Устройство для размотки нитевидного материала Советский патент 1992 года по МПК B65H49/18 

Изобретение относится к устройствам для размотки бухт нитевидного материала, например, проволоки.

Известно устройство, которое содержит опору для бухты, установленную на стойке с возможностью свободного вращения, расположенный соосно с ней тормозной элемент с рычагами, смонтированными на стойке, шарнирно закрепленными на их концах ползунами и направляющую для ползунов, выполненную в виде воронки, при этом опора выполнена подпружиненной.

Для размотки нитевидного материала бухту с разматываемым материалом, например проволокой, устанавливают на опору. Конец проволоки прикрепляют к тянущему ее приспособлению. После включения тянущего приспособления опора с бухтой и стойкой начинают вращаться вокруг вертикальной оси. При этом ползуны скользят по поверхности воронкообразной части направляющей, создавая тормозной момент. По мере сматывания проволоки с бухты вес последней уменьшается и пружина перемещает стойку с опорой и бухтой вверх вдоль вертикальной оси устройства. При этом пружины растяжения, закрепленные на ползунах, перемещают их по образующей воронкообразной части направляющей к центру, уменьшая таким образом плечо торможения, т.е. тормозной момент.

Таким образом осуществляется автоматическое регулирование величины тормозного момента для поддержания разматываемого материала.

Недостаток описанного устройства заключается в том, что следящий механизм, базирующийся на уменьшении веса нитевидного материала по мере размотки бухты, не обеспечивает достаточной надежности реализации обратной связи между изменяющими значениями диаметра размотки и тормозного момента на оси бухты.

Это происходит вследствие того, что направляющая для ползунов выполнена воронкообразной формы. Вначале размотки на каком-то участке направляющей по мере уменьшения веса бухты обеспечивается перемещение ползунов по направляющей воронкообразной формы к центру. Однако в дальнейшем, по мере уменьшения веса бухты и перемещения подпружиненных стойки с опорой и бухтой вверх вдоль вертикальной оси (пружина при этом удлиняется), происходит отрыв ползунов от воронкообразной направляющей и максимальное смещение рычагов к центру вращения. При этом нарушается работоспособность устройства, так

как тормозной элемент после отрыва ползунов от направляющей фактически перестает функционировать.

Цель изобретения-повышение надежности устройства.

На фиг.1 приведено устройство, разрез; на фиг.2 - расчетная схема устройства; на фиг.З - график зависимости Z f(Dx) к примеру расчета жесткости пружины.

0 Устройство для размотки бухт нитевидного материала, например проволоки, содержит центральную ось 1, на которую посажена опора 2 для бухты 3, установлен- . ная на стойке 4 с возможностью вращения

5 вокруг оси 1. Стойка 4 и опора 2 подпружинены пружиной 5 переменной жесткости, опирающейся на буртик 6, и зафиксированы от проворота относительно друг друга с помощью штифтов 7, жестко закрепленных в

0 опоре 2 и проходящих в отверстия, выполненные в опоре 2. Соосно с опорой расположен тормозной элемент, который имеет установленные на стойке 4 с помощью осей 8 рычаги 9 с шарнирно закрепленными на их

5 свободных концах ползунами 10. В нижней части устройства для ползунов 10 имеется направляющая 11, выполненная конусообразной. Рычаги 9 связаны с направляющей 11 пружинами растяжения 12 при помощи

0 кольца 13, установленного с возможностью вращения. Центральная ось 1 закреплена в направляющей 11.

Устройство работает следующим образом.

5 Бухту 3 с разматываемым материалом, например, проволокой, устанавливают на опору 2. При этом под действием веса бухты 6 происходит сжатие пружины 5 и перемещение вниз по вертикали бухты вместе с

0 опорой 2 и стойкой 4. При этом рычаги 9, поворачиваясь на осях 8, смещают ползуны 10 от центра к периферии вдоль конусообразной направляющей 11. Конец проволоки прикрепляют к тянущему ее приспособле5 нию (не показано). После включения тянущего приспособления опора 2 с бухтой 3 и стойка 4 начинают вращаться вокруг оси 1. При этом ползуны 10 скользят по конусообразной поверхности направляющей 11, со0 зд.авая тормозной момент. По мере сматывания проволоку с бухты 3 вес последней уменьшается и пружина 5 перемещает стойку 4 с опорой 2 и бухтой 3 вверх вдоль оси 1. При этом пружины 12 перемещают

5 ползуны 10 по конусообразной направляющей 11 к центру, уменьшая таким образом радиус торможения, т.е. тормозной момент. Однако, в предложенной конструкции автоматическое регулирование тормозного момента для поддержания постоянного

значения разматываемого материала очевидно возможно лишь в том случае, если жесткость пружины 5 будет находиться в определенных соотношениях с конструктивными параметрами тормозного элемен- та устройства. Для получения такого соотношения рассмотрим расчетную схему устройства, представленную на фиг.2. Так как угловые повороты рычагов 9, происходящие вследствие уменьшения веса разматы- ваемой бухты и под действием пружины 5, связаны исключительно с перемещением стойки 4 в вертикальном направлении (вместе с опорой и бухтой), то крайние положения ползунов 10 очевидно соответствуют рабочему ходу пружины, или ее первоначальной деформации НПр, т.е. жесткорть пружины Z для рассматриваемого устройства определяется по формуле ,

о)

- тз

ппр

В соответствии с расчетной схемой

BiE Hnp + BBi.

