RU2016833C1

RU2016833C1 - Device for uncoiling elongated materials

Info

Publication number: RU2016833C1
Authority: RU
Inventors: И.П. Дорофеев; Н.Г. Круглов; С.А. Дрочнев; А.М. Осадчий; С.М. Фартышев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has two disks mounted at an angle to each other, one such disk being a drive disk. EFFECT: enhanced reliability, expanded production capabilities of the device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, используемым для разматывания длинномерных материалов, и может быть использовано в процессе различного рода испытаний (например, скоростная безынерционная размотка бобин с проводом в стендовых условиях). Заводские стенды для размотки проводов, как правило, барабанного типа, т.е. провод наматывается на барабан, вращающийся с требуемой скоростью. The invention relates to devices used for unwinding long materials, and can be used in the process of various kinds of tests (for example, high-speed inertia-free unwinding of bobbins with a wire in bench conditions). Factory stands for unwinding wires, usually of a drum type, i.e. the wire is wound on a drum rotating at the required speed.

Следует отметить, что большая скорость не позволяет производить упорядоченную намотку на барабан, и это невыгодно по затратам труда, так как разматываемый провод в изделиях больше не используется. Кроме того, габариты стендов барабанного типа слишком велики, провод на барабане лохматится из-за воздействия на него центробежных сил вращения. Барабан, закрытый кожухом, забивается наматываемым на него проводом, а последующий съем большого количества провода с барабана очень трудоемкая операция. Все перечисленное выше приводит к частым обрывам особенно при скоростной размотке и, как следствие, ставится под сомнение качество намотки самой бобины, а технология намотки такого рода бобин трудоемка и дорога. При размотке безынерционных бобин на стенде с прижимным пружинным роликом неизбежно проскальзывание провода в месте его прижима, что приводит к быстрому износу ролика. Деформированный ролик - причина обрыва провода при размотке. It should be noted that the high speed does not allow an ordered winding on the drum, and this is disadvantageous in terms of labor costs, since the unwinding wire is no longer used in the products. In addition, the dimensions of the drum-type stands are too large, the wire on the drum is shagged due to the influence of centrifugal rotation forces on it. The drum, covered by a casing, is clogged by a wire being wound around it, and the subsequent removal of a large amount of wire from the drum is a very time-consuming operation. All of the above leads to frequent breaks, especially during high-speed unwinding and, as a result, the quality of winding of the bobbin itself is called into question, and the technology of winding such bobbins is laborious and expensive. When unwinding inertia-free bobbins on a stand with a pressure spring roller, slipping of the wire is inevitable in the place of its pressure, which leads to rapid wear of the roller. A deformed roller is the cause of wire breakage during unwinding.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее два соединенных универсальным шарниром диска, где опорный стакан одного из них подпружинен, что дает возможность менять ширину ручья и угол охвата троса. Зажатый дисками трос является приводом для вращения блока. The closest in technical essence to the invention is a device containing two connected by a universal hinge disk, where the support cup of one of them is spring-loaded, which makes it possible to change the width of the stream and the angle of coverage of the cable. A cable clamped by disks is a drive for block rotation.

За прототип предлагаемого устройства принято устройство, содержащее два диска, установленных под углом друг к другу, один из которых - ведущий соединен с другим цилиндрическим поводком, образующих между собой рабочую ширину ручья, и имеющее средство для регулирования их положения за счет усилия прижима их между собой (патент США N 2150882, кл. В 65 Н 51/06, 1938). The prototype of the proposed device is a device containing two disks mounted at an angle to each other, one of which is the lead connected to another cylindrical leash, forming a working width of the stream between them, and having means for adjusting their position due to the force of pressing them together (U.S. Patent No. 2,150,882, class B 65 H 51/06, 1938).

Однако оба описанных устройства имеют узкую техническую направленность и применяются в определенных механизмах и машинах для достижения конкретной цели. However, both described devices have a narrow technical focus and are used in certain mechanisms and machines to achieve a specific goal.

