Стан для многократного волочения проволоки барабанного типа

 

1. СТАН ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ БАРАБАННОГО ТИПА , содержащий несколько установ енных в корпусе на обией оси барабанов с приводом-их вращения и размещенные между ними волоки, отличающийся тем, что, с. целью повышения .производительности стан« за счет осуществления вращения барабанов и волок в противоположные стороны, а также повышения стойкости инструмента за счет обеспечения постоянного противонатяжения при волочении, стан снабжен установленными на той же оси между рабочими барабанами приводными водилами, в каждом из которых установлена волока. 2.Стан по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок на общую ось, он снабжен установленными в корпусе опорными роликами, контактирующими с наружной поверхностью водила. 3.Стан по п. 1,отличающий с я тем, что, с целью повьшеW ния стойкости волок за счет регулирования величины противонатяжения, с волоки установлены в водилах с возможностью радиального перемещения и фиксации их рабочего положения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

3(50 В 21 С 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И QTHPblTMA

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3548295/22-02 (22) 07.02.83 (46) 30.04.84. Гюл. М 16 (72) С.П.Буркин, Б.Р.Картак, В.Л.Колмогоров, И.В,.Соколовский и A.A.1 !èïàíîâ (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический ин. ститут им. С.N.Кирова (53) 621.776(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 417208, кл. В 21 С 1/02, 1971.

2. Герлин И.Л., Ерманок И.3. Теория волочения . И., Иеталлур. гия, 1971, с. 14. (54)(57) 1. СТАН ДЛЯ ИНОГОКРАТНОГО

ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ БАРАБАННОГО THtIA, содержащий несколько установленных в корпусе на обшей оси барабанов с приводом их вращения и размещенные между ними волоки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения,производительности стана эа счет осуществления вращения барабанов и волок в противоположные стороны, а также повышения стойкости инструмента за счет обеспечения постоянного противонатяжения при волочении, стан снабжен установленными на той же оси между рабочими барабанами приводными водилами, в каждом иэ которых установлена волока.

2. Стан по и. 1, отличаю— шийся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок на общую ось, он снабжен установленными в корпусе опорными роликами, контактирующими с наружной поверхностью водила.

3. Стан по и. 1, отличаю — ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости волок за счет регулирования величины противонатяжения, волоки установлены в водилах с возможностью радиального перемещения и

Фиксации их рабочего положения., 5

1 088836

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в производстве проволоки как из черных, так н из цветных метал лов волочением на станах барабанного типа °

Известен стан для однократного волочения проволоки, включающий неприводной барабан и водило с волокой, установленное соосно с барабаном и снабженное приводом. Водило с волокой перемещается вдоль оси проволоки и выполняет роль поводкового устройства для укладки витков протянутой проволоки на барабан fl)

Недостатком данного стана явля- 15 ется ускорение волочения, поскольку это связано с необходимостью увеличения окружной скорости водила и, следовательно, с необходимостью повышения точности изготовления всех 2() основных деталей машины, с тщательной балансировкой вращающихся частей, с ужесточением режима смазки опор вращения, с совершенствованием конструкции крепления волок в води - 25 лах.

Кроме того, волочильные станы та. кого типа всегда являются машинами однократного волочения и реализация на них многократного непрерывного волочения невозможна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности -и достигаемому эффекту является стан для многократного волочения проволоки барабанного типа, включающий несколь- 35 ко установленных в корпусе на общей оси барабанов с приводом их вращЕния и размещенные между ними волоки, которые расположены параллельно оси вала в общем волокодержателе. 40

Стан работает со скольжением и устойчивость процесса волочения обеспечивается строгим соответствием скоростей волочения и вытяжки в каждом проходе. Требуется практически без- 45 усповное выполнение закона секундных объемов.

В процессе волочения в связи с износом волок равенство нарушается.

Во избежание преждевременного обрыва проволоки маршрут волочения строится таким образом, чтобы окружная скорость рабочих барабанов на 2-4% превышала скорость волочения. Поэтому противонатяжение на этих машинах, является величиной случайной и колеблется в пределах от нуля до Q,, вычисляемого по формуле Эйлера

Q ° =Р,„° е

-2i< fm (1) где Р;. - сила волочения íà (i-1) -ой -1 волоке; f - коэффициент трения, mчисло витков (2) .

