CZ68399A3

CZ68399A3 - Způsob změny průhybu nosníku a zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ68399A3
Application number: CZ1999683A
Authority: CZ
Inventors: Winfried Pöppinghaus
Original assignee: Winfried Pöppinghaus
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 2000-05-17
Also published as: BG103285A; WO1998010199A1; EP0918947A1; US6360982B1; BG64024B1; CZ294033B6; DE19636184A1; EP0918947B1; JP2000517404A; DE59709203D1; ATE231590T1; DE19636184C2

Description

Způsob změny průhybu nosníku a zařízení k jeho provádění

21? st _techniky

Vynález se týká způsobu změny průhybu nosníku, například hřídele nebo nápravy, který jc v oblasti svých obou konců podepřen vždy jednou dvojicí podpěr vytvořenou ze dvou podpěr, přičemž nosník v důsledku své hmotnosti a případně nanesení přídavných břemen a/nebo nanesení zátěžných sil projde do podpěr průhybem a do podpěr se zavede proti průhybu působící síla. Vynález se také týká zařízení vhodného pro provádění tohoto způsobu. Vynález lze použít všude tam, kde nosník podléhá průhybu a tento průhyb je rušivý a může nepříznivě ovlivňovat výsledek práce. Je tedy v něm uvedena změna průhybu nosníku, tedy provedení, kterým se ve smyslu ovládacího procesu působí proti průhybu. Nosníky mohou mít zcela různá vytvoření. Může se jednat o nepohyblivé nosníky, tedy například trámy. Zvláště výhodnou oblast využití však představují otočně poháněné nebo rotující nosníky, zejména hřídele, kterými jsou přenášeny kroutící momenty, nebo nápravy, které slouží pro zachycování příčných sil. Zvláště výhodné oblasti pro využití vynálezu jsou válcovny za tepla a za studená, stroje pro ohýbání okrajů plechu, papírenské stroje, válcová řezací ústrojí, válcovací stroje a podobná zařízení. Vynález je možné využít také při nanášení pastovitých hmot na plošný nosný materiál, který prochází prostřednictvím působení válců.

Dosavadní-StaV-techniky

Způsob a zařízení v úvodu popsaného druhu jsou známé z DE 44 39 908 Al. Jako nosník je zde použit navíjecí hrí-

del uložený na ložiskových podpěrách, na kterém je navíjen pásový materiál do svitku. Při narůstajícím průměru svitku způsobuje přídavné břemeno svitku a hmotnost hřídele prů-

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 vytvo řeny jako ložiska. Obě ložiska jedné strany jsou na sobě po depřena prostřednictvím rámu, ve kterém je zapojeno kompenzační ústrojí v podobě pracovního válce. Bám 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 hříde le. 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 působeni prostřednictvím pracovního válce. Prostřednictvím vytvoření regulačního a ovládacího ústrojí a prostřednictvím jeho provozu lze nejméně částečně kompenzovat ohybové namáhání vytvářené na navíjecí hřídel přídavným břemenem svitku a/ne bo zátěžnou silou prostřednictvím proti průhybu působící síly zabírající na koncích hřídele.

Pro působení proti nevýhodám způsobeným průhybem přídělů 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 jednotlivé podpěry, na které lze 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 ta• ·

- 4 ké možné ekonomicky výhodně nasadit pro nejrůznější případy využití.

Podle vynálezu se toho dosahuje u způsobu v úvodu popsaného druhu tím, že z hmotnosti nosníku a případně z přídavných břemen a/nebo zátěžných sil odvozená proti průhybu působící síla se přímo zavede do podpěr.

Vynález vychází z podstaty nezavádět zvnějšku vytvářenou ovládací sílu jako sílu proti průhybu, ale odvodit sílu proti průhybu z hmotnosti a/nebo z břemen a/nebo ze zátěž©vacích sil, které vyvolávají průhyb nosníku, a tak vykoná_ vat proti průhybu působící moment, který by byl nasměrován proti průhybu nosníku. Jako proti průhybu působící síla jsou nasazeny přímo uvedené síly. Proti průhybu působící síla je vytvořena ze součtu zátěžných sil, které způsobují průhyb. Tím se současně dosáhne té výhody, že se se změnou břemen a/nebo zátěžných sil mění také odpovídající proti průhybu působící síla a současně se automaticky přizpůsobuje, takže zcela odpadnou nákladná ovládací a regulační ústrojí. Síla zaváděná jako proti průhybu působící síla se může také měnit, a to tak, aby ve výjimečných případech záměrně kompenzovala průhyb jen částečně nebo také aby jej kompenzovala nadměrně. Proti průhybu působící síla je tedy odvozována přímo, případně bezprostředně z odpovídajícího zatížení nosníku a vlastní zdroj energie a vlastní přenos síly nejsou potřebné. Protože velikost proti průhybu působící síly je přímo úměrná závislosti břemen a/nebo zatěžovacích sil působících přímo nebo nepřímo na nosník, není nutné ovládání nebo regulace pro zrušení průhybu nosníku při diferencujících břemenech a/nebo zatěžovacích silách. Totéž platí také při nesymetrických břemenech a/nebo zátěžných

- 5 silách, tedy při různě ku.

působících silách na straně nosníJe také možné, že zátěžná síla se zavede do obou podpěr s odstupem k podpěrám každé dvojice podpěr. Prostřednictvím tohoto axiálního odstupu se výhodně využije převodu. Tak se totiž upraví nejen zátěžná síla, ale současně také proti průhybu působící moment. Z relativních odstupů silových záběrných míst vzhledem k sobě navzájem se vytvářejí ze zátěž né síly síly působící proti průhybu.