В предлагаемом устройстве исключены нежелательные моменты, присущие конструкциям прототипов. The proposed device eliminates undesirable moments inherent in the designs of the prototypes.

В частности, в предлагаемом устройстве не должно быть проскальзывания одного диска относительно другого. Примененное в прототипе соединение дисков ролика посредством универсального шарнира не обеспечивает равномерности вращения дисков, т.е. мгновенное передаточное отношение между валами дисков i≠1 при α ≠ 0, что приводит к проскальзыванию дисков за период одного оборота. Следовательно, в предлагаемом устройстве универсальный шарнир необходимо заменить обычными поводками, что значительно упрощает конструкцию, и при определенных малых углах α перекоса осей вращения дисков мгновенное передаточное отношение i = 1, т.е. проскальзывание дисков друг относительно друга при вращении отсутствует, а этом исключает обрывы провода на самом устройстве. Кинематика универсального шарнира и поводков дана в литературе. In particular, in the proposed device should not be slipping one disk relative to another. Used in the prototype, the connection of the roller disks by means of a universal joint does not ensure uniform rotation of the disks, i.e. instantaneous gear ratio between the shafts of the disks i ≠ 1 at α ≠ 0, which leads to slippage of the disks during the period of one revolution. Therefore, in the proposed device, the universal joint must be replaced with conventional leads, which greatly simplifies the design, and for certain small angles α of the skew axis of rotation of the disks, the instantaneous gear ratio i = 1, i.e. there is no slipping of the disks relative to each other during rotation, and this eliminates wire breaks on the device itself. The kinematics of the universal joint and leashes are given in the literature.

Известные решения, описанные в патенте США, нашли применение в текстильной промышленности при перемотке нитей со скручиванием их в единую нить. При этом нити входят на ролик, делают полный оборот вокруг ролика (иначе не будет скручивания) и выходят из ролика единой нитью. Таким образом, вход и выход нитей пересекаются. Для текстильных нитей, жесткость которых в диаметральном направлении и упругость при изгибе на 2-4 порядка меньше жесткости и упругости провода, учитывая небольшие окружные скорости вращения ролика (спаренных дисков), полный оборот нити вокруг ролика допустим и необходим именно при упругой фиксации дисков друг относительно друга, так как в точке пересечения входных и выходных нитей мягкое трение нитей друг о друга. Known solutions described in the US patent, have found application in the textile industry when rewinding threads with twisting them into a single thread. In this case, the threads enter the roller, make a complete revolution around the roller (otherwise there will be no twisting) and exit the roller as a single thread. Thus, the input and output of the threads intersect. For textile yarns, the stiffness of which in the diametrical direction and the bending elasticity is 2-4 orders of magnitude lower than the stiffness and elasticity of the wire, given the small circumferential speeds of rotation of the roller (paired disks), a complete revolution of the thread around the roller is permissible and is necessary precisely when the elastic fixation of the disks relative to each other each other, since at the intersection of the input and output threads the soft friction of the threads against each other.

