Витое проволочное изделие
Авторы патента:
Использование: улучшение комплекса основных физико-механических свойств витого проволочного изделия в сочетании друг с другом и уменьшение трудоемкости изготовления его элементов. Сущность: витое проволочное изделие состоит из трех прядей по пять проволок в каждой, при этом отношение диаметра проволок "" свитых в прядь к диаметру описанной вокруг витого изделия окружности находится в пределах 0,185</Д<0,206. Пряди, а также проволоки, из которых они состоят свиты спиральной свивкой. 3 табл., 3 ил.
Изобретение относится к производству металлокорда для армирования шин и других резинотехнических изделий путем скручивания стальных высокопрочных проволок, имеющих латунное покрытие.
Известны витые проволочные изделия тросовой свивки, содержащие соединенные спиральной свивкой пряди, состоящие из спирально свитых проволок, причем пряди и витое изделие не содержат центральный элемент (сердечник, центральная проволока в пряди) [1] что улучшает его адгезию к резине. Способ выбора той или иной конструкции металлокорда при равной разрывной прочности основан на сравнении технических характеристик: числа проволок, адгезии к резине и гибкости. Однако известные витые проволочные изделия не обладают достаточными эксплуатационными свойствами, а их выбор затруднен из-за противоречивости показателей: например, улучшение гибкости ведет к падению адгезии и наоборот. Поэтому способ выбора, основанный на сравнении отдельных показателей конструкций, трудоемок и неэффективен. Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик витого проволочного изделия, создаваемых комплексом основных физико-механических свойств в определенном сочетании друг с другом, и уменьшение трудоемкости изготовления его элементов при заданном потребительском качестве. Это достигается путем использования в резино-технических изделиях армирующего материала, представляющего собой витое проволочное изделие, содержащее три соединенные спиральной свивкой пряди, каждая из которых состоит из пяти спирально свитых проволок, причем отношение диаметра проволок , свитых в пряди, к диаметру описанной окружности вокруг витого изделия D находится в пределах 0,185</Д<0,206. Указанные характеристики непосредственно связаны с основными показателями потребительских свойств витого армирующего изделия: прочностью связи с резиной, гибкостью и трудоемкостью изготовления. Прочность связи металлокорда с резиной прямопропорциональна площади открытой для контакта с ней металлической поверхности S=Pl, где Р - периметр открытой наружной поверхности, l длина витого изделия. Периметр открытой поверхности Р определяется соотношением где Кi доля открытого для контакта с резиной контура поперечного сечения i-ой проволоки i ее диаметр, N общее количество проволок. Момент сопротивления изгибу определяет гибкость витого изделия и находится по известному соотношению: , где ni количество проволок i-го диаметра. Диаметр проволок витого изделия расчитан исходя из условия равенства единице площади поперечного сечения (условие равнопрочности конструкции) по формуле i= (4/ni)0,5 Трудоемкость изготовления непосредственно связана с числом элементов витого изделия и возрастает по мере увеличения количества проволок в пряди. Известны тросовые витые проволочные изделия, содержащие центральный элемент и не имеющие его [1] Так как центральный элемент (сердечники прядей, центральная проволока в прядях) не участвуют в контакте с резиной, конструкции его содержащие, уступают по показателю адгезии конструкциям без центрального элемента. Известные малопроволочные витые изделия без центрального элемента (Wо 0,85/02210) такие, как 3х3, 3х4, 4х4 тросовой конструкции, отвечают требованиям высокой прочности связи с резиной, так как периметр Р их открытой наружной поверхности достаточно высок, однако они недостаточно гибки, а увеличение числа проволок в них, как конструкции 4х4, приводит к повышению трудоемкости изготовления. Для сопоставления различных конструкций витых изделий построен ряд возможных сочетаний проволок и прядей в них от трех до пяти при условии одинакового числа проволок в пряди внутри данной конструкции, как общепринято на практике. Такой ряд составили конструкции 3х3, 3х4, 3х5, 4х3, 4х4, 4х5 и 5х3, 5х4, 5х5. Минимальное количество элементов ограничивается недостаточной гибкостью, а максимальное высокой трудоемкостью изготовления витого изделия. Способ определения оптимальной конструкции витого изделия предусматривает нахождение безразмерного показателя: у (хi хo) хi, где у искомый параметр отклика Уp, Уw и УN;хip и хop; хiw и хow; хin и хoN исследуемое и желаемое значение. Условие оптимальности стремление к минимуму суммы. YP+YW+YN_ min
