CZ294033B6 - Způsob změny průhybu nosníku a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Při způsobu změny průhybu nosníku, zejména hřídele nebo nápravy, který je v oblasti obou svých konců podepřen vždy dvěma podpěrami (6, 7) tvořícími vždy jednu dvojici podpěr (6, 7) vznikne v nosníku (2) v důsledku jeho hmotnosti a popřípadě působením přídavných břemen (11) a/nebo působením zátěžných sil (3, 4) do podpěr (6, 7) průhyb. Do podpěr (6, 7) se přivádí síla působící proti průhybu odvozená z hmotnosti nosníku (2) a popřípadě přídavných břemen (11) a/nebo zátěžných sil (3, 4) přímo tuhým rámem (5) obsahujícím vždy dvě podpěry (6, 7). V zařízení k provádění tohoto způsobu je v oblasti každého konce nosníku (2) upraven vždy jeden tuhý rám (5), který vždy obsahuje jednu dvojici podpěr (6, 7), a který má vždy jedno místo pro působení zátěžné síly (3, 4), popřípadě obsahuje vždy jedno místo pro zachycování síly působící proti průhybu, přiváděné do podpěr (9, 10) a vzniklé z hmotnosti a popřípadě z přídavných břemen (11) a/nebo zátěžných sil (3, 4).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu změny průhybu nosníku, zejména hřídele nebo nápravy, který je v oblasti obou svých konců podepřen vždy dvěma podpěrami tvořícími vždy jednu dvojici podpěr, přičemž v nosníku vznikne v důsledku jeho hmotnosti a popřípadě působením přídavných břemen a/nebo působením zátěžných sil do podpěr průhyb, a přičemž do podpěr se přivádí síla působící proti průhybu. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu. Vynález může být použit všude tam, kde dochází k průhybu nosníku, který je přinejmenším rušivý, a který může negativně ovlivnit pracovní výsledky. Vynález se zaměřil na změnu průhybu nosníku, a to na způsob, v jakém smyslu se má proti tomuto průhybu působit. Nosníky mohou mít velmi odlišná provedení. Může se jednat o nehybné nosníky, tedy trámy. Výhodnou oblast použití však představují otočně poháněné nebo otočné nosníky, zejména hřídele, jimiž se přenášejí kroutící momenty, a nápravy sloužící k zachycování příčných sil. Výhodnými oblasti použití vynálezu jsou válcovny za tepla a za studená, stroje na ohýbání nebo zakružování plechu, papírenské stroje, návinové řezačky rolí, kalandiy nebo podobná zařízení. Vynález je využitelný i při nanášení pastovitých hmot na plošný nosný materiál, který se provádí pomocí válců.

Dosavadní stav techniky

Způsob a zařízení výše popsaného druhu jsou známé ze spisu DE 44 39 908 Al. Jako nosník je zde použit navíjecí hřídel uložený na ložiskových podpěrách, na kterém je navíjen pásový materiál do svitku. Při narůstajícím průměru svitku způsobuje přídavné břemeno svitku a hmotnost hřídele průhyb navíjecího hřídele, čímž je deformován nejen navíjecí hřídel, ale také svitek. Navíjecí hřídel je v oblasti svých obou konců podepřen vždy jednou dvojicí podpěr, vytvářenou dvěma podpěrami. Obě podpěry dvojice podpěr mohou být vytvořeny jako ložiska. Obě ložiska jedné strany jsou na sobě podepřena prostřednictvím rámu, ve kterém je zapojeno kompenzační ústrojí v podobě pracovního válce. Rám je tak proveden sám o sobě pohyblivě. Pracovní válec zabírá na jednom z obou ložisek a zavádí do podpěry, na které zabírá, ovládací sílu, přičemž na opačném ložisku se nastavuje odpovídající reakční síla. Obě síly vytvářejí proti průhybu působící moment, který směřuje proti průhybu navíjecího hřídele. Pro regulaci ovládací síly vykonávané pracovním válcem na navíjecí hřídel je upraveno regulační ústrojí s počítačovou jednotkou, ovládacím vedením a ovládacím členem, čímž je vytvořeno celkové kompenzační ústrojí. Toto kompenzační ústrojí má relativně komplikovanou konstrukci a vyžaduje úpravu samostatného zdroje síly, který se uvádí do působení prostřednictvím pracovního válce. Prostřednictvím vytvoření regulačního a ovládacího ústrojí a prostřednictvím jeho provozu lze nejméně částečně kompenzovat ohybové namáhání vytvářené na navíjení hřídele přídavným břemenem svitku a/nebo zátěžnou silou prostřednictvím proti průhybu působící síly zabírající na koncích hřídele.

