УСТРОЙСТВО ПРИВОДА ТКАНЕНАПРАВЛЯЮЩИХ РОЛИКОВ ПРОМЫВНЫХ МАШИН ОТДЕЛОЧНОГО ТЕКСТИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2009 года по МПК D06B3/36 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к отделочному производству, к устройствам привода тканенаправляющих роликов отделочных машин, которое может быть использовано при осуществлении транспортирования ткани в машинах отделочного производства.

Известно устройство привода тканенаправляющих роликов [1, стр.214], содержащее: двигатель, соединенный кинематически с отжимными валами, цепную передачу, соединяющую ведущий отжимный вал с осью тканенаправляющего ролика, образующей со втулками тканенаправляющего ролика фрикционную передачу.

Недостаток этого устройства (вместе с роликами оно носит название полуприводных роликов [см. 1, стр.215, рис.72]) заключается в том, что ресурс работоспособности фрикционных узлов ограничен (не более 5 тысяч часов). Смена изношенных узлов трудоемка и требует останова объекта на длительный срок. Кроме того, система полуприводных роликов не обеспечивает необходимой компенсации возмущений в широком диапазоне рабочих скоростей.

Известно устройство привода тканенаправляющих роликов [1, стр.215], принятое нами за прототип, содержащее двигатель, механизм, соединяющий двигатель кинематически с отжимными валами, механизм, соединяющий кинематически вал (в источнике неверно использован термин «ось» вместо термина «вал», см. [3, стр.19 и стр.151]) ведущего отжимного вала с ведущим фрикционом (ведущей полумуфтой (термины «фрикцион» и «полумуфта» по отношению к фрикционным муфтам - синонимы, но полумуфта - термин более общий и более приемлемый в данном контексте)), установленным, свободно на валу ролика, который жестко соединен с рубашкой ролика, ведомого фрикциона (ведомой полумуфты), установленного на валу ролика с возможностью перемещения его вдоль этого вала, пружины, обеспечивающей прижатие фрикционов (полумуфт) друг к другу, гайку, позволяющую регулировать величину деформации пружины и соответственно регулировать осевую силу прижатия фрикционов друг к другу и посредством этого регулировать передаваемый на ролик крутящий момент.

Достоинством этого устройства является то, что от одного двигателя осуществляется привод не только отжимных валов, но и тканенаправляющих роликов; причем кинематическая связь отжимного ведущего вала с тканенаправляющими роликами обеспечивает необходимое согласование их скоростей; что ведущая полумуфта фрикционной муфты скольжения установлена на валу ролика, который жестко связан с тканенаправляющим роликом, свободно - образует с валом тканенаправляющего ролика вращательную кинематическую пару, поэтому при соответствующем подборе смазки или при замене кинематической пары на кинематическое соединение в виде подшипника качения передает минимальный вращающий момент на вал тканенаправляющего ролика непосредственно, а основной вращающий момент передает через посредство ведомой полумуфты фрикционной муфты скольжения, с которой взаимодействует с помощью сил трения, и которая может перемещаться вдоль вала вращающегося тканенаправляющего ролика, т.е. образует поступательную кинематическую пару с валом тканенаправляющего ролика, и взаимодействовать с ведущей полумуфтой фрикционной муфты скольжения. При этом величина сил трения, возникающая между дисками взаимодействующих полумуфт фрикционной муфты скольжения зависит, в частности, от силы их осевого взаимодействия. Для создания осевого усилия, прижимающего полумуфты фрикционной муфты скольжения друг к другу, служит гайка, с размещенным между ней и ведомой полумуфтой фрикционной муфты скольжения упругим телом - пружиной. Поскольку ведомая полумуфта фрикционной муфты скольжения образует с валом тканенаправляющего ролика поступательную кинематическую пару, то момент, передаваемый ведомой полумуфте фрикционной муфты скольжения от ведущей полумуфты фрикционной муфты скольжения, передается валу ролика и, через него, самому тканенаправляющему ролику.