Podstata zařízení pro provádění způsobu spočívá podle vynálezu v tom, že v oblasti každého konce nosníku je upraven vždy jeden tuhý rám, ve kterém je uložena vždy jedna dvojice podpěr a má vždy jedno působiště pro zavádění zátěžné síly, případně jedno působiště pro zachycování z hmot nosti a/nebo z přídavných břemen a/nebo ze zátěžných sil vy plývající proti průhybu působící síly do podpěr. Podstatnou součástí zařízení je tuhý rám, který je v každém případě upraven na koncových stranách v oblasti každého konce nosníku a je uložen na konci nosníku. Tento rám není přídavně podepřen. Slouží pro zavádění zátěžné síly nebo pro zachycování celkové síly, která sestává z hmotnosti nosníku, případného podpěrného břemene nebo jiných břemen. Tím je současně zajištěno, že dojde k automatickému přizpůsobení při změně celkové síly.

Působiště pro zavádění zátěžných sil je uspořádáno s axiálním odstupem od dvojice podpěr. Tak je zátěžná síla přeměněna na moment proti průhybu působící síly, který je nasměrován proti průhybu nosníku. Pro uložení jako hřídel nebo náprava vytvořeného nosníku je dvojice podpěr vytvo0 0 • 0

0 0 0 ·· • 0 · «000 000 0 0 0 00 0 ♦ · · ·· · 0 0 0 0 0 0 0 0 000 000 000000 · · 0000 00 00 0000 00 00 řena 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 zatěžné 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 druhá jako volné ložisko. S výhodou je volné ložisko uspořádáno mezi pevným ložiskem a mezi působištěm pro zavádění zátěžné síly.

Jé 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 zavedením momentu pro ti 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 za řízení. Také přitom se uskutečňuje automatické přizpůsobení.

Pro proměnlivé nastavení ložisek mohou být upraveny mechanické, elektrické nebo fluidem ovladatelné prostřed• ·

- 7 ky. 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 zná zorněna výchozí situace podle obr. 1, ve které však zátěžné síly zabírají vně pevného podkladu. Na obr. 3 je znázor něna výchozí situace, u které zátěžné síly zabírají ještě dále navenek.

Na obr. 4 je znázorněno příkladu provedení.

základní zařízení v prvním

Na obr ní zařízení je znázorněn další základní příklad provede

Na obr.

Na obr. stavitelným je znázorněno poněkud rozdílné provedení.

je znázorněn další příklad provedení s na Jožiskem.

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

• ·

- 8 na takové zátěžNa obr. 9 je znázorněno použití vynálezu né situaci.

Na jako na	obr. obr.	10 je 6.	znázorněno	principiáln
Na	obr.	11 je	znázorněna	možnost kon

dání jedné strany hřídele nebo nápravy v í schéma obdobné strukčního uspořáoblasti uložení.

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

Pří_provedení_vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn tuhý podklad X, na kterém dosedá svou vlastní hmotností nosník 2, vytvořený jako válec. Nosník 2 je přídavně ke své hmotnosti přitlačován zátěžnými silami 3 a 4 na tuhý podklad K Protože zátěžné síly 3 a 4 působí na nosník 2 uvnitř tuhým podkladem vytvořené oblasti, je přímkový tlak mezi tuhým podkladem _1 a mezi nosníkem 2 po celé oblasti konstantní. V takovém případě nevzniká problém prúhybu nosníku 2.

Na obr. 2 je znázorněna obdobná situace jako na obr. 1, avšak zátěžné síly 3 a 4 zasahuií vně oblasti nosníku 2, která je podepřena tuhým podkladem L· V důsledku toho se nosník 2 prohne směrem vzhůru. Tento průhyb ještě narůstá, když zátěžné síly 3 a 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,

- 9 která byla dříve znázorněna na obr. 2 a obr. 3. Jako podstatný element je 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. a 1_, 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 a 4 jsou, jak je to znázorněno,přiváděny do působení na tuhé rámy 5, přičemž jsou zátěžné síly 3 a 4 zaváděny v axiálním přesazení vzhledem k podpěrám 6 a 7. Každá zátěžná síla 3, případně 4 vyvolává na podpěrách 6 a 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 a 4 se současně uskuteční automatické ovládání, čímž se odstraní nežádoucí průhyb nosníku 2. Jak ie to patrno z porovnání obr. 4 a obr. 5, vznikne zamýšlené působení nezávisle na té skutečnosti, zda zátěžné síly 3 a 4 jsou uvedeny do působení na odpovídající rám 5 uvnitř tuhého podkladu _1 nebo vně tuhého podkladu _!_·