Недостатком известной машины и всех машин второго типа также явля- 65 ется трудность достижения высоких скоростей волочения беэ существенного ужесточения требований к точности изготовления всех узлов привода и самих рабочих барабанов. Скорость волочеиия на таких машинах равна или меньше окружной скорости волочильных барабанов, следовательно, повышение скорости волочения всегда связано с необходимостью повышения скорости вращения барабанов. Это, в свою очередь, затрудняет управление многократными волочильными машинами вследствие ухудшения динамических характеристик привода.

Кроме того, увеличение скорости волочения при отсутствии регулируемого противонатяжения ведет к сокращению стойкости волок во времени,а следовательно, к повышению временина замену волок и сокращению производительности.

Цель изобретения — повышение производительности стана эа счет осуществления вращения барабанов и волок в противоположные стороны, повышение иэносостойкости инструмента путем обеспечения постоянного противонатя" жения при волоченин, снижение динамических нагрузок на общую ось, а также повышение, стойкости волок эа счет регулирования величины противонатяжения.

Поставленная цель достигается тем что стан для многократного волочения проволоки барабанного типа, содержащий несколько установленных в корпусе на общей оси барабанов с приводом их вращения и размещенные между ними волоки, снабжен установленными на той же оси между рабочими барабанами приводными водилами, в каждом иэ которых установлена волока, Кроме того, стан снабжен установленными в корпусе на осях опорными роликами, контактирующими с наружной поверхностью водила.

Кроме того, волоки установлены в водилах с возможностью радиального перемещения и фиксации их рабочего положения.

На фиг. 1 изображен стан для многократного волочения проволоки барабанного типа, продольный разрез; на фиг. 2 - .устройство для регулирования положения волоки в пазу водила; на фиг. 3 — схема передачи проволоки с одного барабана и волоки на следую: щий по ходу движения барабан.

Стан включает устройство ввода проволоки, состоящее иэ полого вала

1 с широким фланцем,на котором установлены отклоняющие ролики 2 и 3.

Вал 1 установлен на опорах 4 качения и может вращаться относительно корпуса 5 под действием привода, включающего электродвигатель б, ве3

10-888 36 домый шкив 7 и клиновые ремни 8. Во фланце вала 1 смонтирована опора 9 качения, шестерни-сателлиты 10 планетарного редуктора. шестерня 10 находится в зацеплении с неподвижной шестерней 11, жестко закрепленной на корпусе 5,и шестерней 12, имеющей тот же диаметр, что и шестерня 11, жестко закрепленной на валу 13 и на приемном барабане 14. Неподвижный вал 13 является главным валом воло/ читеяьной машины и на нем смонтиро10 ваны все приводы рабочих барабанов и дисковых водил 15, в которых установлены волокодержатели с волоками 16.

Дисковые водила 15 приводятся в дви-. жение электродвигателями 17, а рабочие барабаны 18 — электродвигателями 19. Роторы этих электродвигателей жестко закреплены на валу 13, а статоры вмонтированы соответственно в дисковые водила 15 и рабочие

20 барабаны и центрнруются по отношению к валу 13 подшипниками 20 качения.

Кроме того, для уменьшения динамических нагрузок на вал 13 дисковые водила поддерживаются опорными роликами 21. Для передачи проволоки с одного рабочего барабана на другой на дисковых водилах со стороны входа в волоку и со стороны выхода из нее установлены направляющие ролики

22 таким образом, что ось проволоки, проходящая через пару роликов, совмещается с осью волоки. Волочильная машина может иметь неограниченное количество рабочих барабанов.

Рабочий барабан 23 является чистовым и служит для накопления протяну. той проволоки. Питание ко всем двигателям привода волочильной машины подводится через контактные кольца

24.

В корпусе дискового водила 15 вы25

40 полнен радиальный паз 25 с направляющими, в котором устанавливается воло45 кодержатель с волокой 16 с возможностью перемещения. Радиальное. положение волоки 16 фиксируется винтом

26, вращая который можно изменять соотношение D /0 (фиг. 2) в пределах, определяемых длиной паза 25.

Стан работает следующим обраЗОм.

