Следовательно, условием осуществления полной открутки (/г3= —пкр) является равенство чисел зубьев ше стерен Z\ и z3. Если z3> 2i, открутка окажется неполной, если же 23<Zi, то за каждый оборот крутильного устрой ства отдающим катушкам будет сообщена открутка больше чем на 360° Степень открутки при этом за один оборот крутильного устройства выразится зависимостью
Т = ^~, 1 /об, или 71' = — -360, °/об.
В машинах с неподвижным отдающим и вращаю щимся приемным устройствами в планетарный механизм открутки добавляется четвертая (внешняя) шестерня z4, которая естественно вращается сама и, следовательно, вращает люльку в ту же сторону, в какую вращается крутильно-приемное устройство. Обычно z4= z 3= zi и /24=ЯКр.
На рис. 2.17 приведены схемы вращения катушек в машинах с крутильно-отдающим и крутильно-прием ным устройствами. В машинах разнонаправленной скрутки открутка не производится.
2.5. МАШИНЫ РАЗНОНАПРАВЛЕННОЙ СКРУТКИ
Исторически первыми машинами этого класса были машины так называемой в о л н о в о й с к р у т к и, внед ренные в производство городских телефонных кабелей. Современные конструкции таких кабелей обусловливают скрутку их в две и даже в три стадии: сначала скрутку пар или четверок в малопарные элементарные пучки (ЭП), затем скрутку последних в главные пучки (ГП), состоящие из 50 или 100 пар (соответственно 25 или 50
четверок), или |
непосредственно в сердечники кабелей |
с числом пар до |
100 (до 50 четверок) и, наконец, скрут |
ку главных пучков многопарных кабелей с числом пар от 150 и выше. Чтобы уменьшить число операций, две первые из них были совмещены: скрутка групп в эле ментарные пучки и скрутка последних в главные пучки или в сердечники. Это достигается благодаря использо ванию на первой стадии совмещенного процесса распре делительных розеток, не неподвижных, как обычно, а со вершающих колебательно-вращательное движение, т. е. делающих поочередно неполные обороты (на 180—270°) в обе стороны. Фактически при этом получается не пол-
79
или главные пучки с числом пар до 100 включительно. Привод розеток может быть общегрупповой (посредст вом охватывающего их всех ремня) или от индивиду альных электродвигателей. Последний предпочтительнее,, так как при этом можно придать каждой розетке раз личную частоту колебаний и тем самым обеспечить раз личные шаги скрутки (укладки) элементарных пучков.
Машина согласно схеме рис. 2.18 является сочетани ем двух классов машин: разнонаправленной волновой, скрутки и однонаправленной пучковой скрутки (общая, скрутка элементарных пучков в сердечник или в глав^ ный пучок производится все время в одном направле нии). Такие смешанные комбинированные машины мож но называть машинами пучково-волновой скрутки. Все устройства для разнонаправленной скрутки сочетаются, в смешанных комбинированных машинах либо с кру тильно-приемными устройствами, либо с приемными устройствами, вокруг которых вращается крутильная? рамка, т. е. с такими, которые осуществляют пучковук> скрутку.
Принцип волновой скрутки можно применять не толь ко при совмещении двух крутильных операций, но и при выполнении одной операции — скрутке сердечника 10- парного(б-четверочного) кабеля. Естественно, конструк ция машины для этой цели сильно упрощается: она име ет только одну колебательно-вращающуюся розетку и неподвижное приемное устройство. Отсутствие вращаю щегося приемного устройства позволяет встроить такуюмашину в линию экструдера для наложения пластмас совой оболочки. В этом случае приемное устройство во обще ликвидируется. Сердечник после розетки и калиб ра проходит через приспособления, где на него про дольно накладываются поясная изоляция и экран, и по ступает в головку экструдера.