В предлагаемом устройстве пересечение входа и выхода провода недопустимо, так как жесткое трение в точке пересечения неизбежно, а это приведет к обрыву как раз в точке пересечения, где происходит наложение участков провода друг на друга, ширина ручья в этом месте увеличивается, упругий элемент сдавливает провод по сечению, что приводит к нарушению изоляции, рывкам в натяжении провода, проскальзыванию, - это приводит к обрыву. Кроме того, после полного оборота провода вокруг ролика на выходе у провода резко проявляется тенденция к закрутке вокруг ролика, с которой на больших скоростях бороться почти невозможно. Ставились направляющие, отбойники и так далее, все очень быстро забивается размотанным проводом, - велика скорость размотки. Витки провода, выматывающиеся из бобины, благодаря упругости провода на выходе ролика стараются сохранить свое устойчивое состояние (так как лежали в бобине). Это приводит к заполнению пространства вокруг ролика виткообразной массой размотанного провода. Следить за устройством становится невозможно. В случае обрыва абсолютно неясно, где он произошел. In the proposed device, the intersection of the input and output of the wire is unacceptable, since hard friction at the intersection is inevitable, and this will lead to a break just at the intersection where the sections of the wire are superimposed on each other, the width of the stream increases at this point, the elastic element compresses the wire cross-section, which leads to a violation of insulation, jerking in the tension of the wire, slippage - this leads to a break. In addition, after a complete revolution of the wire around the roller at the outlet, the tendency to twist around the roller sharply manifests itself, which is almost impossible to fight at high speeds. Guides, chippers and so on were set up, everything is very quickly clogged with an unwound wire - the unwinding speed is high. The turns of wire being wound from the bobbin, due to the elasticity of the wire at the output of the roller, try to maintain their stable state (as they were in the bobbin). This leads to filling the space around the roller with a coil-like mass of unwound wire. It becomes impossible to monitor the device. In the event of a cliff, it is completely unclear where it occurred.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения регулирования положения рабочей дуги ручья вдоль образующей дисков. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by providing regulation of the position of the working arc of the stream along the generatrix of the disks.

Это достигается тем, что положение дуги контакта ДД (фиг.1,2) в плоскости вращения ББ можно менять поворотом стакана 5 по или против часовой стрелки относительно корпуса 7. Для этого на опорном фланце стакана 5 выполнены пазы 10. В предлагаемом устройстве авторы пошли по пути уменьшения длины контакта провода с роликом, т.е. контакта по

ДД, где сечение провода должно быть больше фиксированной ширины ручья, которая регулируется осевым перемещением стакана 6 и подбором шайб 11 для провода определенного сечения. Опытным путем установлено, что для данного случая оптимальная длина

ДД зажима провода ≈ 1/4 длины внутренней окружности ручья ролика.

ДД может быть и меньше 1/4 длины внутренней окружности ручья, но тогда в большей степени проявляется тенденция к сбросу провода с ролика из-за центробежных сил на колесе, действующих на провод при размотке на больших скоростях.This is achieved by the fact that the position of the contact arc DD (Fig.1,2) in the plane of rotation of the BB can be changed by turning the glass 5 clockwise or counterclockwise relative to the housing 7. For this, the grooves on the support flange of the glass 5 are made 10. In the proposed device, the authors went by reducing the length of the contact of the wire with the roller, i.e. contact by

DD, where the cross section of the wire should be greater than the fixed width of the stream, which is regulated by the axial movement of the glass 6 and the selection of washers 11 for a wire of a certain section. It has been experimentally established that for this case the optimal length

DD wire clamp ≈ 1/4 of the inner circumference of the creek of the roller.

DD may be less than 1/4 of the length of the inner circumference of the stream, but then there is a greater tendency to drop the wire from the roller due to centrifugal forces on the wheel acting on the wire when unwinding at high speeds.

Следует отметить, что размотка одной бобины может производиться на разных скоростях, причем в течение размотки ее скорость может меняться несколько раз с малой на большую, и наоборот. Кратность изменения скорости может быть до 5 раз. Особенно тяжелый режим при сбросе скорости. В общем случае натяжение провода при подходе к размоточному устройству. It should be noted that one reel can be unwound at different speeds, and during the unwinding process its speed can change several times from small to large, and vice versa. The rate of change of speed can be up to 5 times. Especially difficult mode when resetting speed. In general, the tension of the wire when approaching the unwinding device.