Недостатком указанного устройства является невозможность регулирования передаваемого на тканенаправляющий ролик крутящего момента во время работы оборудования, необходимость настройки его на определенный режим работы, всякое отклонение от которого (смена артикула обрабатываемого материала, изменение скоростного режима, вариация технологических возмущений и другие) вызывает излишнее или недостаточное натяжение полотна в машине, что приводит к снижению качества проводки, появлению брака, либо к разрыву ткани. Остановка непрерывно действующего оборудования для его настройки приводит к лишним потерям времени, снижению производительности труда.

Ожидаемым техническим результатом изобретения является повышение качества выпускаемой ткани и повышение производительности труда за счет возможности регулирования передаваемого усилия на рубашку ролика и, следовательно, натяжения ткани без останова машины.

Это достигается тем, что устройство привода тканенаправляющего ролика, содержащее двигатель, отжимные валы, механизм, связывающий кинематически двигатель с отжимными валами, установленную на валу тканенаправляющего ролика фрикционную муфту скольжения, ведущая полумуфта которой образует с валом тканенаправляющего ролика вращательную кинематическую пару, а ведомая полумуфта образует с валом ролика поступательную кинематическую пару, механизм, связывающий кинематически ведущий отжимной вал и ведущую полумуфту фрикционной муфты скольжения, упругое тело и кинематически связанную с ним гайку, для создания, передачи и регулирования осевого усилия на ведомую полумуфту согласно заявляемому техническому решению дополнительно содержит две втулки, образующих между собой поступательную кинематическую пару, и одна из этих втулок установлена так, что образует с ведомой полумуфтой фрикционной муфты скольжения плоскостную кинематическую пару и взаимодействует с упругим телом, а вторая втулка установлена так, что образует с валом ролика цилиндрическую кинематическую пару, образует плоскостную кинематическую пару с упором, неподвижно закрепленным на валу ролика, образует винтовую кинематическую пару с гайкой и связана со стойкой кинематической цепью, которая обеспечивает невозможность вращательного движения этой втулки относительно оси вращения вала ролика. Кроме того, указанная цель достигается тем, что гайка выполнена в виде зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с зубчатым колесом, ось вращения которого образует кинематическую пару с деталью, жестко соединенной со второй втулкой, и ось этого колеса служит валом для передачи момента для поворота гайки при регулировке крутящего момента, передаваемого фрикционной муфтой скольжения на вал ролика. Кроме того, указанная цель достигается тем, что кинематическая цепь, связывающая вторую втулку со стойкой, выполнена в виде совокупности двух звеньев, образующих с втулкой, стойкой и между собой две цилиндрические и одну поступательную кинематические пары.

Изобретение обладает необходимым изобретательским уровнем. Объединение ограничительных и отличительных признаков в единую совокупность позволяет достичь нового и неочевидного эффекта, которого вне данной совокупности достичь нельзя, данная совокупность ограничительных и отличительных признаков не известна из уровня техники и не следует из уровня техники явным образом для специалиста.

