Предохранительное устройство

.(21) 4053346/ (22) 08.0486 (46) 30.09.87 (71) Колпинск устоичивость и вспучиваетсяЛента вэтом случае работает в закритическойобласти на продольный изгиб, Жесткость устройства падает практическидо О. Обеспечивается надежная защи,та машин от перегрузок. Втулка 8своим перемещением по резьбе 12 обеспечивает регулирование усилий срабатывания устройства. При увеличениивысоты спирали значение допустимогоусилия уменьшается, а при уменьшениивозрастает; Сквозные пазы 7 и несквозные пазы 10 способствуют равно"прочности устройства особенно прибольших отношениях наружного радиусспирали к ее внутреннему радиусу,Устройство отличается высокой стабильностью и надежностью срабатывания, а усилия срабатывания при прочих равных условиях в 1,8-2,4 разавыше по сравнению с известными. Кроме 36ение Всесоюзтельского и кого институт Бюп, отдел сследовтрукторского ма шиностроения ого объединен одстве ов, Ю.И.Дуна А.Стукалов и 2.06(0888) е свидетельсВ 21 В 33/ свидетельствВ 21 В 33/ ский,.А,Усвят во СССР2, 1981.СССР2, 1984. аюД ИСТВ неразт пере реиму жна регулировка усилия. ь работы обеспечивается что лента по всей длине того, воз Стабильнос кузнечелью кже тем,ние наизогнутадуге реглнамотана ич Припревос жу 3 з,п.7 5 еряет ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ного научно- проектно-кон металлургиче Научно-произ "Внииметмаш" (72) Л.М.Бобр А.Я.Усвят, С ,(53) 621.771 (56) Авторск У 1011288, клАвторское Р 1163927, кл(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТР (57) Изобретение относится рушающнмся средствам защить грузок машин и механизмов, щественно,прокатных станов но-прессового оборудования. изобретения является повыше дежности и расширение техно ких возможностей устройства достижении усилий, прокатк ходящих допустимые, лента т продольном направлении поентированного радиуса икольца выпуклостью наруф - лы, 6 ил.1 134Изобретение относится к неразрушающимся средствам защиты от перегрузок машин и механизмов, преимущественно прокатных станов и кузнечно-прессового оборудования.Цель изобретения - повышение надежности и расширение технологическихвозможностей устройства.На фиг. 1 показано предлагаемоепредохранительное устройство с подвижным в направлении образующей дополнительным кольцом, имеющим внут,ренний резьбовой фланец, разрез; нафиг. 2 - устройство с наружным реэьбовым Фланцем на подвижном кольце итрапецеидальными радиальными пазами,сквозными и дополнительными не сквозными в радиальном направлении, раз"рез; на фиг. 3 - разрез А-А на Фиг, 2и 1; на фиг. 4 - лента, пластическиизогнутая по всей длине в ненапряженном состоянии; на фиг. 5 - примерустройства для осуществления намоткиленты; на фиг, 6 - разрез Б-Б нафиг. 5.Устройство (фиг. 1) состоит изленты 1, навитой с натягом на кольца2 в цилиндрическую спираль и пластически изогнутой в плоскости, перпендикулярной образующей, вогнутостьювнутрь спирали, свободно опирающейсяторцами 3 и 4, например, на нажимнойвинт 5 и подпятник 6. Вдоль образующей спирали выполнены сквозные пазы 7 врадиальном направлении,Спиральохвачена дополнительным кольцом 8. Радиальныепазы 7 выполнены в виде прямоугольнойтрапеции в меридиональной плоскостис прямым углом со стороны подвижногокольца 8 и большим основанием 9 снаружи спирали, Дополнительные несквозные в радиальном направлении пазы 10 расположены между сквознымипазами 7 и имеют ту же форму. Дополнительное кольцо 8 выполнено подвиж -ным в направлении образующей спиралии может быть снабжено внутреннейрезьбой 11 (фиг. 1) или наружной резьбой 12 (Фиг. 2),Устройство работает следующим образом.До тех пор, пока усилие Р, воспринимаемое нажимным винтом 5 либо подпятником 6 и предохранительным устройством, не достигнет предельно допустимогозначения Р , цилиндрическая спираль,свернутая из ленты 1, сжимается какмонолитный блок поперечным сечением0848 2 т (г - -г) и высотой Н (фиг, 1-3) и н Ь 1) 1 О 15 20 25 30 35 40 455055 имеет высокую жесткость, равную жесткости монолитного блока тех же габаритов. Это практически не снижаетжесткости машины, в которую встроеноустройство, и сохраняет высокую точность выполнения ею технологическихопераций (правки, ковки, штамповки,резания и т.