Канатовьющая машина

Канатовьющая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Реслублнк

«п846622 (61) Дополнительное к авт. сеид ву— (22) Заявлено 2Ь1079 (21) 2831876/28-,27 с присоединением эаявки ¹(51) М. Кл.з

0 07 В 3/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (23) ПриоритетОпубликовано 150781. Бюллетень № 26 (53) УДК 621. 778. .24(088.8) Дата опубликования описания 150 7.81

Г. П. Ксюнин, М. Н. Хальфин, Г. Н. Катаев, . A Ыфйфрв;--,, )

Б.Ф. Иванов, В.И. Федоров, В.И. Царюк и 5.,Ц. Яамаев" (72) Авторы изобретения (",, i !

Новочеркасский ордена Трудового КрасногоЗадмени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе -----, (71) Заявитель (54) КАНАТОВЬЮЩАЯ МАШИНА

Изобретение относится к производству канатов и может быть использовано в технологическом процессе про- изводства канатов на этапе свивки.

Известна канатовьющая машина, в которой регулирование натяжения прядей осуществляется с помощью фрикционного ленточного тормоза, изменяющего Величину тормозного момента катушки. Зажатие или отпускание лент тормозов происходит реверсивными электроприводами, получающими релейное управление от электронного регулятора. В качестве информационного параметра о натяжении прядей принят изгибающий момент на пальцах катушек, а чувствительными элементами являются тензосопротивления, установленные на указанных пальцах. Каналом передачи информации о натяжении прядей служит подвижный токосъамник. Электронный регулятор содержит балансные измерительные мосты сопротивлений по числу прядей, коммутирующее распределительное устройство, подключающее балансные мосты сопротивлений поочередно на время контроля и регулирования натяжения пряди относительно заданного vpoBHR фазочувствительный усилитель, усилитель мощности, сглаживающий фильтр и выходной силовой трансформатор. Кроме того, канатовькщая машина снабжена релейным контуром, выполняющим функции защиты от недопустимых перегрузок в натяжении прядей. Действие этого контура направлено на экстренное отключение канатовьющей машины и включение тормозной системы последней $Q .

Недостатками этой машины являются: сложность настройки и перестройки схемы регулирования, которая заключается в поочередной и независимой тарировке тензосопротивлений и балансировке измерительных мостовых схем. Указанный недостаток снижает производительность канатовькщей машины; низкая точность регилировки натяжения прядей, так как настройка одинакового натяжения в каждом канале выполняется обслуживающим персоналом вручную и независимо от физико-механических свойств каждой пряди. Указанный недостаток снижает качество свиваемого каната; известно, что тензосопротивления обладают дрейфом после начальной настройки их соединений в мостовые схемы, требуют постоянной тарировочной проверки и в условиях вибраций работают

846622 крайне ненадежно и неудовлетворительно. Эти особенности тенэосопротивлений требуют постоянную автоматическую коррекцию их параметров по начальным условиям. В машине же указанной коррекции нет, а принцип работы ее основан на периодическом подключении одной из мостовых схем к электронному регулятору, в то время когда остальные измерительные цепи не несут полезной информации. Эти цепи работают в холостом режиме без наличия обратной связи в контурах.регулирования (реверсивные электроприводы их отключены ). В таких условиях дестабилизация натяжения одной из прядей каната локализована только в моменты времени, соответствующие времени включения коммутирующим распределительным устройством, именно, дестабилизируемой пряди. Следовательно, пока происходит процесс обработки заданного натяжения в одной пряди, натяжения остальных прядей остаются безконтрольны и неуправляемы, что может привести к снижению качества свиваемого каната. Низкая точность регулировки одинакового натяжения прядей обусловлена также наличием вращающегося токосъема в тензоизмерительных цепях и наличием ленточных фрикционных тормозов в системе напряжения каждой пряди свиваемого каната. Здесь прядь каната под действием натяжения ведет себя как струна, имеющая поперечные высокочастотные вибрации. Указанные вибрации передаются на рабочую часть фрикционных ленточных тормозов, вызывая их проскальзывание, а следовательно и динамическую неточность и неодинаковость заданного натяжения прядей. Аналогичные процессы электрического характера возникают и в подвижном вращающемся токосъеме, которые являются входными воздействиями высокочувствительного электронного регулятора. Последний, в конечном итоге, создает неодинаковые и неточные тормозные усилия на ленточные фрикционные тормоза.

В соответствии с привденными выше недостатками данная машина не позволяет получить точное и одинако вое регулирование натяжения прядей, снижает производительность и качество изготовленного каната.