Установка на валу ролика двух втулок так, что они могут относительно друга друг совершать поступательное движение, установка одной из этих втулок так, чтобы она образовывала плоскостную кинематическую пару с ведущей полумуфтой и взаимодействовала с упругим телом, установка второй втулки таким образом, чтобы она имела относительно вала ролика две степени свободы - могла вращаться относительно вала и двигаться относительно его поступательно, так, чтобы она могла образовать плоскостную кинематическую пару с закрепленным на валу ролика упором, установка на этой втулке гайки, которая может относительно этой втулки совершать винтовое движение и взаимодействовать с упругим телом и создавать осевое усилие на ведущую полумуфту фрикционной муфты скольжения, образование кинематической связи этой втулки со стойкой, которая обеспечивает ее неподвижность во вращательном движении относительно оси вращения вала ролика, позволяет достичь заявляемого технического эффекта. Кинематическая цепь, связывающая вторую втулку со стойкой, обеспечивает неподвижность этой втулки относительно оси вращения вала ролика. Поскольку гайка образует винтовую пару именно со второй втулкой, то и она остается неподвижной, в то время, как вал ролика может вращаться. Следовательно, приводить в движение гайку и изменять деформацию упругого тела можно на ходу машины. Кроме того, кинематическая цепь, связывающая вторую втулку со стойкой, согласно заявляемому техническому решению, с одной стороны, обеспечивает неподвижность втулки во вращательном движении относительно оси вращения вала ролика, но при этом не препятствует движению этой втулки в других направлениях. Это обеспечивает всей системе статическую определимость, а следовательно, и отсутствие дополнительных напряжений в звеньях механизма, связанных с температурными деформациями, с изменением геометрии звеньев под нагрузкой и т.п., которые могут привести, в конечном итоге, к неконтролируемым изменениям в передаче вращающего момента на рубашку ролика, что приведет к неконтролируемым изменениям натяжения ткани, снижению качества ткани, снижению производительности труда, так как потребует дополнительного использования обслуживающего персонала. Поэтому признак - кинематическая цепь, связывающая вторую втулку со стойкой и обеспечивающая неподвижность втулки относительно оси вращения вала ролика, является существенным. Наличие первой втулки, которая образует поступательную пару со второй втулкой и плоскостную кинематическую пару с ведомой полумуфтой, также необходимо, поскольку эта втулка передает осевое усилие от упругого тела, с которым она взаимодействует, через плоскостную пару ведомой полумуфте. Отсутствие этой втулки приведет к тому, что неподвижное упругое тело будет взаимодействовать с подвижной полумуфтой, что приведет к неработоспособности всего устройства. Конкретно, за счет сил трения упругое тело будет иметь возможность вращаться вдоль своей оси, передавать вращение гайке, и за счет этих факторов может и будет изменяться деформация упругого тела, и, как следствие, будет изменяться величина осевого усилия и, следовательно, и величина передаваемого момента на рубашку ролика, и, следовательно, будет изменяться натяжение ткани со всеми вытекающими последствиями. Еще раз установка первой втулки так, чтобы она образовывала поступательную пару со второй втулкой также необходимо, поскольку именно это обеспечивает отсутствие передачи крутящего момента от ведомой полумуфты упругому телу и через него гайке, что обеспечивает устойчивость положения гайки во время работы устройства. Поэтому и этот признак также существенен. Наличие упора, закрепленного неподвижно на валу ролика, образующего со второй втулкой плоскостную кинематическую пару, также является существенным, поскольку именно его присутствие позволяет упругому телу обеспечить создание осевого усилия на полумуфты фрикционной муфты скольжения и достичь заявляемого технического эффекта.

Кроме того, выполнение гайки в виде зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с другим зубчатым колесом, ось которого образует кинематическую пару с деталью, неподвижно закрепленную на второй втулке, которая неподвижна во вращательном движении относительно оси вращения вала, позволяет подбирать и осуществлять такие передаточные соотношения этих зубчатых колес, которые обеспечивают, с одной стороны, минимальные физические усилия со стороны обслуживающего персонала, с другой - осуществлять более точную регулировку момента, передаваемого на вал ролика, а следовательно, обеспечить повышение качества выпускаемой ткани, и с третьей, более эффективно осуществлять самоторможение гайки, что позволяет обеспечить устойчивость передачи момента при наличии вибраций в механизме, что также позволяет повысить качество выпускаемой ткани и повысить производительность труда, так как устройство в целом будет требовать меньше внимание обслуживающего персонала.