п,). Благодаря применениюне плоской, а пластически изогнутойпо всей длине ленты выпуклостью наружу спирали с радиусом изгиба г лента до срабатывания устройства не разгибается в средней его части по высоте Н, что повьппает жесткость уст-.ройства, величину и стабильностьусилия Рп. Когда усилие на устройство достигает значения Р , лентатеряет устойчивость, выпучивается(см. пунктир на фиг. 1) и.работаетдалее в закритической области на продольный изгиб. Жесткость предохранительного устройства благодаря этомупадает практически до нуля, обеспечивая надежную защиту машины от перегрузок. Кольца 2 задают однозначноенаправление выпучивания ленты припотере устойчивости и ограничиваютмаксимальный ход предохранительногоустройства, равный сближению торцов3 и 4 устройства. Подвижное в направлении образующей кольцо 8, охватывающее спираль по наружному радиусуг, обеспечивает регулирование усилийсрабатывания устройства в процессеработы, например, за счет поворотаего резьбового фланца 11, сопряженного с нажимным винтом 5 (фиг. 1),либо Фланца 12, сопряженного с подпятником 6 (фиг. 2). При увеличениивысоты Н значение Р уменьшается, апри уменьшении возрастает (см. штрихпунктирные линии на Фиг, 1 и 2), чтоболее удобно в эксплуатации и расширяет технологические возможности применения устройств для различных машини механизмов при различных условияхэксплуатации. Для повышения равнопрочности устройства, т.е. обеспечения равенства: наибольших напряжений при наибольшем его рабочем ходе во всех лепестках прорезанной ленты, сквозные в радиальном направлении пазы 7 и дополнительные не сквозные в радиальном направлении пазы 10 (фиг, 2 и 3) выполнены в виде прямоугольной трапе 3 134 ции с прямым углом и большим основанием 9 со стороны подвижного кольца 8. Изготовление таких пазов электроэрозионным методом более технологично за счет повьппения точности при применении трапецеидальных электро - дов-инструментов и снижения их расхода по сравнению с прямоугольными.Дополнительные пазы 10 также способствуют повышению равнопрочности устройства, особенно при большихотносительных значениях г/г (г /г) 4-5), что позволяет при прочих равных условиях увеличить его рабочийход вПосле устранения причины, вызвавшей перегрузку машины, в которой установлено предохранительное устройство, лента 1, упруго распрямляясь, возвращает подпятник 6 в исходноеположение.Для придания ленте изгиба по всей длине в продольном направлении еенаматывают на кольца 2 на устройстве(фиг. 5), которое состоит из рулона13 ленты, установленного на валу 14 с тормозом 15, причем ось рулона параллельна осям внутренних колец 2, а лента 1 перекинута через брусок 16и передний конец ее закреплен накольце 2, имеющем привод 17 вращения.На фиг. 6 показан электрод-инструмент 18 в виде прямоугольнойтрапеции (в плане) для прошивки радиальных пазов соответствующей Формыв цилиндрической спирали.Намотка осуществляется такимобразом.При вращении внутреннего кольца 2 с радиусом г приводом 17 по часовой стрелке за счет регулирования усилиянатяжения в ленте 1 тормозом 15 ее ппастически изгибают перед навивкой на внутреннее кольцо в зоне контактас бруском 16 до требуемого радиуса г. В результате рулон 13 ленты разматывается против часовой стрелки, а цилиндрическая спираль наматывается по часовой стрелке до требуемого наружного радиуса г (см. пунктир на фиг. 5). После этого ленту обрезают. При этом поскольку гг цилиндрическая спираль оказывается самозатянутой, т.е. лента в ней не стремится к распрямлению и поэтомуне нуждается в закреплении снаружи после .