Устройство для намотки волокна Советский патент 1984 года по МПК C03B37/12 

Изобретение относится к производству волокна, в частности к устройст ву для вытягивания и намотки волокна, например стеклянного, и может быть использовано на заводах стекло волокна. В промышленности для этой цели служат наматывающие устройства НАС-2 агрегата СПА-ЗМ, установленные на всех заводах отрасли. Они состоят из привода, поворотного диска с двумя бобинодержателями, раскладчика. Бобинодержатель представляет собой вращающийся ротор, закрепленный на консольно заделанном валу. Этот вал вращается на шарикоподшипниках в упругой резиновой втулке, закрепленной на поворотном диске. Один из бобинодержателей вращается, другой находит ся в разгрузочном положении. Известн также конструкция импортного аппарата (ГДР) для намотки волокна марки ДС-16/50, отличающаяся от отечествен ной конструкции устройством привода и тем, что бобинодержатели расположе ны на консольных валах, жестко заделанных в поворотном диске. I Упругая заделка вала бобинодержателя отечественных агрегатов позволяет легко проходить первую критическую скорость при разгоне и работать между первой и второй критическими скоростями. Жесткая заделка вала бобинодержат ля в конструкции импортных наматываюЕ их аппаратов не позволяет пройти критическую скорость. Поэтому ее зна чение должно лежать выше рабочих обо ротов. Это предъявляет большие требования к жесткости конструкции (мас сивный вал, крупногабаритные подшипники) . Однако большие обороты современных наматывающих устройств (57 тыс. об/мин) приводят к недолговеч ности подш1пниковых устройств, особенно они недопустимы для крупногаба ритных подшипников, тем более, что имеется тенденция к дальнейшему повышению скорости намотки для повышения производительности при вытягивании и намотке волокна. Консольное расположение бобинодержателей неизбежно связано с большими амплитудами колебаний от неуравновешенности. Самоцентрирование, имеющее место за первой критической скоростью в от чественной конструкции, оказывается недостаточным, так как рабочие обороты находятся в динамичной области. 1 46 определяемой второй критической скоростью. Большие вибрации вызывают обрывность нитей, т.е. брак, а также выход, из строя подшипников и простой оборудования из-за ремонта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для намотки волокна, преимущественно стеклянного, включающее поворотный диск с консольно расположенными бобинодержателями, выдвижную опору последнего, раскладчик и привод. В этом устройстве на отдельном кронштейне предусмотрена специальная выдвижная опора на шарикоподшипниках. Эта опора с помощью пневмопривода вьщвигается, скрепляется с бобинодержателем в его рабочем положении и удаляется от бобинодержателя при его повороте в разгрузочное положение. Соединение этой опоры с бобинодержателем является цанговым и поддерживается осевым усилием от пневматики. Таким образом, бобинодержатель перестает быть консольно расположенным . Однако такая конструкция требует строгого соблюдения соосности бобинодержателя и дополнительной опоры. Обеспечить строгую соосность практически невозможно вследствие того, что в работе изменяется положение поворотного диска, и бобинодержатели меняются своими местами. Кроме того, необходимость больших осевых усилий для перемещения дополнительной опоры, сжатия и разжатия цангового зажима, сложность и громоздкость пневматической системы делают такую конструкцию практически неработоспособной. Даже малая несоосность при столь высоких оборотах вызывает не уменьшение а увеличение вибрации и даже поломку вала. Целью изобретения является уменьшение брака от обрыва нитей за счет уменьшения колебаний, увеличение срока службы подшипников, а также увеличение производительности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для намотки волокна, преимущественно стеклянного, включающем поворотный диск с консольно расположенными бобинодержателями, выдвижную опору последнего, раскладчик и привод, выдвижная опора выполнена с подпружиненным буфером, смонтироваиным в ней в подшипниках с возможностью осевого перемещения. На каждом бобинодержателе установлено по крайней мере две бобины, а раскладчик выполнен по крайней мере из двух направляющих роликов. На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 конструкция вьщвижной опоры; на фиг.