Способ изготовления каната из фасонных элементов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (59 4 0 07 В 5/10

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 13, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3639463/25-27 (22) 05.09.83 (46) 30.10.86. Бюл. В 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промьппленности (72). M C. Глушко (53) 677.71.057.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .Ф 163925, кл. D 07 В 5/ 1О, 1963. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕННАЯ КАНАТА

ИЗ ФАСОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий обжатие элементов в фасонный профиль и свивку их в канат с постоянной скоростью вытяжки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения энергоемкости за счет уменьшения тянущего усилия, элементы обжимают участками по длине последовательно один за другим по меньшей мере по одному.

1266911

Изобретение относится к канатному производству, а именно к изготовлению канатов из проволок или проволочных прядей фасонного профиля.

Известен способ изготовления каната из фасонных элементов, включающий обжатие элементов в фасонный профиль и свивку их в канат с постоянной скоростью вытяжки.

Основные недостатки этого способа заключаются в следующем. При осуществлении способа в неприводных профилирующих роликах или трехроликовых калибрах значительно возрастают нагрузки на вытяжной механизм канатовьющей машины, потому что обжатие пряди осуществляется за счет силы ее вытяжки. По этой причине согласно указанному способу выпускаются трехграннопрядные канаты ограниченньм диаметров.

Целью изобретения является снижение энергоемкости за счет уменьшения тянущего усилия.

Поставленная цель достигается тем, что по способу изготовления каната из фасонных элементов, включающему обжатие элементов в фасонный профиль и свивку их в канат с постоянной скоростью вытяжки, элементы обжимают участками по длине последовательно один за другим по меньшей мере по одному.

На фиг. 1 показана общая схема осуществления способа на примере обработки одной пряди со свивкой ее в канат; на фиг. 2 — схема обжатия на одной общей оправке шести прядей четырьмя роликами; на фиг. 3 — положение пряди в профильной канавке в период свободного хода до обжатия; на фиг. 4 — то же,в период обжатия под обжимным роликом; на фиг. 5— схема подачи пряди на одури проход обжимного ролика при наклонных профильных канавках; на фиг. 6 †. положение полосы обжатия пряди, относящейся к одному проходу обжимного ролика.

Обжатие прядей 1 в фасонный профиль осуществляют непосредственно на канатовьющей машине на круглой оправке 2 в выполненных на ней профильных канавках 3 посредством принудительного вращения вокруг оправки 2 обжимньм роликов 4, которые, обегая вокруг оправки, периодическими импулЪсами обжимают все находящиеся на ней пряди.

Существо способа подробно поясняется на примере обжатия. в трехгранный профиль одной пряди. Для остальных прядей процесс производят аналогично.

Прядь 1 вытягивают из ротора 5 канатовьющей машины посредством барабана 6 вытяжного механизма и протягивают через одну из профильных канавок 3 на закрепленной на роторе оправке 2, а затем проводят через распределительный шаблон 7 и подают в свивальные плашки 8, где свивают ее с другими прядями в канат 9, который наматывают на барабан 6.

При протяжке пряди 1 через профильную канавку 3 прядь отдельными последовательными участками подают под обегающие вокруг оправки 2 обжимные ролики 4, которые обжимают прядь периодическими импульсами.

Когда над профильной канавкой 3 нет ролика 4, находящаяся в ней прядь 1 протягивается свободным ходом без обжатия (фиг. 3). При прохождении обжимного ролика 4 над профильной канавкой 3 находящийся в ней участок пряди 1 подвергается обжатию в трехгранный профиль (фиг. 4).

После схода ролика 4 с поверхности обрабатываемой пряди 1 описанный процесс повторяется.

Основная работа деформации пряди при ее обжатии в трехгранный про35 филь производится за счет принудительного вращения обжимных роликов 4 вокруг оси оправки 2, а не за счет силы вытяжки пряди, чем снижают нагрузки на барабан 6 вытяжного меха40 низ ма.

Незначительные дополнительные импульсные нагрузки на вытяжной механизм в этом прсцессе возникают в кратковременные периоды g t, в те45 чение которых прядь 1 находится под обжимным роликом 4, прижимается к поверхности канавки 3 и затормаживается до полной остановки (фиг. 4).

В кратковременные периоды остановки пряди 1 на оправке 2 свивку ка,ната продолжают с постоянной скоростью V, компенсируя недостающую длину пряди на участке 2 = АВ (от точки A на оправке 2 до точки 6

55 на барабане 6) упругим растяжением этого участка, освобождая его от растяжения в периоды свободного хода пряди в профильных канавках 3 (фиг. 1) .