Pro působení proti nevýhodám způsobeným průhybem hřídelů je dále známé vyklenout válce. Válce jsou provedeny vypoukle, přičemž průměr válců je ke středu válců zvolen větší o dvojnásobnou hodnotu, než která odpovídá průhybu válců v provozu. Toto opatření je sice velmi účinné, avšak předpokládá, že válce budou provozovány jen ve srovnatelně úzké pracovní oblasti, ve které se jak přítlačné síly, tak také materiálové vlastnosti zpracovávaného materiálu podstatně nemění. Když na rozdíl od toho musí být brán zřetel na různé pracovní podmínky, je také známé vyrábět pro každou pracovní oblast jinak vyklenuté válce a tyto potom navzájem vyměňovat. Tento způsob je však dosti nákladný, a to jednak z toho důvodu, že vyžaduje obtížnou výrobu přesného vyklenutí, a jednak vzhledem k požadovaným dobám výměny.

V časopise fluid, červen 1978, str. 31 - 37 „Hydrostatische Lagerung in Papiermaschinen“, Volz/Votsch jsou znázorněna a popsána hydrostatická ložiska, která jsou ve směru osy hřídele uspořádána navzájem přesazené a v odstupu. Jsou zde tedy znázorněny a popsány hydraulické

-1 CZ 294033 B6 jednotlivé podpěry, na které lže také působit příslušně jednotlivě, aby byly zachycovány po úsecích protilehlé síly, působící proti průhybu těžkých válců, zejména u papírenských strojů. Výrobní a ovládací technické náklady u takového hydrostatického uložení s velkým počtem podpěrných míst jsou značné.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob pro změnu průhybu hřídele, nápravy nebo jiného nosníku, tedy prokázat možnost protilehlého působení, kterým lze působit proti průhybu hřídele, nápravy nebo jiného nosníku, aniž by k tomu bylo potřebné komplikované ovládací ústrojí. Má být také vytvořeno zařízení vhodné pro provádění tohoto způsobu, které má výhodně jednoduchou konstrukci a které je také možné ekonomicky výhodně použít pro nejrůznější případy.

Uvedený úkol splňuje způsob změny průhybu nosníku, zejména hřídele nebo nápravy, který je v oblasti obou svých konců podepřen vždy dvěma podpěrami tvořícími vždy jednu dvojici podpěr, přičemž v nosníku vznikne v důsledku jeho hmotnosti a popřípadě působením přídavných břemen a/nebo působením zátěžných sil do podpěr průhyb, a přičemž do podpěr se přivádí síla působící proti průhybu, odvozená z hmotnosti nosníku a popřípadě přídavných břemen a/nebo zátěžných sil, se přivádí do podpěr přímo tuhým rámem obsahujícím vždy dvě podpěry.