Основным преимуществом любых машин разнона правленной (в частности, волновой) скрутки является возможность компоновки на их базе двухэлементных комбинированных машин или агрегатов, осуществляю щих одновременно две однородные (две скрутки) или разнородные (например, скрутку и наложение оболочки) операции. При этом сокращается суммарное ручное вре мя, затрачиваемое на перезаправку машин, и, следова тельно, повышается коэффициент машинного времени.
На рис. 2.19 показана схема волнообразной укладки
6—1201 |
8Р |
пучка при повороте розетки на 3/4 оборота, т. е. на 270°, сначала против часовой стрелки, затем по часовой стрелке. Каждый из скручиваемых элементов проходит последовательно сначала положения от 1 до 10, а затем после реверса розетки — от 10' до 1' в противоположном направлении.
Волновую скрутку характеризуют следующие пара метры:
Угол з а к р у т к и а3, т. е. угол между лучами, про веденными из центра пучка через точки начального по ложения и наибольшего смещения скручиваемого эле мента (рис. 2.19, угол между точками 1 и 10 или 1' и 10').
Рис. 2.19. Схема спиралеобразной укладки групп (пар, четверок) при волновой скрутке их в элементарный пучок.
Ш аг у к л а д к и или шаг волновой скрутки Яв— расстояние между двумя одинаковыми положениями скручиваемого элемента после совершения им полного периода (т. е. прохождения двух дуг окружности) за крутки, измеренное вдоль линии параллельной оси скрутки. Шаг волновой скрутки Я„ больше шага обыч ной скрутки Я в отношении 2а3/360о=аэ/180° раз.
Обозначим последнее |
отношение |
через |
kB Тогда |
HB= kBH и Яв=1,5 Я при угле закрутки а3=270°. |
|||
К р а т н о с т ь ш а г а |
у к л а д к и |
( т т,в; |
тв) — отно |
шение шага укладки Яв к диаметру скрученного пучка. Например,
В |
Яд |
Н |
Яд |
f |
п в 0~= ~18О° |
~D ~ |
180° |
т = |
|
К о э ф ф и ц и е н т |
у к р у т к и — отношение длины |
|||
скручиваемого элемента /3,в>приходящейся на один шаг укладки, к шагу укладки Яв
ky,B=la,BlЯв.
Следует иметь в виду, что в прямоугольном треуголь нике развертки скручиваемого элемента на плоскость один из катетов равен Нв, а другой больше nD в отно шении £и= а 3/180°
Тогда
, |
V Н \ + k \ n 2D* |
kn V |
_ |
у. в — |
Нв |
— |
квИ |
Таким образом, коэффициент укрутки при волновой скрутке определяется по известной формуле для обыч ной скрутки при пользовании величиной
H = HB: - ^ = HB:kB |
|
|
К о э ф ф и ц и е н т |
в о л н о в о й |
с к р у т к и kB= |
= а 3/180° Эта величина |
входит во все соотношения, свя |
|
зывающие между собой параметры однонаправленной и волновой скруток. Линейная скорость машины равна произведению шага укладки на число двойных колеба
ний распределительной розетки |
(или на |
удвоенное чис |
ло ее одинарных колебаний) |
|
|
ил--=Нвп ^ = Н в-2паз |
(2.13) |
|
Волновую скрутку можно |
называть |
о д н о в и т к о - |
в о й разнонаправленной скруткой, так как изделие за кручивается поочередно в каждом направлении на один (притом неполный) виток.
Более совершенную и стабильную скрутку изделия обеспечивают машины разнонаправленной мно г о в ит - к о в о й скрутки, при которой на длину изделия, соответ ствующую одному направлению скрутки, приходится до нескольких десятков круток (т. е. витков). Такую скрут
ку называют ц и к л и ч е с к о й |
разнонаправленной |
скруткой (имея в виду цикл из i |
круток одного направ |
ления; £> 1). В зарубежной литературе именно к ней от носят условное наименование SZ-скрутки.