1266 1

B период останов::и пряди н точке А на оправке 2, в точке В .на барабане 6 прядь продолжает двигаться вместе с канатом 9 с постоянной скоростью Ч, получая за время а " перемещение, равг3ое

50 =&С= ч dt (1)

Недостающая длина пряди Г на участке г = A B, возникающая за счет ее остановки н точке A, компенсируется ее упругим растяжением на указанную величину ЬК, за счет чего п пряди возникает дополнительная упругая сила, равная Т = EF — = FF gt: (2) ьР

Р Г где Š— модуль упругости пряди, F — суммарная площадь поперечного сечения всех проволок в пряди.

Углом свивки пряди в канате в данном расчете пренебрегают.

Ввиду того, что в данном процессе основная работа деформации пряди при ее обжатии производится за счет принудительного вращения обжимных роликов, и ввиду кратковременности периода остановки пряди Ь С на оправке 2, спределенньпч выбором параметров процесса указанная допол— нительная упругая сила и Т может быть сведена к несущественным для процесса величинам.

На вытяжном барабане 6 указанные силы 0Т, возникающие в отдельных прядях, складываются. Поэтому для уменьшения общей дополнительной силы вытяжки каната целесообразно, чтобы под обжимные ролики 4 попадали на все пряди одновременно. Для этого количество симметрично располагаемых обжимных роликов не должно быть равно количеству обрабатываемых прядей, предпочтительно меньше количества прядей, что уменьшает нагрузки на нытяжной барабан и мощность, необходимую для принудительного перемещения обжимных роликов. На фиг. 2 для примера показано обжатие шести прядей 1 четырьмя обжимными роликами 4, при этом под обжимные ролики одновременно попадает не больше двух прядей, чем уменьшаются укаэанные нагрузки в три раза по сравнению с обжатием шестью роликами, когда нкап 2е(.

2К (3) 45 где К вЂ” радиус оправки.

11оскольку san 2 принимает максимальное значение, равное единице, о 0 при ь . = 45, то дальнейшее увеличение этого угла является нецелесообразным, ибо не приводит к усилению эффекта кручения профиля обрабатываемой пряди.

5с ..

Во избежание местного смятия поверхности проволок по краям роликов, а также для обеспечения плавного входа ролика в контакт с обрабатываTl()gT, рслики в определенные моменты одновремеHHo попадают все шесть прядей.

Целесообразно, чтобы при сварке в канат прядь предварительна имела крученый трехгранный профиль, соответствующий нинтоной форме пряди в канате.

Трехгранный профиль пряди по гр предлагаемому способу получают свивкой прядей в канат с их откруткой.

Известные канатоньющие машины снабжены механизмом открутки прядей (не показан), посредством которого

15 прядь 1 вращают относительно ротора

5 в обратную сторону с определенной угловой скоростью Q „ обычно близкой к скорости вращения ротора Q ..

При этом н период свободного хода

20 (без обжатия) прядь вращается и в профильной канавке 3 (фиг. 3), поворачиваясь к обжимным роликам 4 постепенно разными сторонами своей поверхности, что и придает ей круче25 ный трехгранный профиль в процессе обжатия.

Для усиления эффекта кручения пряди н профильной канавке 3 последняя может быть выполнена наклонной

30 к оси оправки 2 под углом по типу винтовой нарезки (фиг. 5). Направление винтовой формы профильной канавки 3 должно совпадать с направлением винтовой формы пряди в ка35

Угол наклона профильной канавки оС выбирают из конструктивных и технологических соображений, но не

О выше к = 45 . Кручение профиля гря40 ди н наклонной профильной канавке определяется, как для винтовой линии, по формуле

1266911 б подача пряди вдоль образующей оправ- ки 2 равна ( Б = gS cosset

1О (4) 5 емой поверхностью пряди контур рабочей поверхности ролика (по крайней мере на одном крае со стороны входа пряди), закруглен по радиусу О, который выбирается конструктивно (см. фиг. 6).

Для увеличения частоты относительного вращения обжимных роликов их целесообразно вращать в противоположную сторону относительно вращения ротора. При этом частота относительного вращения обжимных роликов равна

15 где g — абсолютная угловая скорость

1 вращения ротора 5, 4) — абсолютная угловая скорость вращения обжимных роликов 4 относительно оси ротора.