T₁= T_отр.+

1+0.66·C_τ·R·d

,, где Т_отр. - усилие обрыва витка;
U_о - скорость размотки;
R - радиус текущего витка;
Z - длина бобины;
d - диаметр провода;
C_τ - коэффициент касательного сопротивления витка,
C _τ = (0,05 - 0,12);
ρ - линейная плотность провода;
ρ _ж - плотность среды (воздух, вода).T ₁ = T _neg. +

1 + 0.66 · C _τ · R · d

, where T _neg. - force break the coil;
U _about - unwinding speed;
R is the radius of the current turn;
Z is the length of the reel;
d is the diameter of the wire;
C _τ is the coefficient of tangential resistance of a turn,
C _τ = (0.05 - 0.12);
ρ is the linear density of the wire;
ρ _W - density of the medium (air, water).

Из формулы видно, что натяжение провода T₁

U_o ² (т.е. пропорционально квадрату скорости). Причем

(1+...)≫ T_отр. При переходе с большей скорости на малую происходит заброс провода на колесо из-за большого усилия натяжения. Следует отметить, что в данном случае не исключена установка устройства в жидкой среде (например, вода), что еще более усложняет работу устройства.The formula shows that the tension of the wire T ₁

U _o ² (i.e., proportional to the square of the speed). Moreover

(1 + ...) ≫ T _neg. When switching from high speed to low speed, the wire is thrown onto the wheel due to the large tension force. It should be noted that in this case, it is possible to install the device in a liquid medium (for example, water), which further complicates the operation of the device.

На фиг.1 и 2 изображено предлагаемое устройство. Figure 1 and 2 shows the proposed device.

Диски 1 и 2, посаженные на валы 4 и 3 соответственно, вращаются в подшипниках, посаженных в расточки стаканов 6 и 5. Стаканы крепятся к корпусу 7 своими опорными фланцами по плоскостям В-В и Г-Г. При этом расточка под подшипники стакана 5 выполнена с отклонением от перпендикулярности на < α по отношению к плоскости В-В опорного фланца, а аналогичная расточка стакана 6 перпендикулярна плоскости Г-Г опорного фланца. Таким образом, оси вращения дисков 1 и 2 пересекаются под определенным малым углом α в точке 0, лежащей между дисками, точнее между плоскостями вращения А-А и Б-Б. Диски 1 и 2 соединены цилиндрическими поводками 8, принадлежащими ведущему диску 1, а пазы 9 - ведомому диску 2. Таким образом, соединенные поводками диски 1 и 2 образуют ролик-блок с ручьем переменного сечения (между А-А и Б-Б), при этом (фиг.2) на дуге ДД ширина ручья S меньше d (сечения провода). Disks 1 and 2, mounted on shafts 4 and 3, respectively, rotate in bearings, mounted in bores of glasses 6 and 5. The glasses are attached to the housing 7 with their support flanges along the planes B-B and G-D. In this case, the bore for the bearings of the cup 5 is made with a deviation from perpendicularity by <α with respect to the plane BB of the support flange, and a similar bore of the cup 6 is perpendicular to the plane GG of the support flange. Thus, the rotation axes of the disks 1 and 2 intersect at a certain small angle α at the point 0 lying between the disks, more precisely between the rotation planes A-A and B-B. The disks 1 and 2 are connected by cylindrical leads 8 belonging to the master disk 1, and the slots 9 to the driven disk 2. Thus, the disks 1 and 2 connected by the leads form a roller block with a stream of variable cross section (between A-A and B-B), while (Fig.2) on the arc DD the width of the stream S is less than d (wire cross-section).

На остальной части окружности ролика S > d, поэтому провод там не удерживается. Следовательно, вход провода на ролик и выход с него направлен по траектории

ДД. Ширина ручья ролика в случае необходимости регулируется подбором прокладок (шайб) 11, а положение

ДД в плоскости вращения А-А регулируется поворотом (по или против часовой стрелки) стакана 5 с косой расточкой относительно корпуса благодаря пазам 10, выполненным на опорном фланце стакана 5.On the rest of the circumference of the roller S> d, therefore, the wire is not held there. Therefore, the input of the wire to the roller and the output from it is directed along the path

DD The width of the creek of the roller, if necessary, is regulated by the selection of gaskets (washers) 11, and the position

DD in the plane of rotation AA is regulated by turning (clockwise or counterclockwise) the glass 5 with an oblique bore relative to the housing due to the grooves 10 made on the support flange of the glass 5.