Проволока, разматываемая, например, с фигурки, поступает через осе- вое отверстие фланцевого вала 1 (вход на схеме показан стрелкой), проходит 55 последовательно через отклоняющие ролики 2 и 3 и при вращении вала 1 от привода 6 наматывается на неподвижный рабочий барабан 14. Смещение витков проволоки вправо по поверхнос 60ти барабана осуществляется путем от; жимания витков в процессе поступления проволоки на барабан. Для облегчения смещения витков проволоки наружная . поверхность приемного барабана может 65 быть выполнена конической с уменьшением диаметра в направлении смещения витков °

Планетарная передача, включающая шестерни 10 — 12, фиксирует положение барабана 14 относительно корпуса 5 волочильной машины. Следовательно, при работе машины барабан 14 и жестко связанный с ним центральный вал

13 остаются неподвижными. Выходя с барабана 14, проволока через направляющий ролик 22, установленный перед входом в волоку первого по ходу движения проволоки дискового водила 15, проходит волоку 16 и через второй ролик 22, установленный с другой стороны того же,дискового водила, поступает на первый рабочий барабан 18.

На рабочем барабане проволока формирует два-три витка и направляется во вторую волоку 16, установленную во второй вращающем дисковом водиле 15, и так далее до выхода из последней волоки. После этого проволока принимается на удлиненный чистовой барабан 23 для накопления или для передачи на внешнее .намоточное устройство.

Все рабочие барабаны 18 (включая чистовой 23) и все spat,ающиеся дисковые водила 15 посредством индивидуальных электродвигателей 17 и 19 получают вращение в направлениях, показанных стрелками на фиг. 3.

При заправке волочильной машины передний конец проволоки закрепляется в чистовом барабане 23 и производится включение всех электродвига-. телей привода рабочих барабанов, дисковьх водил и устройства ввода проволоки °

Для согласованной работы волочильной машины требуется синхронизация скоростей вращения дисковых водил.

Скорости промежуточных и чистового барабанов противоположны по направ-,,лению скорости вращения дисковых во дил и по абсолютной величине опреде ляются режимом обжатий, диаметрами барабанов и величиной скольжения проволоки на поверхности барабанов (если скольжение предусмотрено).Если дисковое водило 15 на диаметре установки волоки D имеет окружную скорость Ч (фиг. 3), то окружные скорости двух соседних рабочих барабанов Ч@ „ H Vg; связаны между собой соотношением

V). = Э; (Чь„, — Vl„) + записанным с учетом знаков скоростей, т.е. если направление Ч, принято положительным, то скорость V „ scer да отрицательна. Соотношение (2) легко проверяется: при Vg, = О Vg<

Vð q, т.е. выполняется условие

О -"1 волочения через неподвижную волокч:

1088836

;при ч ; - 0 vg; =-чВ; (э,-l),т.е.вы, полняется, условие волочения через подвижную волоку при неподвижной провижную волоку при неподвижной проволочной заготовке. 5

Скорость волочения в i-ом проходе, определяемая как скорость относительно движения выходящей из очага деформации проволоки и волоки, легко рассчитывается из соотношения

V A (V3 4 Ч ) (3)

При конструировании можно получить различное распределение угловых скоростей рабочих барабанов, если. варьи- ровать их диаметры. Например, диаметры барабанов могут быть подобраны таким образом, что угловые скорости всех промежуточных и чистового барабанов будут совпадать; если диаметры 20 соседних рабочих барабанов связаны соотношением П, D<< А;, то все барабаны волочнльной машины будут неподвижными.

Целесообразно отказаться от уста- 25 новки приемных устройств, и, увеличив диаметр чистового барабана 23 в раз по сравнению с диаметром приемного барабана 14, осуществлять съем проволоки с неподвижного чистового 30 барабана где D диаметр последнего чистово- g5 я го барабана;

Dg — диаметр намоточного барабана;

9 g — суммарная вытяжка.

В этом случае барабан 23 жестко крепится на валу 13 и лишается привода. Проволока после чистовой волоки поступает на барабан 23 через отклоняющие ролики 25 и 26, установленные на фланце 27, жестко соединенном с дисковыч водилом 15. 45

Устойчивость работы многократной волочильной машины зависит от стойкости волок.

Изобретение позволяет создавать противонатяжение в проволоке во всем диапазоне и поддерживать его постоянным на заданном уровне.

