箔、線材液壓節能張力卷取裝置的製作方法

2023-05-20 21:22:41 1

專利名稱：箔、線材液壓節能張力卷取裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於液壓、機械傳動技術領域。
在箔、帶、線材的生產和加工過程中，經常需要進行張力卷取的工藝操作。目前實現這一工藝過程的裝備，一般是由一臺卷取機和一套張力機構組成，前者收卷材料，後者使被收卷材料產生一定張力，以滿足工藝要求。現有的張力機構有以下幾種類型1.通過機械摩擦來制動張力輥，使被卷材料得到張力。
2.通過電磁力制動張力輥產生張力。如採用電機反接制動，磁粉制動器等。
3.利用液壓系統制動張力輥產生張力。如在張力輥軸上安裝一油泵，且在油路上裝一阻力閥，通過此閥產生油路阻力，從而使張力輥制動，產生張力。
以上三種產生張力的方法均使制動力作的功轉變成熱量損失掉。
4.採用可控矽「有源逆變」技術，使張力輥帶動直流電機進行發電運行，將張力作的功轉變為電能，回輸到電網中去。這樣雖然能回收一部份能量深但電氣設備複雜、造價較高。
以上四種方法均存在在靜止狀態不能產生張力的缺點。
本實用新型的目的就是設計一種箔、線材節能張力卷取裝置，本實用新型採用簡便的液壓及機械傳動，使張力輥制動作功產生的能量回輸給卷取機，協助驅動其卷取輥轉動，補償張力輥消耗的能量。
本實用新型是在張力輥主軸上和卷取輥主軸上分別裝上一個油馬達(泵)，兩油馬達(泵)並聯於油路上，且構成內循環，由一個恆壓變量油泵供油。在壓力油通入後，兩油馬達(泵)分別使卷取輥趨向卷取方向轉動，使張力輥趨向反方向轉動從而使被卷材料承受張力。不論是靜止時，還是卷取材料時，都能使被卷材料受到張力，其大小可通過調整油路壓力設定。卷取輥由另一套驅動裝置驅動，進行卷取。卷取時，張力輥上的油馬達處於油泵工作狀態，不斷向卷取輥上的油馬達供壓力油。補償因張力而消耗的動力。因此實際驅動卷取輥消耗的能量只相當無張力時需要的能量。
本裝置張力控制簡便、準確，在靜止狀態下仍產生張力，並且能在運行中實現節能。
下面結合實施方案對本實用新型進行詳細說明。