обрезки заднего конца. После навивки цилиндрической спирали в ней проши 0848 вают в радиальном направлении пазыс помощью электрода-инструмента 18(фиг. 6) в виде прямоугольной трапеции. Такая форма не только повьппает 5равнопрочность предохранительногоустройства, но и точность прошивкии снижает расход электрода-инструмента по сравнению с прямоугольной егоформой. Действительно, из фиг. 6видно, что износ боковых кромоктрапецеидального электрода-инструмента в значительной мере компенсируется износом его передней кромки(сравнить пунктирную и сплошную линии). В случае электрода-инструментапрямоугольной Формы этот эффект очевидно отсутствует. б, + б, - 216,ба2 ЕУ б: 16 35 где Е - модуль упругости материала;- коэффициент Пуассона,При этом для тонкойизотропной ленты по ее толщине Ь и текущему ра 0 диусу спирали г модуль напряжений изменяется таким образом:(4) с г 55 где г, -текущая координата рассматриваемой точки по толщине;напряжение по наружной поверхности ленты. Значение радиуса г (Фиг. 4), покоторому пластически изгибают ленту 1, определяется таким образом.Упругий потенциал Б ленты пластически изогнутой до радиуса г, азатем намотанный в спираль с внутренним и наружным радиусами г и гр, соответственно определяется текущимизначениями главных нормальных напряжений растяжения б б (или сжатия)в каждой точке:305 134Нижняя граница искомого радиуса г,определяется неравенством, отвечающимбольшей энергии деформации наружныхразогнутых витков спирали (при гг,)по сравнению с внутренними (при г ссг):.где 1. - длина спирали по развертке,1. = Т., + 1,= н(г-г) / Ь.Из неравенства (5) послеподстановки (1) - (4), (6), (7), интегрирова - ния и упрощений получено 0848 6срабатывания по сравнению с известными, а усилия срабатывания при прочих равных условиях в 1,8-2,4 разавыше. Кроме того, с помощью кольца,5подвижного в направлении образующейспирали, это усилие можно регулировать в процессе эксплуатации устройства, что значительно расширяет еготехнологические возможности по сравнению с прототипом.Изобретение позволяет сократитьчисло аварий и простоев машин и механизмов благодаря обеспечению возможности размещения в них более надежных и маневренных предохранительныхустройств со значительно более высокой несущей способностью, а такжеза счет уменьшения габаритов защищамашин,формула изобретения(9) до г 2 г +0,0088 г Верхняя граница значения ги определяется упругими деформациями лепестков ленты после их распрямления в закритической области: 2 Ь г )--- (10) и У 2(1 -)6 где б - предел упругости материала,Таким образом, искомые значения г отвечают условию)2 г+0,0088 ги 2(1-1 )б 55 Предлагаемое устройство обеспечивает высокую стабильность и надежность Трансцендентное неравенство (8) не может быть решено в явном виде относительно г, однако числЕнный анализ позволяет установить, что в широком интервале практически важных для машиностроения случаев г/г с 20 с высокой точностью (погрешность по г не превышает 0,5%) это неравенст- З 5 во можно аппроксимировать, т.е. заменить равносильным: 1. Предохранительное устройствопреимущественно прокатных станов,включающее гибкую ленту, навитую снатягом на внутренние кольца в видецилиндрической спирали со сквознымив радиальном направлении пазами вдольобразующей, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения его надежности и расширения технологическихвозможностей, устройство снабженоподвижным в направлении образующейдополнительным кольцом, предпочтительно резьбовым фланцем, а лента повсей длине выполнена пластическидеформированной в продольном направлении и навита выпуклостью наружу,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что цилиндрическая спираль снабжена дополнительными пазами вдоль образующей, глухимив радиальном направлении и расположенными между сквозными,3, Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что пазывыполнены в виде прямоугольной трапеции в меридиональной плоскости спрямым углом со стороны подвижногов направлении образующей кольца ибольшим основанием снаружи спирали.4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что лента деформирована по дуге радиусом изгибаг, который находится в пределахгде ги г венно;толщина ленты; 7 1340848наружный и внутреннийрадиусы цилиндрическойспирали соответстГ, б - модуль и предел упругости материала ленты соответственно; - коэффициент Пуассо на,1340848 Составитель Г. РостовТехред Л. Сердюкова Корректор Н. Король Редактор М. Дылын Заказ 4380/13 Тираж 480 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5