3.5. Регулирующие устройства разрыхлительно-трепальных машин. Конструкция и расчет педального регулятора

Из практики хлопкопрядильного производства известно, что от неравномерности холстов, получаемых на разрыхлительно-трепальных агрегатах, в большой степени зависит неравномерность вырабатываемой пряжи. Отсюда следует, что на первых стадиях механической обработки волокнистого материала необходимо обеспечить получение равномерного исходного продукта.

С этой целью разрыхлительно-трепальные машины оснащаются регулирующими устройствами. В существующих конструкциях разрыхлительно-трепальных машин имеется ряд устройств, которые дают возможность поддерживать постоянство массы потока волокнистого материала по всему сечению агрегата, что способствует получению достаточно равномерного холста. К такого рода регулирующим устройствам относятся бункера и специальные регуляторы уровня волокнистого материала в них. В последней секции трепальной машины установлен педальный регулятор, от совершенства конструкции и четкости работы которого в основном и зависит ровнота получаемого холста.

Чтобы сохранить постоянным массу слоя хлопка, подаваемого к рабочему органу, необходимо скорость педального цилиндра изменять в зависимости от количества хлопка, находящегося между педалями и цилиндром. Если количество хлопка уменьшается, то скорость педального цилиндра должна увеличиваться, и наоборот.

Аналитически это условие можно записать так:

(3.5.1)

где b — ширина слоя хлопка;

h — высота слоя хлопка;

 — окружная скорость педального цилиндра;

 — объемная масса слоя хлопка.

Принимая в первом приближении, что изменения ширины слоя хлопка и его объемной массы являются величинами второго порядка малости, можно уравнение привести к виду

(3.5.2)

где С — постоянная.

Педальный регулятор должен работать устойчиво. На работу педального регулятора не должны влиять изменения температуры и влажности.

Датчики, подающие команду исполнительным механизмам, должны определять массу волокнистого материала. Практически, в большинстве случаев, датчики педальных регуляторов измеряют объем проходящего волокнистого материала, а поэтому точность регулирования снижается.

Желательно в педальном регуляторе иметь обратную связь, корректирующую его скорость в зависимости от ровноты полученного продукта.

Простота конструкции и удобство обслуживания — основные требования к педальному регулятору.

Рассмотрим устройство педального регулятора (рис. 12). Волокнистый материал зажимается между педальным цилиндром 3 и педалями 2. По ширине размещается 16 плотно подогнанных друг к другу педалей, чтобы отдельные волокна не могли там защемиться (на рис. 12 щели между педалями показаны условно).

Педали опираются на нож 1. С педалями жестко соединены штанги 4, на которые одеты серьги 6. Под штангами устанавливается планка 5, ограничивающая минимальный зазор а между педалями и педальным цилиндром на незаправленной хлопком машине. Зазор облегчает заправку хлопка.

Серьги 6 соединенным малым коромыслом 7; кольца 8 и 10, промежуточные коромысла 9 и 11и кольца 12 соединяют все серьги 6 с большим коромыслом 13.

В середину большого коромысла упирается острие регулировочного болта 14, ввинченного в подвеску 15. Груз 18 через рычаг 17, вращающийся вокруг оси 16, систему коромысел и другие сопрягаемые детали зажимает слой хлопка между педалью и педальным цилиндром.

С рычагом 17 соединена шарнирно тяга 19, ввинченная в стяжку 20. С другим концом стяжки соединена тяга 21. Одна из тяг имеет правую резьбу, вторая — левую. Поворотом стяжки можно изменять расстояние между шарниром в рычаге 17 и шарнирном в двухплечем рычаге 22, то есть вращать двухплечий рычаг. Тяга 23 соединена шарнирно с двухплечим рычагом 22 и с переводками 25 и 28 ремня. Переводки поворачиваются вокруг шарниров в неподвижных кронштейнах 24 и 27 и, таким образом, перемещают ремень 29 по нижнему 26 и верхнему 30 коноидам.

Рис. 12. Педальный регулятор:

1 — нож; 2 — педаль; 3 — педальный цилиндр; 4 — штанга; 5 — планка; 6 — серьга; 7 — малое коромысло; 8, 10, 12 — кольцо; 9, 11 — промежуточное коромысло; 13 — большое коромысло; 14 — регулировочный болт; 15 — подвеска; 16 — ось; 17 — рычаг; 18 — груз; 19, 21, 23 — тяга; 20 — стяжка; 22 — двухплечий рычаг; 24, 27 — кронштейн; 25, 28 — переводка ремня; 26 — нижний коноид; 29 — ремень; 30 — верхний коноид

С суммирующим рычагом 17 (рис. 12) связана шарнирно тяга 14 (рис. 13 и далее), ввинченная в стяжку 20. С другим концом стяжки связана тяга 12, причем одна из них имеет правую, а вторая левую резьбу. Поворотом стяжки 20 можно изменять расстояние между шарниром в суммирующем рычаге и шарниром в двухплечем рычаге 19, то есть вращать двухплечий рычаг 19. Тяга 11 соединена шарнирно с 19 и с переводками ремня 17. Переводки 17 поворачиваются вокруг шарниров в неподвижных кронштейнах 8 и 9, и таким образом перемещают ремень 30 по нижнему 2 и верхнему 3 коноидам.

Нижний коноид имеет постоянную угловую скорость, синхронизированную со скоростью основных узлов холстоскатывающего прибора. В результате перемещения переводки ремня меняется скорость верхнего коноида, который кинематически связан с педальным цилиндром.