Na obr. 6 je znázorněna více konstrukční varianta provedení. Odpovídající tuhý rám 5 zde současně vytváří skříň, která na každé straně obklopuje konec nosníku 2 ve tvaru hřídele. Podpěry 6 a 7 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 a 4 mohou zabírat v různých směrech působení. Směry funkčních čar zátěžných sil 3 a 4 závisí na odpovídajícím případě použití.

• 9

9

999· · · · · *· *

9 9 · · · · ·>9 999

999999 * ·

9999 99 99 9999 99 ·9

- 10 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 a J_ a k místu záběru zavádění zátěžných sil 3, případně 4. To mění rozdělení odpovídající zátěžné síly 3 nebo 4 z hlediska její velikosti působící na odpovídající podpěry 6 a 7. Jejich celkový 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 a 10. Na nosník 2 působí protažené břemeno 11, takže má bez využití vynálezu průhyb, jak je to patrno z obr. 8.

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

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. a 4 jsou uvedeny do působení na rámu 5 v axiálním odstupu vzhledem k podpěrám 6 a T_* φφφ • φ φ • φ ·

- 11 φ φ φ • ΦΦ· φ φ φφφ φφφφ φφ

Na obr. 11 je znázorněno konstrukční provedení levého konce zařízení podle obr. 6 a obr. 10. Zátěžná síla 2 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 hří dele ve tvaru Čepu, který není znázorněn a náleží k nosníku 2, vytvořenému ve tvaru hřídele. Ložiska podle podpěr 6 a 2 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 a T_ 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 podepřeno na podlaze, jak je to zakresleno. Prostřednictvím horních ložiskových elementů se přivádějí do působení zátěžné síly 3 a 4. Jako protilehlé síly působí stejně velké síly na spodní nosník 2. Tím se dosáhne toho, že je odstraněn průhyb obou nosníků 2.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob změny průhybu nosníku, například hřídele nebo nápravy, který je v oblasti svých obou konců podepřen vždy jednou dvojicí podpěr vytvořenou ze dvou podpěr, přičemž nosník v důsledku své hmotnosti a případně nanesení přídavných břemen a/nebo nanesení zátěžných sil projde do podpěr průhybem a do podpěr se zavede proti průhybu působící síla, vyznačující se tím, že z hmotnosti nosníku a případně z přídavných břemen a/nebo zátěžných sil odvozená proti průhybu působící síla se přímo zavede do podpěr.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zátěžná síla se zavede do obou podpěr s odstupem k podpěrám každé dvojice podpěr.
3. Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2 s nosníkem (2), který je v oblasti svých obou konců podepřen vždy na jedné dvojici podpěr (6, 7), vyznačující se tím, že v oblasti každého konce nosníku (2) je upraven vždy jeden tuhý rám (5), ve kterém je uložena vždy jedna dvojice podpěr (6, 7) a má vždy jedno působiště pro zavádění zátěžné síly (3, případně 4), případně jedno působiště pro zachycování z hmotnosti a případně z přídavných břemen a/nebo ze zátěžných sil (3, případně 4) vyplývající proti průhybu působící síly do podpěr (9, 10).
4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující Se tím, že působiště pro zavádění zátěžných sil (3, případně 4) je uspořádáno s axiálním odstupem od dvojice podpěr (6, 7).

• ·

- 13
5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznač u j i c í se t í ci , že pro uložení jako hřídel nebo náprava vytvořeného nosníku (2) je dvojice podpěr (6, 7) vytvořena jako dvě v odstupu upravená ložiska.
6. Zařízení podle jednoho z nároků 3 až 5, vyzná č u jící se tím, že axiální odstup mezi oběma podpěrami (6, 7) nebo ložisky každé dvojice podpěr (6, 7) je proměnlivě nastavitelný.
7. Zařízení podle nároky 6, vyznačující s ě tím, že jedna z obou podpěr (6, 7) nebo ložisek každé dvojice podpěr (6, 7) je vytvořena jako pevné ložisko a druhá jako volné ložisko.
8. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že působiště pro zavádění zátěžné síly (3, případně 4) na rámu (5) je axiálně proměnlivě nastavitelné.
9. Zařízení podle nároku 3 nebo 8, v y. z naču jící se tím, že také působiště pro zavádění zátěžné síly (3, případně 4) na rámu (5) je vytvořeno jako ložisko.
10. Zařízení podle jednoho z nároků 6 nebo 8, vyznačující se tím, že pro proměnlivé nastavení ložisek jsou upraveny mechanické, elektrické nebo fluidem ovladatelné prostředky.