Известна также канатовьющая машина, которая обеспечивает регулирование натяжения прядей каната. В этой машине применены устройства автоматического натяжения каждой пряди, содержащие тормоза (также фрикционного ленточного типа ), магнитоиндукционные датчики регулирования и контроля, подвижной токосъем и электронный регулятор, управляющий через контакторы реверсивными двигателями. Валы двигателей приводят

6S сигнала обратной связи в зависимости от совокупности возмущающих воздействий, имеющих в большинстве случаев нестационарный случайный характер. Поэтому на ленточных фрикционных тормозах появляются неодинаковые и неточные относительно заданных значений тормозные усилия. Результат низкая точность и неравномерность формирования натяжения на прядях каната, приводящие к снижению качества свиваемого каната.

Кроме того, недостатком является несовершенство механической передачи информации о натяжении прядей каната через подвижные токосъемы, в которых эта информация может засоряться различными помехами. Следовательно, могут возникать и неточности в определении максимальных нагрузок при во вращение механические передачи, которые сообщают зарядным катушкам через ленточные тормоза фрикционного типа заданный тормозной момент.

Таким образом обеспечивается заданное тормозное усилие, которое устанавливается в электронном блоке задатчиком управления. Принцип работы указанного устройства основан на функционировании следящих замкнутых контуров с использованием в качестве измерительных элементов — датчиков магнитоиндукционного типа, выполняющих отрицательную обратную связь по положению опорных роликов на несущем диске, причем положение опорных роликов в радиальных направлениях на несущем диске пропорционально натяжению прядей каната. Здесь использован принцип косвенного измерения натяжения прядей, так как учитываются си20 ловые свойства пружин (жесткость пружин ) при их деформации (.23 .

Однако, данное устройство также нуждается в тарировке и настройке, которая уже зависит от свойств пружин, g5 подверженных своим дестабилизирующим (возмущающим ) факторам. K числу этих факторбв следует отнести неодинаковые физико-механические свойства пружин (жесткостъ, перемещение, диаметры проволок и пружин, разбег проч-. ностных характеристик пружины), температурный режим работы пружин, способы и технология изготовления пружин и т.д.

Кроме того, данная конструкция нуждается в точной идентичной настройке и перестройке каждого из электронных блоков.

Низкая точность регулировки натяжения прядей усилена введением в ка40 честве чувствительного воздействия перемещений сердечников датчиков регулирования. Указанные сердечники, связанные кинематически с натянутой прядью каната и демпфированные с дру45 гой стороны пружинами, обеспечивают динамический колебательный процесс

846622

При свивке каната 24 ротор 1 приводится во вращение через редуктор 5 от электропривода 4. Под действием технологического натяжения с зарядных катушек 3, установленных на подшипниковых опорах 2, в роторе 1 сматы- ваются пряди 23, свиваеьие в плашках

25 в канат 24. Валы зарядных катушек 3 приводят вс вращение через мультипликаторы 7 валы гидронасосов

8. Так как скорость вращения ротора

1 низка, то применение мультипликаторов 7 позволяет увеличить скорость вращения валов гидронасосов 8. Увеличение скорости вращения гидронасосов 8 радиально-поршневого типа, работающих на общую напорную магистраль 11, позволяет получить высокую частоту пульсаций давления, которая по сравнению с низкими частотами пульсаций, более эффективно с высоким быстродействием сглаживается гидроаккумулятором 12.

Технологическое натяжение прядей

23 зависит от большого числа внешних и внутренних факторов, определяемых диаметрами намоток прядей 23 на зарядных катушках 3 (указанные диаметры могут быть разные, так как в технологическом процессе длины заряжаемых прядей 23 в зарядные катушки 3 не одинаковы ); весом прядей 23, весом зарядных катушек .3 и направлениями вектора их центробежных сил (так при вращении ротора 1 в верхней точке круга вращения центробежные силы компенсируют силы веса, а в нижней точке круга суммируются с силами веса, в промежуточных же точках вертикальная составляющая центробежных сил изменяется по закону синуса ), свивке каната в его прядях. Здесь защита от недопустимых перегрузок в прядях каната срабатывает ложно или загрублена. Поэтому качество защиты от недопустимых нагрузок в прядях каната низкое.

Цель изобретения — повышение производительности и качества изготовления каната и повышение качества защиты от недопустимых перегрузок в прядях каната.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования натяжения свиваемых прядей выполнено в виде параллельно соединенных между собой гидронасосов, мультипликаторов, посредством каждого их которых один из гидронасосов связан с соответствующей зарядной катушкой гидроаккумулятора, установленного в общей напорной.магистрали гидронасосов, параллельно смонтированных в этой магист- 2О рали регулируемого дросселя и перепускного клапана с контактом и моночастотного радиоканала связи, включающего элемент питания и связанные с ним через контакт перепускного 25 клапана передатчик и приемник, . взаимодействующий с системой экстренного торможения привода ротора.

На чертеже представлена функциональная схема механической, гидравлической, электрической и электронной частей канатовьющей машины.