Известно много конструктивных вариантов машин
циклической разнонаправленной |
скрутки. Рассмотрим |
наиболее распространенные из |
них — с в р а щ а ю щ и |
мис я н а к о п и т е л я м и , которые можно разделить на
б* |
83 |
две группы: с одним накопителем и с двумя накопите
лями. В каждой группе имеется по два типа |
машин. |
||
а) |
Машины с одним вращающимся реверсивным на |
||
копителем, делающим -\-п оборотов в минуту в одну |
|||
стороны |
и —п — в другую. Принцип действия такой |
||
машины был освещен выше (см. рис. 2.4,6). Линейная |
|||
•скорость |
процесса |
при этом постоянна: t>j,=D=const, |
|
метров в |
минуту. |
Выведем параметрическое |
соотноше- |
лие машины из следующих соображений. Пусть накопи тель вращается против часовой стрелки с частотой -f-п, •об/мин, тогда в него входит пучок левой скрутки с ша хом м. По заполнении пучком левой скрутки -накопитель реверсируется, начинает вращаться по часо вой стрелке и выходящий из него пуч'ок снова получает левую скрутку с шагом H"i=-\-v/n. Так как n=const и ,n=const, то Суммарное число круток на единицу длины пучка, т. е. итоговый модуль скрутки,
2 |
2п |
= 7 / = + |
- - |
Итоговый шаг левой скрутки Hi=-\-v/2n. Аналогич ные соотношения получаются для следующего цикла — правой скрутки пучка, приобретающего на этот раз при входе в накопитель число круток отрицательного на правления М'2= —гг/® и при выходе из него вторично такое же число круток М"2= —n/v. Итоговый шаг пра вой скрутки # 2= —v/2n.
Следовательно, параметрическое соотношение машин •с реверсивным^ накопителем такое же, как и рамочных машин двойной однонаправленной скрутки:
v„=2nH. (2.14)
Недостатком машин этого типа является сложность •относительно частого реверсирования быстро вращаю щегося накопителя, делающего несколько сотен оборо тов в минуту, и неизбежность переходного процесса из менения («растягивания») шага от -\-vJ2n до —v/2п че
рез оо в период реверса (п— >-0) как бы краток он ни •был.
б) |
Машины с одним вращающимся нереверсивным |
|
накопителем. Чтобы уяснить принцип действия этого и |
||
последующего типов машин SZ-скрутки, следует пом |
||
нить, что в случае нереверсивного |
накопителя при неиз |
|
менных |
параметрах п и v пучок |
на входе накопителя |
;84
приобретает модуль скрутки Л1, а на выходе накопителя равный, но всегда противоположный по знаку модуль
—М. В итоге скрутки не произойдет (произойдет упомя нутая ранее «мнимая скрутка»). Чтобы осуществить раз нонаправленную скрутку, необходимо изменять один из параметров (п или v) по абсолютному значению или по знаку. (Изменение п по знаку и было проделано в пре дыдущем варианте машины.) В данном типе машины скачкообразно изменяется линейная скорость v. В тече ние периода времени tx скорость равна vx, а в течение периода времени t2 скорость равна v2, причем vx=pv2 В таком случае модуль скрутки изделия при входе в на копитель M i=n/vx не равен его модулю скрутки при вы ходе из накопителя М2= п/—v2. В результате изделие обязательно приобретет итоговое число круток на еди ницу длины
+ M t |
П |
п |
п |
П — 0 — Р ) Л / Q |
|
|
Vy |
р и 2 |
Vo |
p v 2 |
|
|
|
||||
Для упрощения последующих рассуждений зададим |
|||||
ся в качестве примера |
v{=3v2 и t\= t2l3 |
(т. е. р = 3) и |
|||
начнем цикл с заполнения накопителя, вращающегося против часовой стрелки с меньшей скоростью v2 в тече ние периода времени t2. Пучок на входе в накопитель
приобретает |
левую (условно положительную) скрутку |
с модулем |
M2=-\-n/v2 и шагом соответственно Н2= |
=-\-4)2jn. По заполнении накопителя за время t2 скорость переключается на v\ и пучок на выходе из накопителя получает скрутку обратного (правого) направления с модулем М \= —n/v\ и шагом скрутки Нх= —v\Jn.