Работа устройства заключается в следующем. The operation of the device is as follows.

Из разматываемой бобины провод заводится на ролик устройства (как показано на фиг. 2) вращением ролика против часовой стрелки по траектории

ДД. На дуге ДД S < d, т.е. провод зажимается роликом. Выход провода с ролика возможен в любую емкость (ящик, бочка и т.д.). После заправки провода к валу 4 ведущего диска 1 прикладывается крутящий момент М_кр. Провод, зажатый ручьем ролика, перемещается по

ДД вместе с роликом непрерывно с необходимой скоростью и без проскальзывания. Если при этом разматываемая бобина имеет качественную намотку, то обрывы исключены, так как не проскальзывания провода относительно дисков и жесткого трения участков провода друг от друга, как в случае, если провод делает полный оборот вокруг ролика. Таким образом на устройстве можно разматывать бобины любой длины. Вероятность обрывов зависит только от качества намотки испытуемой бобины.From the unwinding reel, the wire is led onto the device’s roller (as shown in Fig. 2) by rotating the roller counterclockwise along the path

DD On the arc of the DD, S <d, i.e. the wire is clamped by a roller. The output of the wire from the roller is possible in any capacity (box, barrel, etc.). After refueling the wire, a torque M _{cr is} applied to the shaft 4 of the drive disk 1. The wire, clamped by the creek of the roller, moves along

DD together with the roller continuously with the required speed and without slipping. If at the same time the unwinding reel has high-quality winding, breaks are excluded, since there is no slipping of the wire relative to the disks and hard friction of the wire sections from each other, as in the case when the wire makes a complete revolution around the roller. Thus on the device you can unwind bobbins of any length. The probability of clipping depends only on the quality of winding of the tested bobbin.

В отличие от известных устройств конструкция предлагаемого существенно упростилась, а технологические возможности значительно расширились, а именно
универсальный шарнир, сложный в изготовлении, заменен поводками;
в известных устройствах скорость размотки в значительной мере зависела от габаритов приводных роликов;
полностью исключено проскальзывание провода относительно приводных роликов, т.е. деформация провода и, как следствие, обрывы;
провод не делает оборота вокруг ролика, а движется по оптимальной дуге, положение которой может регулироваться в плоскости вращения ролика с помощью стакана, смонтированного с возможностью поворота вокруг его оси и фиксации его заданного положения.Unlike the known devices, the design of the proposed device has been significantly simplified, and technological capabilities have expanded significantly, namely
universal joint, difficult to manufacture, replaced by leashes;
in known devices, the unwinding speed is largely dependent on the dimensions of the drive rollers;
slipping of the wire relative to the drive rollers, i.e. deformation of the wire and, as a result, breaks;
the wire does not make a revolution around the roller, but moves along an optimal arc, the position of which can be adjusted in the plane of rotation of the roller with the help of a glass mounted with the possibility of rotation around its axis and fixing its predetermined position.

Предлагаемое устройство проверено в работе с отличными результатами. The proposed device is tested in work with excellent results.

Claims

DEVICE FOR UNLOADING LONG-DIMENSIONAL MATERIAL, comprising a roller of a block with a creek of variable cross section, formed by a pair of disks, one of which is mounted in the housing on the drive shaft by means of a cup and a bearing support, and the axis of the other is pivotally mounted at an angle relative to the drive shaft, while the first disk is mounted with the ability to control the distance between the disks, and the disks are interconnected by a cylindrical drive on the drive disk and a slot on the other, characterized in that, in order to expand the technological FIR capabilities by providing regulation of the working positions along the arc stream generator drives, it additionally has a glass for mounting the second drive axis in the housing, wherein the cup is mounted rotatably about its axis and fixation its predetermined position.