Кроме того, выполнение кинематической цепи, соединяющей вторую втулку со стойкой в виде двух звеньев, образующих со втулкой, со стойкой и между собой две цилиндрические и одну поступательную кинематические пары, оси продольного движения в которых взаимно непараллельны, позволяет обеспечить статическую определимость всего механизма создания осевого усилия на полумуфты, что обеспечивает повышение производительности труда и качества ткани. В самом деле, если считать, что вал ролика образует вращательную кинематическую пару со стойкой, а также то, что вторая втулка образует с валом цилиндрическую кинематическую пару, которая благодаря упору и упругому телу с точки зрения структуры может приниматься за вращательную кинематическую пару, то число степеней свободы, рассчитанное по структурной формуле Сомова-Малышева [4], будет равно единице. Одна степень свободы обеспечивает свободное вращение вала ролика и неподвижность второй втулки, что позволяет связывать со втулкой механизм регулировки момента и получать заявленный технический результат. Если вал ролика прогибается под действием нагрузок или изменяет свои линейные размеры под действием температуры, либо имеются неточности при его установке или изготовлении, то вращательную кинематическую пару между валом ролика и стойкой можно считать кинематической парой второго класса [4]. Тогда число степеней свободы механизма будет равно четырем, одна из которых обеспечивает свободное вращение вала вокруг собственной оси вращения, две других обеспечивают поворот вала ролика вокруг осей, перпендикулярных к оси вращения вала ролика, и четвертая степень свободы обеспечивает свободное изменение линейных размеров вала при изменении его температуры или неточности при его установке.

Таким образом, заявляемая совокупность ограничительных и отличительных признаков позволяет достичь заявляемого технического результата. Отсутствие какого-либо признака из всей совокупности признаков приводит к неработоспособности устройства и недостижению заявляемого технического результата. Поэтому все признаки заявляемой совокупности признаков являются существенными.

Анализ уровня техники не выявил средства, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения. Поэтому согласно п.1 статьи 4 Закона заявляемое техническое решение является новым.

Анализ уровня техники не выявил технических решений, содержащих совокупность отличительных признаков заявляемого технического решения и не выявил известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Поэтому заявляемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники и имеет согласно п.1 статьи 4 Патентного Закона изобретательский уровень.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - схема устройства привода тканенаправляющих роликов текстильных отделочных машин;

на фиг.2 - фрагмент варианта схемы устройства привода тканенаправляющих роликов.

Устройство привода ролика (фиг.1) содержит: двигатель 1, механизм 2, связывающий кинематически двигатель 1 с отжимными валами 3 и 4, звездочку 5, установленную на валу ведущего отжимного вала 4, цепь 6, связывающую звездочку 5 со спаренными звездочками 7, установленными на валу 8 тканенаправляющего ролика 9 и образующими с валом 8 вращательную кинематическую пару, ведущую полумуфту 10 фрикционной муфты скольжения, жестко соединенную со звездочками 7, ведомую полумуфту 11 фрикционной муфты скольжения, установленную на валу 8 тканенаправляющего ролика 9, образующую с ним поступательную кинематическую пару, упругое тело - пружина 12, взаимодействующее кинематически с втулкой 13, взаимодействующей с ведомой полумуфтой 11 через посредство упорного шарикового подшипника 14 - кинематического соединения, конструктивно заменяющего плоскостную кинематическую пару, и взаимодействующее кинематически с гайкой 15, которая образует с втулкой 16 винтовую кинематическую пару, а втулка 16 образует поступательную кинематическую пару с втулкой 13, образует цилиндрическую кинематическую пару с валом 8 ролика 9 и взаимодействует с упором 17, закрепленным на валу 8 ролика 9 через посредство упорного шарикового подшипника 18 - кинематического соединения, конструктивно заменяющего плоскостную кинематическую пару, содержит кинематическую цепь с низшими кинематическими парами, соединяющую втулку 16 со стойкой 19, состоящей из трех звеньев, образующих две цилиндрические кинематические пары 20 и 21 и поступательную кинематическую пару 22, причем кинематические пары 20, 21 и 22 ориентированы так, чтобы направления продольных перемещений звеньев, которые обеспечивают эти перемещения, не были взаимно параллельны.