В итоге
левых круток. Итоговый шаг скрутки (левой) Н\1Т=
=—•\~v]/2>н
Входящий теперь в накопитель новый отрезок пучка в течение интервала времени t\ имеет неизменное левое направление скрутки, но уже с шагом #i=+i>i//i и мо дулем Затем линейная скорость снова пере ключается на v2 и на выходе из накопителя модуль скрутки пучка будет М2= —tilv2 (шаг Н2= —v2/n неиз
менно правой скрутки). Итоговый модуль скрутки
М" |
= 4 -— + |
( - — ) = — |
||
Т »1Т \ |
|
V2 ) |
Зи2 |
|
|
2п ____ 2п |
|
||
|
ЗиГ~" |
vx ’ |
||
а итоговый шаг скрутки (правой) Н"ш= —V\J2n.
Таким образом, из накопителя будут выходить с раз личной ступенчатой чередующейся скоростью участки пучка равной длины (соответствующей емкости накопи теля /), но имеющие противоположные направления скрутки с одинаковыми шагами -\-Vi/2п\ —V\/2п и т. д.
Определим эффективную линейную скорость маши ны, характеризующую ее производительность. Так как
Vlt\=V2t2=l, то |
|
_ / + / |
2/______ /___ |
^ЭФФ~~tl + t2— tx+ Ztx — 2tx — 2 '
Сравним параметрические соотношения машин, при веденных в пп. «а» и «б». При одинаковой эффективной линейной скорости и=иЭфф, т. е. при выдаче обеими ма шинами одинаковых длин скрученного пучка за один и тот же промежуток времени, 2t=t\-\-t2 В данном слу чае t=2t\ и
v' = ~ТХ 17Г = 2и==2и*ФФ-
Следовательно, при /2=const в обоих случаях шаг скрутки изделия на второй машине окажется вдвое боль ше, чем на первой:
vx |
2v |
v |
иэфф |
П = ----— т=— = |
------------ п |
п - |
|
. п |
2п |
||
Для того чтобы шаг скрутки независимо от способа скрутки изделия оставался неизменным (при /z=const), линейные скорости машины, приведенной в п. «б», при дется уменьшить вдвое (для принятого соотношения V\=3v2), т. е. v'i=Vi/2, V'2= V2 2 и г/0фф=г>эфф/2- В дан ном частном случае при р= 3 параметрическое соотно шение машин SZ-скрутки (см. п. «б») такое же, как у машин однонаправленной одинарной скрутки, т. е.’
идфф=пН.
накопителем переменной емкости. Схема такой машины (рис. 2.20) отличается от вышеописанной тем, что на участке между выходом из вращающегося накопителя постоянной емкости Z=const и тяговым устройством вве дено промежуточное звено в виде невращающегося на копителя— компенсатора типа полиспаста переменной емкости (/=var). Нижняя ось полиспаста имеет прину дительный независимый привод, сообщающий ей перио дически изменяющуюся линейную скорость (ипь ^пг)- Следовательно, по отношению к вращающемуся накопи телю компенсатор выполняет функции промежуточного тягового устройства с изменяющейся линейной скоростью, т. е. эта часть машины, рассмотренной в п. «в», соответ ствует п. «б».
При этом скорость скрутки на участках от а до d машины складывается из вектора постоянной линейной скорости v и векторов, пропорциональных скоростям движения нижней оси компенсатора:
Vi=v-\-v'i=v-{-2vIIi в течение времени t\ и
v2= v —v'2= v —2vn2 в течение времени t2
Роль компенсатора физически заключается в том, что при большей скорости V\ изделие проходит суммарно больший путь, а при меньшей скорости v2— меньший путь в пределах обоих накопителей, благодаря чему и обеспечивается постоянство линейной скорости на тяго вом устройстве. Естественно, параметрическое соотноше ние у машин по п. «в» такое же, как и у по п. «б» [см. (2.15)]:
Vrt — 2пН , а при р — Ъ ил= пН.