圖1是實施方案Ⅰ的示意圖。
圖2是實施方案Ⅱ的示意圖。
實施方案Ⅰ此方案適合卷取直徑變化不大的情況，結構較簡單，但不能全部回收張力輥消耗的能量(變壓器箔式線圈繞制機採用此方案較合適)。
見
圖1，壓力油同時通入油馬達(5)和(6)。油馬達(6)通過減速箱(4)，使卷取輥(2)受到向卷取方向的扭矩，對材料產生拉力T1。油馬達(5)通過可反傳動(不自鎖)的減速箱(3)，使張力輥(1)受到與卷取輥(2)方向相反的扭矩，使材料受到反向拉力T(張力輥與材料間要保證足夠的摩擦力，使其不致打滑)。
如果要保證產生張力T(T＝T1)則油馬達(5)需要輸出扭矩為M5＝Tr／i1油馬達(6)需要輸出扭矩為M6＝T1R／i2－M10＝TR／i2－M10上式中r張力輥半徑，是定值。
i1＝ (n3)/(n1) 減速箱(3)的速比。
i2＝ (n4)/(n2) 減速箱(4)的速比。
R卷取半徑，是變量，隨卷取量變化。
M10驅動裝置(10)需要輸出扭矩。
n1張力輥轉速。
n2卷取輥轉速。
n3油馬達(5)轉速。
n4油馬達(6)轉速。
如果油馬達(5)和(6)選用相同的排量規格，則在相同壓力和流量下，兩者轉速和輸出扭矩是相同的。因此M5＝M6則Tr／i1＝TR／i2－M10M10＝T( (R)/(i2) － (r)/(i1) )如果 (R)/(i2) = (r)/(i1)則M10＝0，這是最理想的情況。此時，驅動裝置(10)在張力T狀況下輸出的扭矩為零。但實際上，在卷取過程中，卷取半徑R始終在變化，不可能始終保持 (R)/(i2) ＝ (r)/(i1) 。
如果 (R)/(i2) ＜ (r)/(i1)則M10＜0，說明驅動裝置(10)因張力T必須產生制動力矩，否則油馬達(6)沒有足夠的負載，油路中油壓就下降(憋不住壓力)，油馬達(5)也就產生不了足夠的輸出扭矩，就不能建立起足夠的張力T。所以此時驅動裝置(10)不僅不起驅動作用而且要起制動作用(此時電機D2消耗很少能量)。要起到可靠的制動作用就必須採用不能反傳動(自鎖)的驅動裝置(10)。在此情況下油路內部情況如下所述當材料線速度為V時n1＝ (V)/(2πr) ，n2＝ (V)/(2πR)n3＝n1i1＝ (V)/(2πr) i1＝ (V)/(2π) ／ (r)/(i1)n4＝n2i2＝ (V)/(2πR) i2＝ (V)/(2π) ／ (R)/(i2)當 (R)/(i2) ＜ (r)/(i1) 時 n3＜n4即油馬達(6)轉速比(5)高，因兩者排量相同所以處於油泵工作狀態的油馬達(5)打出的高壓(P1)油的油量不能滿足油馬達(6)需要的油量，此時需要恆壓變量泵(9)供出一部份高壓油(電機D1消耗能量)，而油馬達6排出的低壓油又比油馬達(5)吸入的低壓(P2)油多，多餘的油從溢流閥(8)排掉。
如果R／i2＞r／i1
則M10＞0，說明需要驅動裝置(10)因張力T必須輸出驅動扭矩(電機D2消耗能量)否則卷取輥(2)將不能卷取，此時油路情況如下所述與前情況相反，n3＞n4即油馬達(6)轉速比油馬達(5)低，處於油泵工作狀態的油馬達(5)打出的高壓油量比油馬達(6)需要的多，此時不僅不需泵(9)供油(電機D1消耗能量極少)而且還要通過減壓閥(7)把高壓(P1)油減壓排到低壓(P2)油區補給油馬達(5)吸入。
從以上情況來看，如果 (R)/(i2)
(r)/(i1) 時不能完全回收張力輥消耗的能量，這些未回收的能量主要消耗在減壓閥(7)和溢流閥(8)上。
產生的張力T＝K(P1－P2)係數K可由i1，r和油馬達的特性算出K＝ (MH·i1)/(PH·r)式中MH－油馬達額定輸出扭矩PH－油馬達額定輸入油壓i1、r同前。
實施方案Ⅱ見圖2，為了克服方案Ⅰ不能全部回收能量的缺點，可在方案Ⅰ的基礎上增加一個無級變速器(11)和一個差動油缸(12)。差動油缸兩端分別聯接在兩油馬達的聯接管路和供油管路之間。無級變速器(11)的速比i11是變量，由差動油缸(12)自動調節，使 (R)/(i2·i11) ＝ (r)/(i1) 即始終保持處於方案Ⅰ中 (R)/(i2) ＝ (r)/(i1) 的工作狀態。因此D1、D2兩電機都消耗很少的能量。
變速比i11自動調節原理從方案Ⅰ中可以看出，如果油馬達(5)和(6)處於同樣轉速工作狀態，也就相當於 (R)/(i2) ＝ (r)/(i1) ，在方案Ⅱ中即相當 (R)/(i2·i11) ＝ (r)/(i1) ，即最佳狀態，如果由於R變化使 (R)/(i2·i11) ＜ (r)/(i1) 也就是處於油泵工作狀態的油馬達(5)的轉速低於油馬達(6)的轉速，油馬達(6)排出的油多於油馬達(5)吸入的油，就使低壓油區的油壓P3＝P2，由於差動油缸活塞兩邊受壓面積不等，就使活塞桿推出，控制無級變速器變速比i11下降，直到 (R)/(i2·i11) ＝ (r)/(i1) 為止。
如果 (R)/(i2·i11) ＞ (r)/(i1) ，即處於油泵工作狀態的油馬達(5)轉速高於油馬達(6)的轉速，油馬達(6)排出的油量不足，高壓區的油就通過減壓閥(7)和差動油缸活塞上的阻尼孔補給油馬達(泵)(5)此時P2＞P3，就使活塞桿向回拉，控制無級變速器變速比i11上升，直到 (R)/(i2·i11) ＝ (r)/(i1) 為止。
為了解決無級變速器在靜止狀態不宜進行調節，而差動油缸在此時又有可能動作而損壞變速器的問題，可在活塞桿與推動無級變速器調節柄之間加一彈性聯接機構，避免剛性聯接。
本方案也可採用變量油馬達實現速比變化，此時就不用無級變速器了。此變量油馬達要能恆功率傳動、且能由油缸(12)進行控制。
權利要求1.一種材料卷取設備上的張力產生裝置，特別是液力機械式的張緊裝置，由油馬達通過減速裝置使卷取輥筒及張緊輥筒各向相反方向轉動產生張力，其特徵是兩個油馬達(泵)並聯於油路上，且構成內循環，由一個恆壓變量油泵供油。
2.如權利要求1所述的張緊裝置，其特徵是通過兩油馬達聯接管路與供油管路之間聯接一差動油缸，用以控制與卷取輥筒相聯的無級變速器。
3.如權利要求2所述的張緊裝置，其特徵是差動油缸活塞杆與推動無級減速器的調節柄之間系由一種彈性聯接機構所聯接。
4.如權利要求2所述的張緊裝置，其特徵是同卷取輥筒相連的油馬達與無級變速器為恆功率變量油馬達所代替，並受差動油缸控制。
專利摘要本實用新型適用於箔、帶、線材的張力卷取。其特徵是採用兩個油馬達(5)、(6)並聯在由恆壓變量油泵(9)供油的油路上，分別驅動卷取輥(2)和張緊輥(1)向相反方向轉動，從而使被卷材料受到張力。當另一套傳動裝置(10)驅動卷取輥(2)時，材料便被卷取。且始終承受恆定張力、其張力大小可通過調整油壓來設定。在工作時，張緊輥油馬達(5)處於「油泵」工作狀態，使兩油馬達構成內循環。達到節能目的。
文檔編號B65H77/00GK2037358SQ8820148
公開日1989年5月10日 申請日期1988年3月12日 優先權日1988年3月12日
發明者呂學忠 申請人:國家機械委第七設計研究院