Прядь 1 обжимает последовательными перекатываниями обжимных роликов

4 поперек или наклонно к ее оси. Для обеспечения непрерывного обжатия пряди по ее длине ширину рабочей части обжимных роликов S выбирают из условия перекрытия последовательных участков обжатия пряди

S > сов

m п где V — скорость вытяжки пряди;

m — - число симметрично расположенных обжимных роликов, n — частота вращения обжимных роликов относительно оправки 2.

Формула (5) вытекает из следующего расчета.

При частоте вращения роликов 4 вокруг оправки 2, равной и, каждый 4р ролик производит из пряди в единицу времени и участков обжатия. При числе обжимных роликов, равном m, число участков обжатия пряди в единицу времени равно m,ï. 45

При протяжке пряди со скоростью

V в единицу времени на оправку 2 подается ее длина, равная У, которая периодически входит последовательно в контакт с обжимными роликами шнп 5О раз. Поэтому подача длины пряди на один проход ролика равна

Если ширина рабочей части обжимного ролика равна или больше этой величины, т.е. S > а S то происходит стыковка или перекрытие последовательных участков обжатия пряди по ее длине, что и обосновывает формулу (5). Если S > а S то абсолютная скорость вращения роликов сд в определенном диапазоне не зависит от угловой скорости вращения ротора

Q,и скорости вытяжки каната У до того предела, пока удовлетворяется указанное неравенство.

Поэтому необходимость в осуществлении жесткой кинематической связи между вращением обжимных роликов и скоростью вытяжки каната, и скоростью вращения ротора в определенных пределах отпадает, что существенно упрощает устройство для осуществления способа с принудительным приводом обжимных роликов.

Максимальную ширину рабочей части обжимного ролика целесообразно выбирать исходя из допустимой величины дополнительной импульсной силы а Т, определяемой по формуле (2), и в зависимости от других выбранных параметров процесса по формуле

2нКЯ п b

S = —,— — ° дТ- ctgg (8)

EP V cosM где Ь вЂ” ширина полосы обжатия на поверхности трехгранной пряди (фиг. 6) .

Эта формула вытекает из следующего расчета д<.полнительной силы

4Т.

Па фиг 6 показано положение пряди 1 в профильнои канавке 3 при развертке поверхности оправки 2 на плоскость. Обжимной ролик 4 прокатывает поверхность пряди 1 по полоске проката шириной b ..При этом длина дуги АС по окружности оправки 2 равна

АС= Я Еники

Ъ сов К

hS

V ш п (6) 55

При наклонной профильной канавice (фиг. 5) на один проход ролика.,1

Со стороны окружности оправки 2 эта дуга равна АС = К- 4(p (фиг. 4), где R — радиус оправки 2, ь g — угол

7 поворота ролика 4 вокруг оправки

2 на дуге AC.

Сравнивая указанные величины одной и той же дуги AC, находим угол

1 (Ь дц= — 8 a +

R сояс(!

Исходя из кинематики вращения ролика 4 вокруг оправки 2 этот угол равен hq = 27 n ° 6t, где п — частота относительного вращения ролика, определяемая по формуле (4).

Приравнивая указанные выражения для одного и того же угла, находим время остановки пряди на оправке 2

Ъ С = . 8 @с +

27R и 1, созе./ (9)

Подставляя найденное значение в формулу (2), получим формулу для расчета дополнительной упругой силы S + — (10)

ЕГ (Ь Ч

2;,КУ созе и

Решая это уравнение относительно ширины обжимного ролика S, получим приведенную выше формулу (8).

Из приведенных выше формул (5), (6), (8) и (10) видно, что одним из основных параметров данного процесса является частота относительного вращения обжимных роликов и, определяемая по формуле (4), величину которой можно принять ориентировочно в тех же пределах, что и для известных аналогичных машин с быстро вращающимися массами, как технически достижимую. Так, для скоростных прядевьющих машин частота вращения ротора составляет n = 1000-2000 об/мин

На практике для обжатия в трехгранный профиль применяют поперечноподатливые пряди с полиэтиленовой прослойкой внутри. Для таких прядей получена следующая эмпирическая формула для расчета силы вытяжки при обжатии в неприводном трехроликовом калибре

P = 55- и где d — диаметр заготовки пряди степень линейного обжатия, = 0,06.

Произведем сравнительный расчет для шестипрядного .каната из прядей

1266911 8 в заготовке диаметром d = 10 мм, F = 62мм, E= 1,7 10кгс/мм . По

4 приведенной выше формуле сила вытяж1 . ки одной пряди в неприводном трехроликовом калибре равна P = 330 кгс.Для шестипрядного каната в целом Р„ = 6Р

1980 кгс

Для расчетов по формуле (10) при- мем следующие данные: V = 20 м/мин, !