Величина противонатяжения,возникающего в процессе волочения, может быть определена следующим образом (фиг. 3). Волока 16 установлена на вращающемся дисковом водиле 15 на расстоянии от оси вращения Dg/2

Проволока передается с предыдущего барабана 18.1 на последующий 18.2 с &О помощью направляющих роликов 22.Пред положим, что волочильный барабан

18.2 закреплен на статорной части двигателя .волочильного блока, а дисковое водило 15 — на роторной. В 65

Р -м» (Р Q) R, Dй Da

ВН 2 8Н 2 (4) отсюда Q = Р (1 — - ) .

ВН DÂ

Связь между силой волочения и силой противонатяжения может быть уста новлена иэ рассмотрения общих закономерностей процесса волочения и иметь вид эмпирической зависимости

Рв oo h

Рв

+ (я (я

Cs, s

) Р напряжения волочения соответственно без противонатяжения и с противонатяжением; напряжение противонатяжения; вытяжка в рассматриваемом проходе; коэффициент упрочения; предел текучести материала проволоки соответственно на входе и выходе иэ волоки. ! может быть представчо h

Эта формула лена в виде

РР+ (1 - †---) (}, (5)

Рв ьв 8 где Р— сила волочения без противоВ натяжения.

На основании выражений (4) и (5) можно записать

Р(1- — -)

D5

1 — (1- --) (1 — --)

Рв

Вв

Здесь отношение Рв/бэ; представляет коэффициент запаса прочности проволоки при волочении без противо-, натяжения. Для конкретного случая отношение P® /6.,;может быть найдено по формуле (1ia 1 (A<+(k-()Apt(c ), бэ; К-Я(а ) связи с этим крутящие моменты, приложенные к рабочему барабану 18.2 и дисковому водилу 15, равны. Рабочий арабан 18. 2, имеющий диаметр Щ, тянет проволоку с силой Рв„,. являющей ся силой волочения с противонатяжением. Со стороны предыдущего барабана 18.1 к протягиваемой проволоке приложена сила Q, которая по отношению к рассматриваемому проходу является силой противонатяжения. Поскольку направляющие ролики 22 установлены на корпусе дискового водила

15, то они воспринимают усилие,равное (Р „. Q) и приложенное тангенциально на расстоянии DS/2 от оси вращения. Таким образом, для системы барабан-водило можно записать

1088836

Отсюда

25 (8) Эа

Р В

35 где А., = 1,76 3 а E 2

Ад -- 1 7 --- — а °

m+1 3 о = 4 $ — степень деформации при во- 5 лочении1 ((— показатель трения (О ((с 1); а = Kgb.

e(— угол наклона образующей щ рабочего конуса волоки.

Переходя к безразмерному представ. лению величины противонатяжения, выражение (6) можно преобразовать к виду 15 где 8 = a/б

Выражая 1) /0Ь из Формулы (7) можно записать

С учетом моментов трения в:подшипниках барабана и водила при допущении равенства диаметров подшипников и коэффициентов трения в них Формула (7) может быть записана в виде где (Ь, — коэффициент трения в подшип.

40 никах;

d — диаметр подшипников.

Таким, образом, меняя соотношение

1 /D> можно устанавливать любое требуемое противонатяжение, которое будет сохраняться постоянно в процессе волочения. Из выражения (7) следует, что при 0 "- D> противонатяже ние становится равным нулю. Поэтому для осуществления волочения с проти» вонатяжением диаметр установки волоки должен быть больше диаметра рабочего барабана.

При настройке волочильной машины, исходя из требуемой величины противонатяжения Зо, по формуле (8) или (9) рассчитывается значение Dg/Ds и оно реализуется в настройке волочильной машины вращением винта 26 (Фиг. 2) .

Технико-экономическая эффективность применения предлагаемой конструкции волочильной машины по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, состоит в повышении производительности волочильного производства. Так, например, если максимальная скорость вращения волочильных барабанов и водил с волоками соответствует окружной скорости 20 м/с, а суммарная вы-. тяжка на машине равна % g--3, то скорость волоченгя в последнем проходе- равна 48 м/с, т.е. производительность волочильной машины может быть повышена в 2,4 раза.

1088836

1088836

1088836

Фиг. 3

Составитель Е.Воронкова

Редактор kl. Còàùèèèíà Техред Т. Маточка Корректор А. Ференц

Заказ 2766/8 Тираж 796 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4