Расчет наматывающего устройства (стр. 1 из 3)
4.Расчетная часть
4.1. Расчет наматывателя, тормозного устройства и перематывателя
В целях сохранности фильмокопий особое внимание должно быть уделено наматывающему и тормозному устройству, обеспечивающих плотную намотку рулонов, в которых отсутствует межвитковое скольжение, а усилия на межперфорационные перемычки не должны превышать 5Н. К наматывающим устройствам предъявляются следующие требования:
1) Наматывающее устройство должно обеспечивать формирование рулона заданной емкости и плотности без затягивания витков.
2) Наматывающее устройство должно обеспечивать постоянную в пределах рулона и не превышающую допустимых значений нагрузки на межперфорационные перемычки наматываемой кинопленки.
3) Наматывание кинопленки должно производиться плавно без рывков.
Аналогичные требования предъявляются и к тормозному устройству, когда оно работает в режиме перемотки.
Исходные данные:
- формат киноленты – 35 (мм)
- емкость рулона – 1800 (м)
- скорость наматываемой киноленты – 0,456 (м/с)
- максимальное натяжение киноленты – 8 (Н)
- скорость перематываемой ленты – 6 (м/с)
- толщина киноленты – 1,6 . 10-4 (м).
4.1.1. Выбор радиуса сердечника
Выбор начального радиуса рулона имеет важное значение. Известно, что с увеличением начального радиуса R0 снижается характеристический коэффициент N для разных типов наматывателей. Увеличение R0 целесообразно и для создания условий наматывания рулона без затягивания витков. Оптимальное соотношение конечного RК и начального R0 радиусов рулонов равно двум. Конечный радиус рулона определяем по формуле:
где S – толщина киноленты;
LK – емкость рулона.
Если задаться соотношением ________ , то получим выражение для оптимального радиуса сердечника:
_________________________-
_________________________
В рулоне, наматываемом на сердечник такого радиуса, должно отсутствовать затягивание витков. В литературе [5] приведена таблица размеров, применяемых в соответствии с ГОСТ 11669-75 сердечников. Из нее видно, что ни один из применяемых сердечников не обеспечивает оптимальных условий наматывания киноленты.
Поэтому принимаем __________
Рассчитываем конечный радиус рулона:
___________________________
4.1.2. Выбор величины минимального натяжения ленты
В кинопроекционной аппаратуре эксплуатируется, как правило, сильнокоробленая лента, обладающая большой величиной жесткости на изгиб. Поэтому, чтобы достигнуть оптимальной плотности рулона, необходимо обеспечить большие величины натяжения киноленты. В процессе эксплуатации фильмокопии подвергаются многократному перематыванию на кинопроекторе или перематывателе. В этом случае требования к плотности рулона также высоки, что и обеспечивает высокие значения ___________
Исходя из сказанного, выбираем ___________ , обеспечивающую плотность рулона 96%.
4.1.3. Условия отсутствия затягивания витков в формируемом рулоне
Причиной возникновения затягивания витков в наматываемом рулоне, как показали многочисленные исследования, являются, в основном, такие дефекты киноленты, как сабельность и коробленность. Вследствие этих дефектов при наматывании киноленты в рулон имеет место неплотное прилегание витков друг к другу, что делает возможным их затягивание.
Подробный анализ этого процесса, выполненный А.М.Мелик-Степаняном и подтвержденный экспериментально на кафедре киновидеоаппаратуры, позволил найти условия, при которых возможно наматывание рулона без затягивания витков. Важно отметить, что при этом нет необходимости полностью устранять межвитковое пространство в формируемом рулоне – для этого требуются чрезмерно высокие значения натяжения ленты (порядка 70-80 Н). Достаточно достичь равновесия моментов, с одной стороны, развиваемого наматывателем, с другой стороны - моментов трения между витками в процессе наматывания всего рулона.
Исходя из этого, было получено выражение для граничных условий затягивания витков в наматываемом рулоне [1]:
, (4.1)где Тк – конечное натяжение наматываемой ленты;
R0, Rк – конечный и начальный радиусы рулона;
ρn – радиус формируемого витка.
Коэффициенты А и а характеризуют физико – механические свойства наматываемой ленты:
А=9,8ּВּγּμ,
Где В – ширина киноленты;
γ – удельная плотность ее материала;
μ – коэффициент трения между витками.
а=2ּπּμ+1.
Подставим числовые значения в выражение (4.1):
Таблица 4.1
Расчет граничной кривой наматывателя
| R,м | Tгр,Н |
| 0,1 | 5,32 |
| 0,11 | 4,74 |
| 0,12 | 4,25 |
| 0,13 | 3,81 |
| 0,14 | 3,41 |
| 0,15 | 3,04 |
| 0,16 | 2,69 |
| 0,17 | 2,36 |
| 0,18 | 2,05 |
| 0,19 | 1,74 |
| 0,2 | 1,45 |
 |
На (рис.4.1) показана кривая Тгр, ограничивающая зону скольжения, или так называемая “граничная кривая”, которая получена из выражения (4.1).
Рис.4.1.
Предварительно выбираем характеристику наматывателя в виде прямой, проходящей через точки Тнач=8 Н и Ткон=6 Н.
Вывод: так как характеристика наматывателя расположена выше граничной кривой, то затягивания витков не происходит.
4.2.Расчет наматывающего электродвигателя глубокого скольжения (ЭДГС)
Выражение характеристики наматывателя – ЭДГС в общем виде:
, (4.2)где М0 – статический момент электродвигателя(начальный момент, когда ротор находится в покое);
nx – число оборотов ротора электродвигателя на холостом ходу;
i – передаточное отношение редуктора;
η – КПД редуктора;
Vл – скорость движения киноленты в установившемся режиме.
Для определения рабочего участка введем понятие "коэффициент начального скольжения а ".
, (4.3)где n0 – число оборотов вала электродвигателя в начале намотки рулона.
Тогда
, (4.4)причем
, (4.5)Нетрудно видеть, что при а=2 Dэ= D0, т.е. начало характеристики будет совмещено с экстремальной точкой, а вид характеристики – убывающий. Анализ показывает, что с возрастанием а величина N также возрастает и, следовательно, целесообразно при выборе параметров наматывающего электродвигателя руководствоваться величиной а=2, т.е. началом рабочего участка D0= Dэ.
Тогда выражение для характеристики наматывателя приобретет более простой вид:
, (4.6)причем передаточное отношение редуктора можно определить из выражения
. (4.7)Или, учитывая, что а=2,
. (4.8)Максимальное натяжение, развиваемое наматывающим электродвигателем, определяется из выражения
. (4.9)Характеристический коэффициент наматывающего электродвигателя, работающего в таком режиме, определяется следующим образом:
. (4.10)Рассчитаем наматывающий электродвигатель.
Исходные данные: формат киноленты 35 мм; емкость рулона Lк=600 м; минимальное натяжение ленты Tmin=6 Н; диаметр сердечника D0=0,2 м; скорость движения ленты Vл=0,456 м/с; толщина киноленты s=0,15ּ10-3 м; КПД редуктора η=0,9.
1. Определим конечный диаметр рулона Dк:
; (4.11) 
Dк=0,393 м.
2. Выберем предварительно электродвигатель глубокого скольжения, который устраивает нас числом оборотов холостого хода (nx) и габаритами (см. табл.4.1[1]).
Пусть, достаточно приемлемым будет nx=1400 об/мин.
Пригоден такой электродвигатель, статический момент М0 которого будет достаточным для обеспечения требуемой величины натяжения ленты.