Vynález vychází z myšlenky nepřivádět další vnější ovládací sílu jako sílu působící proti průhybu, nýbrž sílu proti průhybu odvodit z hmotnosti a/nebo zatížení a/nebo zátěžných sil, které vyvolávají průhyb nosníku, a tak vytvářet opačný moment působící proti průhybu nosníku. Jako síla působící proti průhybu se vždy využijí výše uvedené síly. Síla působící proti průhybu se vytvoří ze součtu zátěžných sil, které způsobují průhyb. Tím se současně dosáhne té výhody, že se změnou zatížení a/nebo zátěžných sil se rovněž změní síla působící proti průhybu a současně se automaticky přizpůsobuje, takže zcela odpadnou nákladná ovládací a regulační zařízení. Síla přiváděná jako síla působící proti průhybu se může rovněž měnit, aby se ve výjimečných případech průhyb kompenzoval vědomě pouze částečně nebo i nadměrně. Síla působící proti průhybu se tedy odvozuje přímo, popřípadě nepřímo, z příslušného zatížení nosníku, takže vlastní zdroj energie a vlastní přenašeč sil nejsou zapotřebí. Protože velikost síly působící proti průhybu je přímo úměrně závislá na zatížení a/nebo zátěžných silách působících přímo nebo nepřímo na nosník, není ovládání nebo regulace pro zrušení průhybu nosníku při měnícím se zatížení a/nebo zátěžných silách zapotřebí. To platí i u nesymetrického zatížení a/nebo zátěžných sil, to znamená i u sil působících na každou stranu nosníku různě.

Existuje možnost, aby se zátěžná síla do obou podpěr přiváděla v odstupu od obou podpěr každé dvojice podpěr. Tímto axiálním odstupem se s výhodou využije převodu. Tím se totiž vytvoří nejen zátěžná síla, nýbrž současně i moment působící proti průhybu. Z relativních odstupů míst, neboli působišť, v nichž působí síly vůči sobě, vzniknou totiž ze zátěžné síly síly působící proti průhybu.

Uvedený úkol dále splňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, provedené s nosníkem, který je v oblasti obou svých konců podepřen vždy jednou dvojicí podpěr, přičemž podstatou vynálezu je, že v oblasti každého konce nosníku je upraven vždy jeden tuhý rám, který vždy obsahuje jednu dvojici podpěr, a který má vždy jedno místo pro působení zátěžné síly, popřípadě obsahuje vždy jedno místo pro zachycování síly působící proti průhybu, převáděné do podpěr a vzniklé z hmotnosti a popřípadě z přídavných břemen a/nebo zátěžných sil.

Podstatnou částí zařízení je tuhý rám, který je v každém případě uspořádán na koncových stranách v oblasti každého konce nosníku a je uložen na každém konci nosníku. Tento rám není přídavně podepřen. Slouží pro přivádění zátěžné síly nebo pro zachycování celkové síly, která sestává z váhy nosníku, z případného podpěrného zatížení nebo jiných zatížení. Tím se současně zajistí to, že dojde k automatickému přizpůsobení při změně celkové síly.

-2CZ 294033 B6

Působiště, neboli místo pro přivádění zátěžné síly, je s výhodou uspořádáno v axiálním odstupu od dvojice podpěr. Tím se zátěžná síla přemění na moment působící proti průhybu nosníku. Pro uložení nosníku vytvořeného jako hřídel nebo náprava je dvojice podpěr s výhodou vytvořena jako dvě v odstupu upravená ložiska. To znamená, že v obou ložiskách je uložen hřídel nebo náprava a ložiska jsou uložena v tuhém rámu, který je zatížen zátěžnou silou.

Axiální odstup mezi oběma podpěrami nebo ložisky každé dvojice podpěr může být proměnlivě nastavitelný. To je účelné zejména k tomu, aby bylo možné nechat působit malé zátěžné síly a přitom prostřednictvím převodu vytvořit dostačující proti průhybu působící moment, který je dostatečný k tomu, aby odstranil průhyb hřídele. Přitom je jedna z obou podpěr nebo ložisek každé dvojice podpěr vytvořena jako pevné ložisko a druhý jako volné ložisko. S výhodou je volné ložisko uspořádáno mezi pevným ložiskem a mezi působištěm pro zavádění zátěžné síly.