Недостатком машин является непостоянство скоро сти изделия на входе в машину, что приводит к периоди ческим рывкам заготовок и вынуждает применять толь ко безынерционные отдающие устройства.
г) |
Машины с двумя |
вращающимися |
накопителями. |
В этих |
машинах, во-первых, |
конструктивно |
объединены |
вращающийся накопитель постоянной емкости и невращающийся накопитель — компенсатор переменной емко сти в один вращающийся накопитель-компенсатор пере-
88
менной емкости и, во-вторых, два таких накопителя-ком пенсатора А и В установлены на общей продольной оси и вращаются в противоположные стороны (рис. 2.21) с постоянными частотами вращения либо одинаковыми пА= п в= п , либо различными nA= knB. Емкости обоих накопителей периодически изменяются, но так, что сум ма их остается постоянной. Уменьшение расстояния х между центрами блоков накопителя А сопровождается увеличением на столько же расстояния у между центра ми блоков накопителя В. Это достигается размещением
Рис. 2.21. Схема машины разнонаправленной циклической скрутки с двумя вращающимися накопителями переменной емкости.
держателей двух крайних блоков обоих накопителей на неподвижных стойках НС, а объединенного держателя двух средних блоков — на промежуточной подвижной стойке ПС, совершающей возвратно-поступательное пе ремещение в зоне L между неподвижными стойками. Из делие при этом не обрывается и не провисает, а лишь плавно переходит из одного накопителя в другой: из пра вого В в левый А при перемещении подвижной стойки вправо и, наоборот, из левого А в правый В при пере мещении подвижной стойки влево. Такие совмещенные накопители иногда называют «дышащими». Обязатель ным условием является перемещение стойки в разных направлениях с различными скоростями, например вле во со скоростью Vni и вправо со скоростью vn2. Рассмот рим случай, когда частоты вращения обоих накопителей одинаковы и равны п. Пусть накопитель А всегда вра щается против часовой стрелки. Тогда входящий в него пучок всегда получает на участке а левую скрутку с по стоянным модулем Ma=nlv, так как и п и v —-линейная скорость постоянны. На участке Ь вследствие перемеще-
ния подвижной стойки скорость пучка различна
i> i= u + t /i = i» - } - 2 y n i;
V2= V — V'2= V — 2 У п 2»
где v — линейная скорость пучка на входе в машину и на выходе из нее.
На участке Ъ пучок дважды закручивается в правом направлении, так как ближний (если смотреть по дви жению) его конец вращается накопителем А против ча совой стрелки, а дальний конец — накопителем В по ча совой стрелке.
Для упрощения примем опять
p = ^ . = -0 + v'}- = 3.
ГV2 V — V f 2
Такое отношение обеспечивается при v'\= v и vr2= =vJ3. Значит, vi=v-\-v'i=2v и v2= v —t>/3=2o/3. Следо вательно, модуль скрутки на участке b при перемеще нии стойки со скоростью Vi
Итоговый модуль на этом |
участке в период време |
ни tt |
|
M'mb= M a+ M 'b= |
± + ( - ± y - = о, |
т. е. пучок полностью раскручивается (Н'ь=оо). В пери од времени t2, когда скорость пучка уменьшается до v2y модуль скрутки (по-прежнему правой) на участке Ь возрастает (т. е. увеличивается число круток на единицу длины изделия) до (при условии v2= vJ3)
M "b = 3M’b = - ^ -
и итоговый модуль в этом случае
ЛГ = /И .+ Ж '', = i + ( - f - ) = - 21.
Таким образом, в накопитель В поочередно (за пери оды времени t\ и /2) входят участки пучка длиной /, то полностью раскрученные, то с двойной правой скруткой
90