Канатовьющая машина состоит из ротора 1, на котором установлены в подшипниковых опорах 2 зарядные катушки 3. Ротор 1 приводится во вращение от электропривода 4 через редуктор .5. Электропривод 4 оснащен системой электронного торможения 6.

В нее входят коммутирующая аппаратура питания двигателя электропрувода 40

4, электромагнитные тормозные устройства и элементы управления коммутирующей аппаратурой и тормозным устройством. Валы зарядных катушек 3 приводят во вращение через мультипликаторы 7 гидронасосы 8. В конкретной реализации приняты гидронасосы радиально-поршневого типа, которые с точ-. ки зрения динамики работы канатовьющей машины предпочтительнее по сравнению с применением других типов гидронасосов. Так, радиально-поршневые гидронасосы обладают малыми пульсациями при малых оборотах ротора и имеют высокое давление. масла. Все гидронасосы 8 соединены между собой параллельно. В общем всасывающем патрубке 9 гидронасосов 8 установлен гидравлический фильтр 10, а к общей напорной магистрали 11 подсоединен гидроаккумулятор 12. Общая напорная 4О магистраль 11 соединяется со сливным патрубком 13 через включенные параллельно регулируемый дроссель 14 и перепускной клапан 15 типа "гидравли" ческое реле". В перепускном клапане $5

15 конструктивно совмещены.сам клапан — реле 16 с контактом 17. На роторе 1 жестко установлен маслобак

18. Он вращается вместе с ротором 1.

Конструктивно напорные патрубки 19 гидронасосов 8 имеют одинаковые гидравлические сопротивления. Радиоканал связи состоит из элемента питания 20, передатчика 21 и приемника 22. Напряжение от элемента питания 20 подается на передатчик 21 контактом 17, который механически связан со штоком клапана — реле 16. Все элементы гидросистемы: передатчик 21 и элемент питания 20 установлены на роторе 1. Число зарядных катушек 3 соответствует числу прядей 23 свиваемого каната 24. Свивка прядей 23 в канат

24 осуществляется в плашках 25. Пряди 23, сматываемые с зарядных катушек

3, проходят в отверстия распределительного шаблона 26, установленного жестко на валу ротора 1.

Процесс свивки каната 24 с регулированием одинакового натяжения его прядей 23 происходит следукщим образом.

846622

Так, если на одной из прядей 23 увеличивается, (или уменьшается ) технологическое натяжение, то увели-, чивается (или уменьшается ) на валу соответствующей зарядйой катушки 3 момент сопротивления. Соответственно в гидросистеме происходят изменения давлений, пропорциональные изменениям моментов. Так как заданное давление в общей напорной магистрали 11 постоянно, то в напорном патрубке

19, соответствующего гидронасоса 8 создается дифференциальное (разностное ) давление (подпор), направленное в сторону растормаживания (илИ затормаживания) вращения вала Щ гидронасоса 8 дестабилизированной пряди .23 и обеспечивающее через мультипликатор 7 компенсацию момента сопротивления соответствующей з арядной катушки 3 до заданного и постоян- g$ различными диссипативными силами узлов трения, существующими весовыми дебалансами, несимметрией расположения зарядных катушек 3 в роторе 1 и так далее. Таким образом, технологическое натяжение каждой из пРядей

23 различно. Но для получения качественного каната 24 необходимо, чтобы в момент свивки в плашках 25 натяжения всех прядей 23 были равны между собой и равны заданной по технологии изготовления каната 24 постоянной величине.

В канатовьющей машине равенство натяжений прядей достигается равенст. вом статических и динамических тормозных моментов на каждой зарядной катушке 3. Тормозной момент есть сумма моментов, действующих от технологического натяжения пряди 23 и

Момента компенсации(уравновешивания), приложенного к валу зарядной ка- 20 тушки 3 со стороны гидронасора 8. Здесь любые изменения технологического натяжения прядей

23 приводят к изменению момента компенсации таким образом, что суммар- д ный тормозной момент на всех зарядных катушках 3 один и тот. же и равен постоянной, заданной величине. Давление масла в общей напорной магистрали 11 гидронасосов 8 пропорционально тормозному моменту на зарядных катушках 3. Настройка или перестройка давления в общей напорной магистрали 11, а следовательно и тормозного момента на зарядных катушках 3 и натяжения прядей 23 на заданную величину осуществляется регулируемым дросселем 14. Настройка натяжения прядей 23 производится регулируемым дросселем 14 перед началом свивки каната 24 постановкой 40 рукоятки этого дросселя 14 на.маркированное в тоннах сйлы давления и в процессе работы канатовьющей машины перестройки не требует.

4 ного по величине тормозного момента.