З - устройство с несколькими паковками, общий вид. Наматывающее устройство состоит из привода 1, поворотного диска 2, двух бобинодержателей 3 и 4, расклад чика 5, бобины 6, аналогичных тому, как вьшолнено в конструкции устройства НАС-2. Со свободного конца бобины к ее торцу прижат буфер 7, закрепленный на валу 8, вращающемся свободно в шариководшипниках 9, поме щенных в цилиндр 10, имеющий возможность перемещаться вдоль оси обоймы 11. Эта обойма упруго закреплена в эластичном кольце 12 внутри втулки 13, приваренной к кронштейну 14. Внутри обоймы 11, между цилиндром 10 и перегородкой внутри обоймы помеще на пружина 15, обеспечивающая поджатие буфера 7 к бобинодержателю. К днищу цилиндра 10 прикреплен шток 16 .другой конец которого перекинутый через блок 17 тросом 18 прикреплен к тяге электромагнита 19. Внутри обоймы 11 помещена пружина 20, одним кон цом упирающаяся в перегородку обоймы ill, а другим в поршень 21. В полостях 22 по обе стороны поршня налита тормозная жидкость или масло. На штоке 16 закреплены эластичные уплотнения 23, один конец которых пере мещается вместе со штоком, а другой закреплен неподвижно у одного на перегородке обоймы 11, а у другого на крьпике 24. На штоке 16 закреплен упо 25, который расположен так, что при перемещении штока в конце его хода упирается в поршень 21 и увлекает его в движение. Смазка и уплотнения подшипников выполнены обычными способами (не изображены). Конечные выключатели электромагнита, связанные с управлением привода поворотного диска, также не показаны. Если поворотный диск включается вручную, то включени электромагнита также осуществляется обычным кнопочным выключателем. Работа устройства для намотки волок на осуществляется следующим обр аз ом. Вобинодержатель 3 находится в рабочем положении и вращается приводом. Бобинодержатель 4 находится в разгрузочном положении и не вращается Укладчик 5 распределяет волокно по бобине 6, установленной на бобииодержателе 3. К торцовойПоверхности бобинодержателя поджат буфер 7, который увлекается бобинодержателем во вращение вместе с валом 8. Буфер 7 может быть изготовлен или из специальной пластмассы, применяемой для тормозных колодок автомобиля - тогда его назначение быть демпфером сухого трения. При изготовлении буфера из мягкой резины (близкой по механическим свойствам к резине для вакуумных резиновых шлангов) он играет роль демпфера вязкого трения, при изготовлении его из жесткой резины он играет роль демпфера комбинированного трения. В любом случае буфер гасит колебания. Динамическая нагрузка от неуравновешенности бобинодержателя воспринимается как собственными подшипниками бобинодержателя, так и подшипниками дополнительной опоры. После окончания процесса 1амотки включается электромагнит 19, который отводит цилиндр 10, а с ним и буфер 7 из соприкосновения с бобинодержателем 4. После этого включается поворотный диск, поворачивается на 180, и бобинодержатели меняются местами. При этом шкив одного из бобинодержателей выходит из охвата ремнем привода, а шкив другого бобинодержателя входит в охват ремнем, и приводится во вращение. Затем выключается электромагнит 19 (это происходит автоматически), пружина 15 перемещает цилиндр 10, а с ним буфер 7 к торцу бобинодержателя. Во избежание резкого удара невращающегося буфера с быстровращающимся бобинодержателем в конструкции предусмотрено гидроторможение, действуюшее слепуюшим обпазом. На последних миллиметрах перемещения буфера 7 установленный на штоке упор 25 ударяется о поршень 21 и увлекает его с собой. При этом в движение увлекается и жидкость, находящаяся по обеим сторонам поршня. Жидкость частично перемещается из-за податливости эластичных мембран 23, уплотняющих шток 16 частично перетекает в зазор между штоком и поршнем из одной полости в другую. Преодоление упругого сопротивления пружины 20, инерции массы поршня 21, инерции массы жидкости 22 и замедление движения поршня в результате медленного перетекания