О п = 1000 об/мин b = 0,6 d, — 3,0 м, R = 150 мм", m = 4, S = 20 мм, g = 17 . При этих данных по формуле (10) получим для одной пряди а Т = 90 кгс.

15 При симметричном расположении четырех обжимных роликов одновременно под ролики попадают только две пряди из шести (фиг. 2). Поэтому для каната в целом по данному способу следует вводить в расчет одновременное обжатие только двух прядей, что дает суммарную силу Т = 180 кгс.

Таким образом, по предлагаемому способу дополнительные нагрузки на

25 вытяжной механизм примерно в 1О раэ меньше, чем по известному. Следовательно, дополнительная импульсная сила Т, определяемая по формуле (2) или (10), не имеет существенного значения при определенным образом выбранных параметрах процесса.

По данному способу могут изготавливаться также спиральные канаты из проволок фасонного профиля, например клиновидного, которые используются в канатах закрытой конструкции, если в качестве заготовки берут круглую проволоку. Все приведенные выше расчеты, представленные для

40 круглопрядной заготовки, относятся и к заготовке в виде круглой.проволоки. Поэтому целесообразно сравнить данный способ по дополнительной силе g Т с обжатием стальной прово45 JIQKH B непРивоДных BBJIKBx.

Так, для обжатия стальной проволоки диаметром 3 = 4,0 мм в неприводных валках со скоростью протяжки

V = 24 м/мин известны следующие

50 экспериментальные данные для силы вытяжки P = 370-740 кгс: Ь = О 8S

У У

F = 12,6 мм2, E: = 2 .10 кгс/мм

n = .1000 об/мин, R = 150 мм, У = 3,0 м, S = 20 мм, ш = 10. При

55 этих данных по формуле (10) получим: при прямолинейных профильных канавках (о(, = О) 4 Т = 6,7 кгс при наУ о клонных профильных канавках (0= 45 ) йТ = 52 кгс..

9 12

Зти. силы также меньше, чем по приведенным экспериментальным данным в неприводных валках. Кроме того, если свивать, например, слой спирального каната из 24 проволок и вс.е их одновременно со свивкой в канат обжимать в клиновидный профиль в неприводных валках, установленных непосредственно на канатовьющей машине, то согласно приведенным экспериментальным данным для этого потребовалась бы сила вытяжки, равная

Р„ = ?4 P = 8900-17800 кгс, что на известных канатовьющих машинах практически не может быть реализовано.

По предлагаемому способу число одновременно обжимаемых проволок не может быть больше числа обжимных роликов. Поэтому даже при 10 одновременно работающих роликах и при максимально наклонных профильных као навках (o = 45 ) общая дополнительная сила составляет 6 Т, = 520 кгс, т.е. на порядок меньше, чем в неприводных валках.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность изготовления спиральных канатов с одновременным обжатием большого числа проволок в фасонный профиль совместно с их свивкой в канат, что повышает производительность процесса по сравнению с отдельным изготовлением фасонных проволок из круглых заготовок.

Таким образом, за счет принудительного вращения обжимных роликов от отдельного привода существенно

66911 !0 снижаются нагрузки на вытяжной механизм канатовьющей машины, что позволяет на известном оборудовании выпускать трехграннопрядные канаты больших диаметров (свыше 30 мм) и интенсифицировать таким образом канатное производство.

Г1ри определенных параметрах процесса скорость вращения обжимных

1О роликов не зависит от скоростей вращения остальных механизмов канатовьющей машины, что позволяет выполнить привод обжимных роликов независимым от остальных механизмов и

15 тем самым существенно упростить конструкцию машины.

Число одновременно обжимаемых элементов каната (проволок или прядей) не зависит от числа обжимных роли20 ков, что позволяет на одном и том же устройстве обжимать одновременно сколь угодно большое число элементов и существенно упрощает таким образом конструкцию канатовьющей машины, 25 особенно применительно к изготовлению многопрядных или многопроволочных спиральных канатов.

При изготовлении многопроволочных спиральных канатов из проволок фаЗО сонного, например клиновидного, профиля совместно с их свивкой в канат существенно повышается производительность всего процесса по сравнению с отдельным волочением клиновидных проволок, так как при этом освобождаются целые участки сложного производства фасонных проволок.

1266911

tPuc. 3

Фиг. l

Д иа,6

Составитель И.Хоптяная

Техред И. Попович Корректор Л Пилипенко

Редактор И.Рыбченко

Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам избретений и открытий

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

Заказ 5729/22

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4