном угловом положении каждой проволоки от шпули до готового каната. Другим недостатком известного устройства является деформирование им проволок в форму цилиндрической спирали, вызванное постоянным поворотом проволок относительно придающего им изгиб устройства - что по существу идентично действию преформатора, однако параметры формируемой спирали зависят от задаваемого натяжения и не совпадают по радиусу кривизны и шагу с требуемыми параметрами свивки. Совокупное действие указанных недостатков приводит к нарушениям плотности свивки и равномерности распределения напряжений по длине и сечению свиваемых канатов, что ухудшает такие параметры канатов, как модуль упругости, прямолинейность и релаксационная стойкость.
Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в обеспечении постоянного равномерного натяжения проволок, устранении их подкручивания на выходе из ротора и снижении напряжений, возникающих в проволоках при их подкручивании в проводке ротора канатовьющей машины.
Технический результат заключается в получении каната с равномерным распределением напряжений по длине и сечению.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем неподвижно связанную с ротором канатовьющей машины раму и установленные на раме устройства знакопеременного изгиба с направляющими роликами, согласно заявляемому изобретению, устройства знакопеременного изгиба содержат поочередно установленные стационарно и с возможностью возвратно-поступательного перемещения направляющие ролики, при этом устройства знакопеременного изгиба размещены в каретках, установленных с возможностью вращения относительно рамы. Каретки кинематически связаны с рамой, причем на каждой из кареток стационарно установлена ведомая шестерня, по периметру рамы неподвижно установлена эпициклическая шестерня, при этом на раме установлены с возможностью вращения шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с эпициклической шестерней, неподвижно прикрепленные соосно к шестерням-сателлитам вторичные шестерни и промежуточные шестерни, находящиеся в зацеплении со вторичными шестернями и ведомыми шестернями кареток, причем соотношение числа зубьев эпициклической шестерни к числу зубьев шестерни-сателлита соответствует соотношению числа зубьев ведомой шестерни и вторичной шестерни.
Такое конструктивное выполнение заявляемого устройства обеспечивает постоянное угловое положение всех устройств знакопеременного изгиба при вращении ротора канатовьющей машины, что позволяет исключить подкручивание свиваемых проволок непосредственно самим устройством и воспрепятствовать подкручиванию проволок, возникающему из-за трения проволок о направляющие проводки ротора, а также исключить формирование пространственной спирали, возникающей при продольном движении проволоки с одновременным вращением относительно изгибающего устройства. Также благодаря данному конструктивному исполнению устройства постоянного натяжения проволок при свивке стальных канатов происходит сглаживание пиков напряжений и вызванное этим выпрямление проволок, обусловленное тем, что каждая часть сечения проволоки подвергается многократному растяжению и сжатию с уменьшающейся амплитудой. При этом на участках с наиболее высокими остаточными напряжениями в процессе изгиба происходит пластическое течение, вследствие чего напряжения перестают возрастать пропорционально относительной деформации, а при последующей деформации в обратном направлении вследствие упругой разгрузки сменяются меньшими по модулю напряжениями противоположного знака. В том числе происходит компенсация искажений геометрии, возникающих из-за трения проволок о направляющие проводки ротора, и уменьшение напряжений в сечении проволок. Возникающий при деформации нагрев повивочных проволок снижает энергозатраты на нагрев каната для его стабилизации и повышает плотность свивки за счет более высокой температуры повивочных проволок по сравнению с центральной. Благодаря одновременному обеспечению постоянного по мере расходования проволоки на зарядных шпулях и равного для всех проволок натяжения, постоянного углового положения и отсутствия искажений геометрии проволок достигается плотная свивка и постоянство распределения напряжений по длине и сечению изготавливаемого каната.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 схематично изображено устройство постоянного натяжения проволок при свивке стальных канатов (вид сбоку);
на фиг. 2 поперечный разрез устройства постоянного натяжения проволок при свивке стальных канатов.
1
2
К ротору канатовьющей машины неподвижно прикреплена рама 1 (фиг. 1, 2), на которой установлены с возможностью вращения каретки 2, количество которых соответствует максимально возможному количеству повивочных проволок. В каждой из кареток 2 стационарно установлены по два устройства знакопеременного изгиба 3. Каждое из устройств знакопеременного изгиба 3 включает в себя три стационарных ролика 4, установленных через равные промежутки друг от друга, и два регулируемых ролика 5, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении роликов 4 перпендикулярно оси вращения каретки 2 (фиг. 1). Кроме того, на каждой из кареток 2 неподвижно установлена на оси ее вращения ведомая шестерня 6. По периметру рамы 1 установлена на стационарном фундаменте эпициклическая шестерня 7. На раме 1 установлены с возможностью вращения шестерни-сателлиты 8, находящиеся в зацеплении с эпициклической шестерней 7. Количество шестерен-сателлитов 8 равно количеству кареток 2, при этом к каждой из них соосно жестко прикреплена вторичная шестерня 9, находящаяся в зацеплении с установленной на раме 1 промежуточной шестерней 10, которая, в свою очередь, находится в зацеплении с ведомой шестерней 6 каретки 2. При этом соотношение N числа зубьев эпициклической шестерни 7 и шестерни-сателлита 8 равно соотношению N числа зубьев ведомой шестерни 6 и вторичной шестерни 9.
1
2
1
2
Заявляемое устройство работает следующим образом. Перемещением регулируемых роликов 5 устройства знакопеременного изгиба 3 задают величину изгиба проволок, тем самым задавая усилие натяжения проволок в нем. Затем включают канатовьющую машину (на фигурах не показана). Синхронно с вращением ее ротора происходит вращение рамы 1. При этом происходит перемещение осей шестерен-сателлитов 8 относительно неподвижной эпициклической шестерни 7, вследствие чего шестерни-сателлиты 8 поворачиваются относительно рамы 1 в направлении, противоположном направлению ее вращения, на угол, больший угла поворота рамы 1 относительно стационарной эпициклической шестерни 7 в N раз. Соединенная с шестерней-сателлитом 8 вторичная шестерня 9, посредством промежуточной шестерни 10, обеспечивает поворот ведомой шестерни 6 относительно рамы 1 в направлении вращения вторичной шестерни 9. При этом угол поворота ведомой шестерни 6 относительно рамы 1 меньше угла поворота вторичной шестерни 9 относительно рамы 1 в N раз. При условии, что N=N, угол поворота ведомой шестерни 6 и, соответственно, жестко соединенной с ней каретки 2 относительно рамы 1 равен углу поворота рамы 1 относительно фундамента, а направление поворота ведомой шестерни 6 и каретки 2 относительно рамы 1 противоположно направлению поворота рамы 1 относительно фундамента эпициклической шестерни 7. В результате этого каретка 2 и плоскость вращения роликов 4 и 5 в ней сохраняют постоянное угловое положение. Вследствие этого проволока, прижимаемая регулируемыми роликами 5 к стационарным роликам 4, поддерживается ими в постоянном угловом положении. Таким образом, устройство постоянного натяжения проволок и прядей при свивке стальных канатов не только не подкручивает проволоки, но и создает сопротивление подкручиванию проволок проводкой ротора.
В случае, если заявляемое устройство используется для свивки спиральных прядей в канат двойной свивки, оно работает идентичным образом.
Таким образом заявляемое устройство позволяет обеспечить плотную свивку и равномерное распределение напряжений по длине и сечению изготавливаемого каната.