УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМОТКИ МАТЕРИАЛА В РУЛОН

Описание полезной модели
Полезная модель относится к оборудованию легкой промышленности и может быть использована для намотки в рулон тканых и нетканых материалов различной плотности и толщины.
Известны устройства для намотки материала в рулон, содержащие два параллельных горизонтальных ролика для привода рулона, один из которых является ведущим, а другой ведомым, стержень для рулона, укладываемый на ролики параллельно им с возможностью подъема при увеличении диаметра рулона. Вращение стержня, а затем и рулона осуществляется за счет действия сил трения между поверхностями роликов и наматываемым материалом [1, 2, 3].
Общим недостатком этих устройств является жесткая кинематическая связь между ведущим и ведомым роликами, а, следовательно, одинаковые угловые скорости роликов в процессе намотки рулона, что не обеспечивает высокого качества намотки рулона при изменении его диаметра. Нерегулируемый привод вращения роликов не обеспечивает настройку силовых и скоростных параметров работы устройства при намотке материалов разной плотности и толщины.
В качестве прототипа принято устройство для намотки материала в рулон, содержащее два параллельных горизонтальных барабана для привода рулона, один из которых является ведущим, а другой ведомым, скалку для рулона, укладываемую на барабаны параллельно им с возможностью подъема при увеличении диаметра рулона, привод барабанов и систему управления. Ведомый барабан связан с ведущим посредством электромагнитной индукторной муфты скольжения, имеет с последней отрицательную обратную связь по частоте вращения через тахогенератор, а обмотка возбуждения электромагнитной муфты подключена к задатчику частоты вращения ведомого барабана потенциометрического типа, подвижный контакт которого является выходным звеном измерителя-преобразователя текущего радиуса рулона в перемещение контакта. Измеритель-преобразователь кинематически связан со скалкой и выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма с необходимым законом перемещения подвижного контакта, соответствующим требуемой частоте вращения ведомого барабана, причем коромысло механизма измерителя-преобразователя выполнено регулируемым по длине и имеет шкалу-указатель толщины наматываемого материала [4].
Недостатком устройства является нерегулируемый привод вращения ведущего ролика, который не обеспечивает настройку силовых и скоростных параметров работы устройства при намотке материалов разной плотности и толщины. Большое количество механических передач и электрических связей в приводе и системе управления усложняет конструкцию, изготовление, наладку и эксплуатацию устройства, а возникающие при этом погрешности отрицательно сказываются на качестве намотки материала в рулон.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение качества намотки материала в рулон и упрощение конструкции устройства.
Решение указанной задачи достигается за счет применения регулируемых гидравлических приводов барабанов и автоматического регулирования соотношения между угловыми скоростями ведомого и ведущего барабанов в зависимости от толщины наматываемого материала
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.
Новые детали: гидравлические моторы привода барабанов; однощелевой дросселирующий распределитель с подпружиненным запорно-регулирующим элементом, который является выходным звеном шарнирно-рычажного механизма измерителя-преобразователя.
Новые функциональные связи: привод барабанов от гидравлических моторов обеспечивает предварительную настройку силовых и скоростных параметров работы устройства при намотке материалов разной плотности и толщины; однощелевой дросселирующий распределитель с подпружиненным запорно-регулирующим элементом, который является выходным звеном шарнирно-рычажного механизма измерителя-преобразователя, включен в сливную линию гидравлического мотора ведомого барабана и позволяет автоматически регулировать соотношения между угловыми скоростями ведомого и ведущего барабанов при намотке рулона в зависимости от толщины наматываемого материала.
Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет повысить качество намотки материала в рулон и упростить конструкцию устройства.
На фиг. 1 приведена схема устройства, а на фиг. 2 схема намотки материала в рулон.
Устройство содержит два параллельных горизонтальных барабана 1 и 2 для привода рулона R, скалку 3 для рулона, укладываемую на барабаны параллельно им с возможностью подъема при увеличении диаметра рулона.
Гидравлический привод вращения ведущего барабана 1 включает в себя гидравлический мотор 4, насос 5 и регулятор расхода с предохранительным клапаном 6, установленный в линии питания мотора рабочей жидкостью.
Гидравлический привод вращения ведомого барабана 2 содержит гидравлический мотор 7, насос 8, предохранительный клапан 9 и однощелевой дросселирующий распределитель 10 с подпружиненным запорно-регулирующим элементом 11, установленный в сливной линии мотора.