Такие циклы управления, направленные на стабилизацию тормозных моментов во всех зарядных катушках 3, выполняются автоматически, с высоким быстродействием, равным скорости протекания гидродинамических процессов в гидросистемах, которая, как известно, приближается к скорости звука в жидкой (масляной ) среде. Функционально гидромеханическая система канатовьющей машины составляет быстродей- ствующий замкнутый контур регулирования, работающий по отклонению с высокочувствительной по давлению отрицательной обратной связью.

Для достижения высокой точности стабилизации тормозных моментов на зарядных катушках 3 в динамических режимах гидрокоммуникации всех гидронасосов 8, последние имеют идентичные характеристики. Поэтому для всех гидронасосов 8 один сливной патрубоК 13, общий всасывающий патрубок

9 с гидравлическим фильтром 10 и напорные патрубки 19 гидронасосов 8 имеют одинаковые гидравлические сопротивления. Пульсации давления масла в общей напорной магистрали

11, вызванные режимом работы канатовьющей машины и динамическими характеристиками гидронасосов 8, сглаживаются гидроаккумулятором 12. Иаслобак

18 и вся гидросистема устанавливаются на роторе 1 и вращаются вместе с ним, при этом соблюдается в гидросистеме избыточное давление, обеспечивающее неразрывность всех потоков масла. Поперечные колебания участков прядей 23 между ротором 1 и планками

25 гасятся в шаблоне 26, через отверстия которого проходят пряди 23.

В случаях аварийного режима работы канатовьющей машины, когда наступают недопустимые перегрузки в прядях 23, превышающие заданный тормозной момент, давление в общей напорной магистрали 11 увеличивается до срабатывания перепускного клапана 15.

Клапан — реле 16 соединяет общую ,напорную магистраль 11 со сливным патрубком 13, давление масла в напорных патрубках 19 падает до давления в маслобаке 18 и тем самим тормозные моменты со всех зарядных катушек

3 снимаются. Одновременно замыкается контакт 17 и подается напряжение с элемента hm ания 20 на передатчик

21 ° Передатчик 21 начинает генерировать в эфир моночастотный сигнал, который принимает антенна приемника

22. Приемник 22, получив сигнал аварии, включает и заблокировывает элементы управления торможением электропривода 4. Система экстренного торМожения 6 начинает работать.

Здесь коммутирунщая аппаратура отклю- "

846622

10 чает напряжение питания электропривода 4 и включает электромагнитное тормоз ное устройство. Одновремен но, подаются звуковой и световой сигналы аварийной работы канатовьющей машины, и происходит процесс аварийного торможения до полной остановки ротора 1. После ликвидации аварии обслуживающим персоналом деблокируе ся элемент управления торможения электропривода 4 и осуществляется пуск в работу канатовьющей машины.

Таким образом, применение в качестве защиты канатовьющей машины от аварийных режимов работы моночастотного Радиоканала связи позволяет избежать (по сравнению с примененным на прототипе механическим каналом передачи информации ) ложные срабатывания ее или аварийные перегрузки в прядях 23 свиваемогo каната 24.

Поэтому качество защиты от недопус- 29 тимых перегрузок в прядях каната повышается.

Предлагаемая канатовьющая машина настраивается на заданное натяжение прядей 23 изменением положения ру- р коятки регулируемого дросселя 14, и не требует перестройки в процессе ее эксплуатации. Указанное преимущество позволяет исключить частые остановки канатовьющей машины в целях регулировки начального натЬЖения прядей и контроля работы механизмов натяжения, и тем самым чистое машинное время производства каната увеличивается.

Использование изобретения позволяет существенно повысить надежность канатовьющих машин, повысить их производительность, а также увеличивает стойкость и долговечность свиваемых канатов.

Расчет экономической эффективности от внедрения изобретения показывает, что годовой экономический эффект составлят свыше 70 тысяч руб.

Формула изобретения (Канатовьющая машина, содержащая приводной вращающийся ротор, несущий зарядные катушки со свиваемыми в канат прядями, жестко связанный с ротором распределительный шаблон, плашки, устройство для регулирования натяжения свиваемых прядей и систему торможения провода ротора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения производительности и повышения качества канатов, устройство для регулирования натяжения свиваемых прядей выполнено в виде параллельно соединенных между .собой гидронасосов, мультипликаторов, посредством каждого из. которых один из гидронасосов связан с сооТ ветствующей 3арядной катушкой, гидроаккумулятора, установленного в общей напорной магистрали гидронасосов, параллельно смонтированных в этой магистрали регулируемого дросселя и перепускного клапана с контактом и моночастотного радиоканала связи, включающего элемент питания и связанные с ним через контакт перепускного клапана передатчик и приемник, взаимодействующий с системой торможения привода ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 222266443377, кл. 0 07 В 3/06, 27.02.67.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 545715, кл. C 07 В 3/06, 03.12.71.

846622

В 7

Составитель И. Хоптяная

Редактор Н. Горват Техред A. Ач Корректор Е. Рошко

Заказ 5387/39 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4