жидкости с одной стороны поршня в другую приводит к тому, что движение буфера 7 перед соприкос новением с бобинодержателем замедляется, и он постепенно и плавно при жимается к бобинодержателю усилием пружины 15. Пружина 20 имеет значительно меньшую жесткость, чем пружина 15. Она возвращает поршень 21 в исходное положение при отсоединении буфера от бобинодержателя. Далее цикл работы повторяется. Таким образом, бобинодержатель в рабочем положении оказывается как бы ротором на двух опорах и в то же время имеет возможность для замен бобины, как у консольного ротора. Осевое поджатие подшипников также играет положительную роль. Обычно в конструкции скоростных узлов обеспе чивают предварительный натяг подшипников. -(UFe((U F ecJ%(( VX -)Ч:) где m - масса бобинодержателя; - относительный эксцентриситет бобинодержателя CJ - угловая скорость бобинодержателя;f - коэффициент сухого трения; Р - поджимающее усилие пружины; 1, расстояние центра упругой опо ры бобинодержа.теля до центра масс и до буфера соответст венно; СОкр критическая угловая скорость; Зо,3 полярный и экваториальный момент инерции бобИнодержателя;и - приведенный коэффициент вязкого трения. Отсюда можно ползгчить амплитуду колебаний как для демпфера сухого трения (когда буфер, например, из феррадо), положив (1 О, так и для демпфера вязкого трения (когда буфер, например, из мягкой резины), положив i. 0. Когда момент силы сухрго трения в буфере превышает момент от дисбалан са, то, как видно из формулы (4), относительных смещений между бобинодержателем и буфером нет. В этом слуПри статическом рассмотрении нагрузки на опору бобинодержателя уменьшаются примерно вдвое. Уменьшение зкстремальных динами ческих нагрузок при этом будет уже не вдвоеj а в несколько раз (в зависимости от характеристик демпфера). Еще в большее число раз произойдет увеличение долговечности подшипниковых узлов. При действии возмущающей силы только от статической неуравновешенностиРц П1(о, демпфирующей силе вязкого трения демпфирующей силе сухого трения FctiP, (3) амплитуда колебаний центра масс бобинодержателя в общем случае демпфера комбинированного трения определяется по формуле 3oV|uw lm4j CO -F4 --. -L Л чае бобинодержатель и буфер с валом представляют единую систему, вращающуюся на двух опорах, и таким образом исключается отрицательный динамический эффект от консольности. Уменьшение амплитуды колебаний и представление бобинодержателя как ротора на двух опорах, одна из которых убирается при его вьюоде из рабочего положения, позволяет выполнить бобинодержатель удлиненной формы. Это позволяет производить намотку сразу нескольких поковок на несколько бобин, установленных на одном бобинодержателе (фиг.З). Все элементы конструкции те же, что и на фиг.1 и 2, только укладчик 5 имеет несколько направляющих роликов (по числу бобин), установленных на общем валу (фиг.З) или на отдельном валу каящый. Одновременная намотка нескольких паковок 26 (фиг.З) увеличивает производительность наматывающих устройств. Экономический эффект предлагаемого изобретения определяется непосредственным увеличением производительности, а главным образом от уменьшения производственного брака по причи не обрьшности волокон, вызванной вы-,

711212468

сокай вибрацией бобинодержатёля. До- срока службы подшипниковых узлов и полнительным экономическим эффектом уменьшение простоя оборудования из-за является увеличение межремонтного ремо-нта.

гг 21 22 25

I I /

/6

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЮТКИ ВОЛОКНА, преимущественно стеклянного, включающее поворотный диск с консольно расположенными бобинодержателями, вьщвижную опору последнего, раскладчик и привод, отличающееся тем, что, с целью уменьшения брака от обрыва нитей за счет уменьшения колебаний, а также увеличения срока службы подшипников, выдвижная опора выполнена с подпружиненным буфером, смонтированным в ней в подшипниках с возможностью осевого перемещения. 2. Устройствопо п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности, на каждом бобинодержателе установлено по крайней мере две бобины, а раскладчик вьтолнен по крайней мере из двух направляющих роликов.