Устройство привода ролика (фиг.2) содержит вал 8, втулку 16, образующую винтовую кинематическую пару с гайкой 15, выполненной в виде зубчатого колеса, сопряженной с ним шестерни 23, ось которой образует кинематическую пару с деталью, жестко связанной с втулкой 16, которая образует цилиндрическую кинематическую пару с валом 8.

Устройство работает следующим образом.

При установившемся движении механизма вращающий момент передается от двигателя 1 через механизм 2 к звездочке 5, от звездочки 5 посредством цепи 6 звездочкам 7 и жестко связанной с ними ведущей полумуфте 10. Ведомая полумуфта 11 прижимается к ведущей полумуфте 10 с помощью втулки 13 через подшипник 14, на которую действует пружина 12 и которая взаимодействует другим концом с гайкой 15, а гайка 15 посредством винтовой кинематической пары с втулкой 16, а втулка 16 через посредство упорного подшипника 18 с упором 17. В результате того, что полумуфты 10 и 11 прижаты друг к другу с помощью осевого усилия и движутся друг относительно друга, между ними возникают силы трения, которые обеспечивают передачу вращающего момента с ведущей полумуфты к ведомой полумуфте. Поскольку ведомая полумуфта 11 соединена с валом 8 поступательной кинематической парой, вращающий момент с полумуфты 11 передается и на вал 8. При этом благодаря кинематической цепи, соединяющей втулку 16 со стойкой 19, втулка 16 остается неподвижной во вращательном движении относительно оси вращения вала 8. В результате этого остается неподвижной и гайка 15 вместе с пружиной 12 и втулкой 13 в этом же движении. При необходимости изменить величину передаваемого момента на вал 8 ролика 9 поворачивают гайку 15 в ту или иную сторону. В результате изменяется натяжение ткани на участке, на котором ткань взаимодействует с роликом, изменяется ее вытяжка, а значит и потребительские свойства. Поскольку для регулировки передаваемого момента не приходится останавливать машину, то растет производительность труда и снижается себестоимость конечного продукта. Изменение длины вала 8, например при изменении температуры, колебания размеров звеньев механизма - размеров полумуфт 10 и 11, подшипников 14 и 18, пружины 12 и других звеньев не приводит к появлению напряжений в них, так как компенсируется перемещением всего механизма вдоль стойки 19 благодаря поступательной кинематической паре 22. Непараллельность в плоскости чертежа оси вала 8 ролика 9 оси кинематической пары 22 вследствие неточности установки не приводит к дополнительным напряжениям, поскольку она компенсируется поворотом в цилиндрической паре 20. Некомпланарность оси вращения вала 8 и оси движения цилиндрической пары 22 компенсируется поворотом в цилиндрической кинематической паре 21 и поступательным перемещением в паре 20. Колебания расстояний между осями вращения вала 8 и осью движения цилиндрической кинематической пары 22 компенсируется поступательным перемещением в паре 21. Погрешности при изготовлении и монтаже устройства, приводящие к тому, что ось вращения вала 8 и ось поступательной кинематической пары 22 останутся параллельны, но будут лежать в параллельных разных плоскостях, повернутых по отношению к плоскости чертежа, компенсируется поворотом в кинематической паре, образованной втулкой 16 и валом 8, а также поступательным перемещением в паре 21.

При выполнении гайки 15 в виде зубчатого колеса (фиг.2) регулировка осевого усилия, прикладываемого к ведомой полумуфте 11, производится с помощью ключа, который надевается на хвостовик 24 оси шестерни 23, вращается в сторону, необходимую для целенаправленного изменения осевого усилия, движение от шестерни 23 передается через зацепление зубчатому колесу-гайке 15, которая благодаря тому, что образует винтовую кинематическую пару с втулкой 15, начинает совершать винтовое движение и изменяет деформацию пружины 12, и изменяет величину вращающего момента, который передается фрикционной муфтой скольжения на вал ролика 8, в результате чего изменяется натяжение ткани и, следовательно, ее вытяжка. Поскольку для регулировки передаваемого момента не приходится останавливать машину, то растет производительность труда и снижается себестоимость конечного продукта.