Измеритель-преобразователь текущего радиуса рулона в перемещение запорно-регулирующего элемента 11, являющегося выходным звеном, выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма, проектируемого по требуемому закону перемещения выходного звена, соответствующему необходимой частоте вращения ведомого барабана 2. Коромысло 12 выполнено в виде двухплечего рычага на опоре 13 с регулированием длины меньшего плеча. Большее плечо коромысла опирается на скалку 3, создавая кинематическую связь между ней и измерителем-преобразователем, а меньшее плечо имеет шкалу-указатель толщины наматываемого материала и шарнир 14, закрепленный на меньшем плече коромысла винтом 15 и соединенный с шатуном 16, передающим движение запорно-регулирующему элементу 11.
Максимальные длины плеч коромысла и длина шатуна конструктивно выбираются из условия обеспечения максимального хода запорно-регулирующего элемента при максимальной толщине наматываемого материала.
На входе устройства имеется направляющий валик 17, обеспечивающий постоянное направление материала М в процессе намотки.
Устройство работает следующим образом.
В процессе намотки количество слоев материала в рулоне, контактирующих с каждым из барабанов будет неодинаковым, на ведущем барабане 1 на один слой больше (фиг. 2). В результате чего ось рулона будет смещена к оси ведомого барабана, а радиусы рулона в точках А и В контакта его с барабанами будут отличаться на толщину S материала.
1
2
3
A
B
Если угловые скорости барабанов в процессе намотки материала в рулон будут одинаковыми (ω=ω), то окружные скорости рулона в точках контакта с барабанами при постоянной угловой скорости ω рулона будут различными, а именно окружная скорость V рулона в точке А будет больше, чем окружная скорость V рулона в точке В.
B
A
С увеличением радиуса рулона скорость V приближается к скорости V с различной интенсивностью при разной толщине материала. Однако при отсутствии проскальзывания рулона относительно барабанов и при равенстве их угловых скоростей окружная скорость рулона в точке В будет больше окружной скорости ведомого барабана. Поэтому на участке ВС рулона будет создаваться избыток материала, и рулон будет "рыхлым".
p
2
1
p
Для устранения этого недостатка необходимо в процессе намотки рулона автоматически изменять соотношение между угловыми скоростями барабанов по требуемому закону в зависимости от увеличивающегося радиуса r рулона в точке А и толщины S материала, а именно ω/ω=1-S/r.[4].
Этот закон реализуется с помощью измерителя-преобразователя, который одновременно измеряет текущий радиус рулона и преобразует его в перемещение запорно-регулирующего элемента однощелевого дросселирующего распределителя.
Материал, поступающий из промерочно-браковочной машины (на фиг. 1 не показано), огибает направляющий валик 17 и заправляется на скалку 3. При вращении барабанов 1 и 2 скалка 3 с материалом начинает вращаться за счет действия сил трения между поверхностями барабанов и наматываемым материалом и осуществляется намотка материала в рулон.
Вращательное движение ведущий барабан 1 получает от гидравлического мотора 4. Питание мотора рабочей жидкостью производится от насоса 5. Настройку вращающего момента и угловой скорости ведущего барабана, для работы устройства при намотке материалов разной плотности и толщины, обеспечивает регулятор расхода с предохранительным клапаном 6. В процессе намотки рулона эта настройка остается постоянной.
Ведомый барабан 2 вращается гидравлическим мотором 7, который питается рабочей жидкостью от насоса 8. Настройка вращающего момента и угловой скорости ведомого барабана производится предохранительным клапаном 9 и однощелевым дросселирующим распределителем 10.
При увеличении радиуса рулона скалка 3 перемещается вверх и поворачивает опирающееся на нее большее плечо коромысла 12. Одновременно с большим плечом вокруг опоры 13 поворачивается и меньшее плечо коромысла, которое через шарниры и шатун 16 перемещает запорно-регулирующий элемент по необходимому закону.
2
Перемещение запорно-регулирующего элемента дросселирующего распределителя приводит к изменению расхода рабочей жидкости через гидравлический мотор ведомого барабана, а, следовательно, и к изменению угловой скорости ω.
В зависимости от толщины наматываемого материала закон изменения дросселирующей щели распределителя 10 устанавливают, изменяя длину меньшего плеча коромысла 12 перемещением подвижного шарнира 14 с дальнейшей его фиксацией стопорным винтом 15 в заданном положении на шкале-указателе.
Автоматическое регулирование соотношения между скоростями ведомого и ведущего барабанов позволяет получить плотный рулон.
Преимущества предлагаемого устройства перед прототипом заключаются в повышении качества намотки материала в рулон и упрощении конструкции устройства за счет применения регулируемых гидравлических приводов барабанов и автоматического регулирования соотношения между угловыми скоростями ведомого и ведущего барабанов в зависимости от толщины наматываемого материала.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент США №3306547, кл. 242-66, 1967.
2. Патент СССР №1727528, кл. В65Н 18/20, 1989.
3. Патент РФ на полезную модель №172033, кл. В65Н 18/20, 2016.
4. Патент РФ №2099271, кл. В65Н 18/20, 1996 (прототип).