Je však také možné, aby působiště pro zavádění zátěžné síly bylo na rámu axiálně proměnlivě nastavitelné. Tak je možné snadno přizpůsobovat velikost proti průhybu působících sil, případně momentu působícího proti průhybu. Také působiště pro zavádění zátěžné síly na rámu může být vytvořeno jako ložisko. Vytvoření jako ložisko má tu výhodu, že se může měnit také směr síly zátěžné síly v prostoru a tak se uskuteční automatické přizpůsobení zavedení momentu proti průhybu působící síly. Takový případ nastane například tehdy, pokud jsou na sebe přitlačovány dva válce, jejichž osy jsou uspořádány vodorovně vedle sebe. Směr síly zátěžné síly v prostoru se tak může měnit také v průběhu provozu zařízení. Také přitom se uskutečňuje automatické přizpůsobení.

Pro proměnlivé nastavení ložisek mohou být upraveny mechanické, elektrické nebo fluidem ovladatelné prostředky. Jako takové prostředky mohou být upraveny zejména hydraulicky nebo pneumaticky ovladatelné válce. Přitom se však jedná jen o proměnlivé nastavování ložisek a nikoli o generální zavádění zátěžné síly.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen a popsán ve spojení s výkresovou částí na výhodných příkladech provedení.

Na obr. 1 je znázorněna základní zátěžná situace nosníku na pevném podkladu zátěžnými silami.

Na obr. 2 je znázorněna výchozí situace podle obr. 1, ve které však zátěžné síly zabírají vně pevného podkladu.

Na obr. 3 je znázorněna výchozí situace, u které zátěžné síly zabírají ještě dále navenek.

Na obr. 4 je znázorněno základní zařízení v prvním příkladu provedení.

Na obr. 5 je znázorněn další základní příklad provedení zařízení.

Na obr. 6 je znázorněno poněkud rozdílné provedení.

Na obr. 7 je znázorněn další příklad provedení s nastavitelným ložiskem.

Na obr. 8 je znázorněna základní výchozí situace při zatížení nosníku na dvou podpěrách s podélným břemenem.

Na obr. 9 je znázorněno použití vynálezu na takové zátěžné situaci.

-3CZ 294033 B6

Na obr. 10 je znázorněno principiální schéma obdobné jako na obr. 6.

Na obr. 11 je znázorněna možnost konstrukčního uspořádání jedné strany hřídele nebo nápravy v oblasti uložení.

Na obr. 12 je znázorněno dvojnásobné použití zařízení podle vynálezu pro dvojici válců ve válcovacím stroji.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn tuhý podklad 1, na kterém dosedá svou vlastní hmotností nosník 2, vytvořený jako válec. Nosník 2 je přídavně ke své hmotnosti přitlačován zátěžnými silami 3, 4 na tuhý podklad k Protože zátěžné síly 3, 4 působí na nosník 2 uvnitř tuhým podkladem 1 vytvořené 15 oblasti, je přímkový tlak mezi tuhým podkladem 1 a mezi nosníkem 2 po celé oblasti konstantní.

V takovém případě nevzniká problém průhybu nosníku 2.

Na obr. 2 je znázorněna obdobná situace jako na obr. 1, avšak zátěžné síly 3, 4 zasahují vně oblasti nosníku 2, která je podepřena tuhým podkladem 1. V důsledku toho se nosník 2 prohne 20 směrem vzhůru. Tento průhyb ještě narůstá, když zátěžné síly 3, 4 zabírají ještě dále vně tuhého podkladu 1, jak je to znázorněno na obr. 3.

Na obr. 4 je znázorněno principiální použití a působení síly způsobem podle vynálezu, a to v zamontované situaci, která byla dříve znázorněna na obr. 2 a obr. 3. Jako podstatný element je 25 na každé straně nosníku 2 upraven tuhý rám 5. Každý tuhý rám 5 je na nosníku 2 uložen na jedné straně. K tomu účelu má dvě podpěry 6. 7, které společně vytvářejí na každé straně nosníku 2 jednu podpěrnou dvojici. Tuhé rámy 5 jsou uloženy jen na nosníku 2 a tak nejsou opřeny na žádném jiném místě. Zátěžné síly 3, 4 jsou, jak je to znázorněno, přiváděny do působení na tuhé rámy 5, přičemž jsou zátěžné síly 3, 4 zaváděny v axiálním přesazení vzhledem k podpěrám 6, 7. 30 Každá zátěžná síla 3, 4 vyvolává na podpěrách 6, 7 reakční síly, které vytvářejí proti průhybu působící moment, který je nasměrován tak, že působí proti průhybu hřídele. Podle obr. 4 je průhyb hřídele úplně kompenzován. To platí také tehdy, když se velikost síly zatížení mění a nebo když je zátěžná síla 3 na jedné straně větší nebo menší než zátěžná síla 4 na druhé straně.