Источники информации

1. Глазунов В.Ф., Прокушев С.В. Автоматизация оборудования для непрерывной обработки текстильных материалов / Иванов. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2002. - 348 с.

2. Кожевников С.В., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. Справочное пособие. Изд.4-ое, переработанное и дополненное. - М.: Машиностроение, 1976. - 784 с.

3. Захаров Б.В., Киреев B.C., Юдин Д.Л. Толковый словарь по машиностроению. Основные термины. Под ред. А.М.Дальского. - М.: Русский язык, 1987 г. - 303 с.

4. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам - М.: Машиностроение, 1981. - 438 с.

Устройство содержит отжимные валы, механизм, связывающий кинематически двигатель с отжимными валами, установленную на оси тканенаправляющего ролика фрикционную муфту скольжения, ведущая полумуфта которой образует с осью тканенаправляющего ролика вращательную кинематическую пару, а ведомая полумуфта образует с осью ролика поступательную кинематическую пару. Предусмотрен механизм, связывающий кинематически ведущий отжимной вал и ведущую полумуфту, упругое тело и кинематически связанную с ним гайку для создания, передачи и регулирования осевого усилия на ведомую полумуфту, содержит две втулки, образующих между собой поступательную кинематическую пару, и одна из этих втулок установлена так, что образует с ведомой полумуфтой плоскостную кинематическую пару и взаимодействует с упругим телом, а вторая втулка установлена так, что образует с валом ролика цилиндрическую кинематическую пару и плоскостную кинематическую пару с упором, неподвижно закрепленным на валу ролика, и связана со стойкой кинематической цепью, которая обеспечивает невозможность вращательного движения этой втулки относительно оси вращения вала ролика. Изобретение позволяет повысить качество ткани, производительность труда и снизить себестоимость конечного продукта. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство привода тканенаправляющего ролика, содержащее двигатель, отжимные валы, механизм, связывающий кинематически двигатель с отжимными валами, установленную на оси тканенаправляющего ролика фрикционную муфту скольжения, ведущая полумуфта которой образует с осью тканенаправляющего ролика вращательную кинематическую пару, а ведомая полумуфта образует с осью ролика поступательную кинематическую пару, механизм, связывающий кинематически ведущий отжимной вал и ведущую полумуфту фрикционной муфты скольжения, упругое тело и кинематически связанную с ним гайку для создания, передачи и регулирования осевого усилия на ведомую полумуфту, отличающееся тем, что дополнительно содержит две втулки, образующие между собой поступательную кинематическую пару, и одна из этих втулок установлена так, что образует с ведомой полумуфтой фрикционной муфты скольжения плоскостную кинематическую пару и взаимодействует с упругим телом, а вторая втулка установлена так, что образует с валом ролика цилиндрическую кинематическую пару, образует плоскостную кинематическую пару с упором, неподвижно закрепленным на валу ролика, образует винтовую кинематическую пару с гайкой и связана со стойкой кинематической цепью, которая обеспечивает невозможность вращательного движения этой втулки относительно оси вращения вала ролика.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гайка выполнена в виде зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с зубчатым колесом, ось вращения которого образует кинематическую пару с деталью, жестко соединенной со второй втулкой, и ось этого колеса служит валом для передачи момента для поворота гайки при регулировке крутящего момента, передаваемого фрикционной муфтой скольжения на вал ролика.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кинематическая цепь, связывающая вторую втулку со стойкой, выполнена в виде совокупности двух звеньев, образующих с втулкой, стойкой и между собой две цилиндрические и одну поступательную кинематические пары.