Ведущий коноид 2 получает движение от электродвигателя D6 через систему зубчатых колес. Коноиды опираются на сферические двухрядные шарикоподшипники 33 расположенные в корпусе 25 и зажатые с обоих концов крышками 22 и 21.

Валы 6, 7 коноидов связаны с внутренним кольцом подшипников 33 через разрезную коническую втулку 28. Движение от верхнего (ведомого) коноида 3 через шпонку 41 передается валу 7, который в свою очередь через червячную передачу (червяк 29) передает движение педальному цилиндру.

Преобразуем уравнение h = C. Выразим скорость педального цилиндра _П.Ц. через его параметры и передаточные числа:

(3.5.3)

где - величина постоянная

(3.5.4)

где i₁ – передаточное число в передаче от ведомого коноида 23 к педальному цилиндру 5;

i_К – передаточное число между коноидами; (3.5.5)

R_ВЩ и R_ВМ – радиусы ведущего и ведомого коноидов;

n_ВЩ.К – число оборотов ведущего коноида.

Подставляя n_П.Ц. по формуле (3.5.4) в уравнение (3.5.3), получим

(3.5.6)

Толщину слоя над педалями свяжем с положением ремня на коноидах х:

(3.5.7)

где i – передаточное число от педалей до отводки ремня, которое с достаточной точностью будем считать постоянным.

Тогда

(3.5.8)

Подставляя и h из формул (3.5.6) и (3.5.8) в основное уравнение (3.5.2) и перенося все постоянные в правую часть уравнения, получим

(3.5.9)

Этим уравнением и будем пользоваться для профилирования коноидов. Практикой установлено, что колебания толщины слоя не превышают четырехкратного изменения по сравнению с заданной, поэтому i_К берется обычно в пределах от 0,5 до 2,0.

Длина и диаметры ведущего и ведомого коноидов определяются из нормальных условий работы ременной передачи и требований, предъявляемых к данному виду вариаторов. Практикой установлены наиболее выгодные размеры коноидов. Так, средние диаметры коноидов берутся обычно равными:

где D_ср.вщ.к – средний диаметр ведущего коноида;

D_ср.вм.к – средний диаметр ведомого коноида.

Рис. 14. График изменения передаточного числа в зависимости

от длины коноидов

Длина коноидов l берется равной 340 мм. При слишком большой длине коноидов уменьшается чувствительность регулятора к изменению толщины слоя.

Профилирование коноидов будем вести по следующей методике.

1. В уравнение равнобокой гиперболы (3.5.9) подставим значения i_К в крайних положениях ремня:

(3.5.10)

где х_СР – расстояние до середины коноидов от оси i_К (рис. 14).

Приравнивая левые части этих уравнений, определим расстояние х_СР:

(3.5.11)

2. Определяем координаты начала и конца (крайнее сечение) коноида х₀ и х_КР:

(3.5.12)

(3.5.13)

3. Определяем постоянную С₁:

(3.5.14)

4. Разбиваем каждую половину длины коноида на пять равных частей и определяем координату х_i крайнего сечения каждого участка:

(3.5.15)

причем х₀ и х₁₀ = х_КР определены ранее.

5. Определяем значения i_Кi

(3.5.16)

Для получения значений сопряженных радиусов коноидов необходимо выбрать межцентровое расстояние Н между коноидами. Поскольку передача производится ремнем, то его длина должна оставаться постоянной. Длина ремня определяется по формуле

(3.5.17)

где R и r – соответственно радиусы ведущего и ведомого коноидов.

Для среднего положения ремня на коноидах

(3.5.18)

6. Используя формулу для поправки передаточного числа на толщину ремня и его скольжение:

(3.5.19)

где b – толщина ремня (около 6 мм);

В – потеря скорости от скольжения (при малом расстоянии между коноидами и при кривых поверхностях В  5  10%), определяем один из радиусов коноидов.

Решаем систему:

(3.5.20)

Результатом решения данной системы является определение сопряженных радиусов R_i и r_i, по которым строят профили коноидов как показано на рис. 15.

Если для данной средней толщины холста положение ремня не совпадает с серединой коноидов, то необходима регулировка. При данной высоте h слоя хлопка ремень можно установить в среднее положение с помощью стяжной регулирующей гайки 17. Чтобы увязать передаточное число от педалей регулятора до отводки, необходимо соблюдать равенство (3.5.8) при х = x_ср. Из этого равенства видно, что при изменении h должно измениться и i. Это изменение можно осуществить, изменяя длину рычага 11 перемещением его вдоль паза или посредством углового двуплечего рычага 15, в котором имеются несколько отверстий.

Правильная настройка педального регулятора и предшествующих машин позволяет достигнуть неровноты холстов 1— 1,5% на длине 1 м.

Рассмотренный педальный регулятор имеет недостатки, одним из которых является его инерционность. Так, изменение высоты хлопка над педалями происходит почти мгновенно и ремень за небольшой отрезок времени переходит на новое место. Участок с измененной толщиной хлопка доходит до трепала через 2— 3 с, а угловая скорость ведомого коноида принимает новое значение лишь через 4 с. Следовательно, регулирование начинается и заканчивается с опозданием. Кроме того, с помощью педального регулятора можно регулировать объем хлопка, а не его массу, что также является его недостатком. Эти недостатки вынуждают конструкторов при создании новых машин искать другие принципы регулирования ровноты поступающего слоя хлопка.

Рис. 15. Коноиды:

1 – вал верхнего коноида; 2 – верхний коноид; 3 – крышка коноида; 4 – вал нижнего коноида; 5 – нижний коноид; 6 – крышка нижнего коноида