Při změně zátěžné síly 3, 4 se současně uskuteční automatické ovládání, čímž se odstraní nežá35 doučí průhyb nosníku 2. Jak je to patrno z porovnání obr. 4 a obr. 5, vznikne zamýšlené působení nezávisle na té skutečnosti, zda zátěžné síly 3,4 jsou uvedeny do působení na odpovídající rám 5 uvnitř tuhého podkladu 1 nebo vně tuhého podkladu 1.

Na obr. 6 je znázorněna více konstrukční varianta provedení. Odpovídající tuhý rám 5 zde sou40 časně vytváří skříň, která na každé straně obklopuje konec nosníku 2 ve tvaru hřídele. Podpěry 6, jsou vytvořeny jako ložiska a mohou tedy přinášet síly pro působení v každém libovolném směru kolmo k ose nosníku 2, takže také přídavné zátěžné síly 3, 4 mohou zabírat v různých směrech působení. Směry funkčních čar zátěžných sil 3, 4 závisí na odpovídajícím případě použití.

Na obr. 7 je znázorněno další výhodné vytvoření zařízení podle obr. 6. Podpěra 6 zde může být přestavována ve směru dvojité šipky 8, tedy ve směru osy nosníku 2, čímž se mění axiální odstup mezi podpěrami 6,7 a k místu záběru zavádění zátěžných sil 3,4. To mění rozdělení odpovídající zátěžné síly 3, 4 z hlediska její velikosti působící na odpovídající podpěry 6, 7. Jejich celkový 50 účinek, to je lineární nebo nelineární čárový tlak na podklad 1 zůstává zachován. Pro změnu průhybu nosníku 2 nejsou tedy potřebné žádné přídavně přiváděné síly.

Na obr. 8 je znázorněn nosník 2, který je vytvořen jako neotočný a je uložen na dvou podpěrách 9, 10. Na nosník 2 působí protažené břemeno 11. takže má bez využití vynálezu průhyb, jak je to 55 patrno z obr. 8.

-4CZ 294033 B6

Na obr. 9 je znázorněno využití vynálezu u takového nosníku 2, který je vytvořen jako neotočný a je zatížen protaženým břemenem Π.. Také zde jsou upraveny oba pevné rámy 5 vždy na každé straně nosníku 2. Každý tuhý rám 5 je opatřen dvěma podpěrami 6, 7, které jsou v záběru na nosníku 2 na koncových stranách. Každý rám 5 je uložen na podpěře 9, 10. takže úložné síly ze zatěžovacích sil jsou na rám 5 přenášeny v oblasti těchto podpěr 9, 10. Tyto úložné síly jako zátěžné síly vyplývají bezprostředně z hmotnosti nosníku 2 a protaženého břemena 11.

Na obr. 10 je ještě jednou znázorněno schematické vyobrazení zařízení podle obr. 6. Z tohoto vyobrazení je patrno, že zátěžné síly 3,4 jsou uvedeny do působení na rámu 5 v axiálním odstupu vzhledem k podpěrám 6, 7.

Na obr. 11 je znázorněno konstrukční provedení levého konce zařízení podle obr. 6 a obr. 10. Zátěžná síla 3 je do tuhého rámu 5 přiváděna na znázorněném místě. Podpěra 6 je vytvořena jako posuvné volné ložisko, zatímco podpěra 7 funguje jako pevné ložisko. Rám 5 je opatřen pouzdrem 12, které je pro jednoduchost nasunutelné na konec hřídele ve tvaru čepu, který není znázorněn a náleží k nosníku 2, vytvořenému ve tvaru hřídele. Ložiska podle podpěr 6, 7 jsou vytvořena jako naklápěcí válečková ložiska. Prostřednictvím stavěcího kroužku 13 lze proti síle pružiny 14 měnit axiální polohu podpěry 6 relativně k podpěře 7 a tak i k místu působení zavádění zátěžné síly 3. Podpěry 6, 7 mohou být jako ložiska zakresleným způsobem utěsněny.