ТаккакВВ1(ВС-В1С), + (BC-BiC).v

В соответствии с принятыми на схеме обозначениями

B-iE Г cos а Нпр + Р BiC(2)

Величину BiC можно выразить через конусность К направляющей из соотношения

2 R - 2 г R - г

К 2 Вт С откуда

BiC

Величину R - г можно представить в следующем виде:

R - г (R - а) - (г - а) АС - DBi , 40 f sinjS-f sina C(sina-sin/).

С y4efом этого

f (sin/3-sin о) ВтС-

(3)

После подстановки (З) в (2) и преобразр- 45 ваний, получают

(cosg-cosj3) + (sinft slng)

(4)

С учетом зависимостей (1), (4) формула 50 изменяющегося по мере размотки веса бухты имеет вид

5101520

25

30 35

40

45

Таким образом, полученное соотношение позволяет определить жесткость пружины в зависимости от конструктивных параметров устройства t, К, а, / и размеров Dx, d, Н, нитевидного материала у % характера намотки д бухты. Как видно из полученной формулы (5) жесткость пружины 5 должна быть переменной, так как переменный диаметр разматываемой проволоки DX находится в квадратичной зависимости по отношению к жесткости. Для принятых конструктивных параметров устройства зависимость (5) Z от Dx можно получить, зная типоразмеры разматываемых бухт, их материал и характер намотки (определяется опытным путем). При этом нет необходимости определять зависимость Z от Dx для каж- дой бухты. Достаточно знать их типоразмерный ряд. Хотя в отдельных случаях, например, при крупносерийном производствеможетоказатьсяцелесообразным использование сменных пружин, спроектированных для нескольких групп типоразмеров, применяемых в производстве бухт. Во всех случаях, определив графическую зависимость жесткости пружины от диаметра разматываемого материала для задания конструктивных параметров устройства можно спроектировать пружину, позволяющую обеспечить автоматическую регулировку тормозного момента в целях поддержания постоянной величины натяжения нитевидного материала.

Пример расчета жесткости пружины выполнен по данным расчетной схемы (фиг.2). При этом для t принят масштаб М 2,5:1. Принятые размеры и конструктивные параметры бухты: D/макс 500 мм; d 100 мм; проволока стальная у 7.85.103 кг/м3; 6 0,75; Н 150 мм. После подстановки приведенных данных в формулу (5) получают зависимость

(Dx)|;

где у - деформация пружины под действием изменяющегося веса бухты,

D 0,1;

42.5 0,2;

170.2 0,3;

383 0,4

681 0,5

Dx - в метрах.

Изобретение относится к отраслям промышленности, использующим нитевидный материал, например проволоку, снимаемую с бухт при постоянном натяжении нити на всем диапазоне размотки. Сохранение постоянного натяжения нитевидного материала достигается наличием тормозного элемента, который имеет установленные на стойке 4 рычаги 9 с шарнирно закрепленными на их свободных концах ползунами 10, которые в процессе размотки бухты контактируют с конусообразной поверхностью направляющей 11 на переменном радиусе. Изменение радиуса торможения достигается за счет уменьшения веса разматываемой бухты с помощью пружины 5 переменной жесткости, размещенной между направляющей 11 и стойкой 4. Переменная жесткость пружины находится в определенном соответствии с изменяемым диаметром размотки бухты. Получена формула, определяющая зависимость жесткости от диаметра размотки бухты при постоянных конструктивных параметрах устройства, бухты и разматываемого материала. 3 ил. w Ё сл VI о

Z

r(Dx-df Н -у д

4t(cosa-cosfl+ inl-slna)

где у, б - удельный вес материала бухты и коэффициент ее заполнения.

05)

Графическая зависимость (фиг.З), по- 55 строенная по табличным данным, является исходной информацией для проектирования пружины фасонного профиля с перемен ной жесткостью, которая удовлетворяет

принятым параметрам устройства и разматываемой бухты.

Предлагаемое устройство позволит повысить качество изделий, для которых использование нитевидного материала с постоянным натяжением нити является необходимым условием технологического процесса. Учитывая большую потребность различных отраслей промышленности в изделиях, получаемых методами свивки, нало- жения прядей и т.п. при постоянном натяжении нитевидного материала (канаты, гибкие трубы, различные тканые изделия), использование предложенного устройства позволит получить значительный народно- хозяйственный эффект.

в

$иг.2

Формула изобретения Устройство для размотки нитевидного материала, содержащее опору для бухты, установленную на стойке с возможностью свободного вращения, расположенный со- осно с ней тормозной элемент с рычагами, смонтированными на стойке и шарнирно закрепленными на концах рычагов ползунами, коническую направляющую для ползунов и пружину, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, направляющая для ползунов выполнена с наружным конусом, вершина образующей которого направлена в сторону бухты, а пружина, размещенная между направляющей и стойкой, имеет переменную жесткость.