Na obr. 12 je ještě jednou v principu znázorněno dvojité využití vynálezu u dvou proti sobě nastavených nosníků 2, které jsou vytvořeny jako válce. V každé koncové oblasti každého nosníku 2 jsou nasunuty ložiskové elementy, které jsou znázorněny na obr. 11. Celé uspořádání je odepřeno na podlaze, jak je to zakresleno. Prostřednictvím horních ložiskových elementů se přivádějí do působení zátěžné síly 3, 4. Jako protilehlé síly působí stejně velké síly na spodní nosník 2. Tím se dosáhne toho, že je odstraněn průhyb obou nosníků 2.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob změny průhybu nosníku, zejména hřídele nebo nápravy, který je v oblasti obou svých konců podepřen vždy dvěma podpěrami (6, 7) tvořícími vždy jednu dvojici podpěr (6, 7), přičemž v nosníku (2) vznikne v důsledku jeho hmotnosti a popřípadě působením přídavných břemen (11) a/nebo působením zátěžných sil (3,4) do podpěr (6, 7), průhyb, a přičemž do podpěr (6.7) se přivádí síla působící proti průhybu, vyznačující se tím, že síla působící proti průhybu, odvozená z hmotnosti nosníku (2) a popřípadě přídavných břemen (11) a/nebo zátěžných sil (3,4), se přivádí do podpěr (6,7) přímo tuhým rámem (5) obsahujícím vždy dvě podpěry (6.7) .
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zátěžná síla se do obou podpěr (6, 7) přivádí v odstupu od obou podpěr (6, 7) každé dvojice podpěr (6,7).
3. 3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, s nosníkem (2), který je v oblasti obou svých konců podepřen vždy jednou dvojicí podpěr (6, 7), vyznačující se tím, že v oblasti každého konce nosníku (2) je upraven vždy jeden tuhý rám (5), který vždy obsahuje jednu dvojici podpěr (6, 7), a který má vždy jedno místo pro působení zátěžné síly (3, 4), popřípadě obsahuje vždy jedno místo pro zachycování síly působící proto průhybu, přiváděné do podpěr (9, 10) a vzniklé z hmotnosti a popřípadě z přídavných břemen (11) a/nebo zátěžných sil (3,4).

   -5CZ 294033 B6
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že místo pro přivádění zátěžné síly (3,4) je uspořádáno v axiálním odstupu od dvojice podpěr (6, 7).
5. 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že pro uložení nosníku (2) vytvořeného jako hřídel nebo náprava je dvojice podpěr (6, 7) vytvořena jako dvě ložiska uspořádaná se vzájemným odstupem od sebe.
6. 6. Zařízení podle jednoho z nároků 3až5, vyznačující se tím, že axiální odstup mezi oběma podpěrami (6, 7) nebo ložisky každé dvojice podpěr (6, 7) nebo ložisek je nastavitelný proměnlivě.
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že jedna z obou podpěr (6, 7) nebo jedno z ložisek každé dvojice, je vytvořena jako pevné ložisko a druhá jako posuvné volné ložisko.
8. 8. Zařízení podle nároku 3, vyznačuj ící se tím, že místo na rámu (5) pro přivádění zátěžné síly (3,4) je axiálně proměnlivě nastavitelné.
9. 9. Zařízení podle nároku 3 nebo 8, vyznačující se tím, že místo na rámu (5) pro přivádění zátěžné síly (3,4) je vytvořeno jako ložisko.
10. 10. Zařízení podle jednoho z nároků 6 nebo 8, vyznačující se tím, že dále obsahuje mechanické, elektrické nebo tekutinou ovladatelné prostředky pro proměnlivé nastavení ložisek.