В табл.1 показан принятый к рассмотрению ряд конструкций, первоначальный отбор которых осуществлен по параметрам отклика yp и yw, т.е. по периметру открытой поверхности и моменту сопротивления изгибу, так как прежде всего витое изделие должно отвечать эксплуатационным требованиям. Расчет параметров отклика показан на примере конструкции 3х5. Диаметр проволок в ней составляет
i= (4/ni)0,5= (0,267/)0,5
Перимметр открытой поверхности показан на фиг. 1-3 (жирная линия), где рассматриваются три различных случая контактирования прядей и проволок между собой, определяющих значения доли открытого контура Ki= 9,5; 8,5 и 10,5 и среднее значение ki=9,5, тогда
P = Kii= 9,5(0,267/)0,5= 8,5
Момент сопротивления изгибу составляет
Безразмерный показатель периметра открытой поверхности,
Yp (xip-xop/xop (9,5-9,8)/9,8=-0,133
где 9,8 желаемое значение периметра открытой поверхности, принятое как у конструкции 3х3, для которой оно максимально. В табл. 1 принято абсолютное значение. Показатель момента сопротивления изгибу равен
уw (хiw-хow)/хow (0,0370-0,0287)/0,0287 0,289
где 0,0287 желаемое значение показателя, принятое как у конструкции 5х5. Суммарный показатель равен
уp+уw 0,133 + 0,289 0,422
Аналогично рассчитаны показатели для остальных конструкций ряда. Анализ данных табл. 1 показывает, что дальнейшее сопоставление можно проводить для четырех конструкций 3х5, 4х5, 5х4 и 5х5, которые имеют суммарный показатель Yp+Yw ниже остальных. Безразмерный показатель количества проволок для конструкции 3х5 равен:
УN (хiN-хoN)/хoN (15-15)/15 0, так как она является самой малопроволочной, а значит и наиболее производительной. Обобщенный показатель для нее составляет:
Yp + Yw + YN 0,422
В табл.2 приведены также данные определения этого показателя для конструкций 4х5, 5х4 и 5х5, которые существенно уступают конструкции 3х5, являющейся оптимальной, так как она имеет минимальное значение обобщенного показателя адгезионных и усталостных свойств, а также трудоемкости изготовления. Предложенный способ определения оптимальной конструкции позволяет при заданных значениях какого-либо показателя потребительских свойств витого изделия найти оптимальные значения других показателей наряду с соотношением размеров и числа элементов в витом изделии. Соотношение размеров элементов витого изделия /Д наиболее полно характеризует ту или иную конструкцию. В табл. 1 приведены значения отношения диаметра проволок к диаметру витого изделия различных конструкций анализируемого ряда. Например, для конструкции 3х5, имеющей безразмерный диаметр проволоки, равный = (0,267)0,5, диаметр витого изделия D составляет
Д = 2(Rсв-rсв-0,5)
где Rсв и rсв радиусы свивки прядей в витое изделие и проволок в прядь соответственно. Аналогично этому определены диаметры витых изделий других конструкций и соотношение /Д для них. Анализ данных табл.1 по этому показателю позволил установить, что отношение диаметра проволоки к диаметру витого изделия, имеющего минимальный обобщенный показатель, равный
Yp + Yw + YN 0,422,
находится в пределах 0,185</Д<0,206, где значение 0,185 относится к конструкции 5х3 и ограничивает отношение снизу, а значение 0,206 относится к конструкции 4х3, которое является ограничением сверху. Таким образом, необходимому условию оптимальности конструкции анализируемого ряда при установленных критериях желательности показателей периметра открытой поверхности, момента сопротивления изгибу и числа проволок явилась конструкция 3х5 с отношением диаметра проволок к диаметру витого изделия, находящимся в пределах
0,185</Д<0,206
2. Данные табл.3 показывают, что металлокорд 3х5х0,18 уступает по периметру открытой поверхности металлокорду 3х3х0,22 и по моменту сопротивления изгибу
металлокорду 7х3х0,15. Однако, если установить критерий желательности хop 9,8, т.е. наибольший периметр открытой поверхности, как у конструкции 3х3х0,22, а хow 0,0313, т. е. наименьший момент сопротивления изгибу, как у конструкции 7х3х0,15, то показатели периметра и момента сопротивления изгибу будут равны для конструкции 3х5х0,18. Yp (8,5 9,8)/9,8 -0,133
Yw (0,0370 0,0313)/0,0313 0,182
Yp + Yw 0,133 + 0,182 0,315
для конструкции 3х3
Yp (9,8 9,8)/9,8 0
Yw (0,0480 0,0313)/0,0313 0,533
Yp + Yw 0,533
для конструкции 7х3х0,15
Yp (7,1 9,8)/9,8 0,276
Yw (0,0313 0,0313) 0
Yp + Yw 0,276
Таким образом, конструкции 3х5х0,18 и 7х3х0,15 имеют близкие суммарные показатели (около 0,3) периметра и момента сопротивления изгибу. Для конструкции 3х5 безразмерный показатель количества проволок составит YN (15 15)/15 0,
для конструкции 7х3 YN (21 15)/15 0,4
Сумма показателей для конструкции 3х5х0,18 составит
Yp + Yw + YN 0,315 + 0 0,315,
для конструкции 7х3х0,15
Yp + Yw + YN 0,267 + 0,4 0,676,
что более, чем в два раза превышает значение 0,315. Таким образом, конструкция 3х5х0,18 имеет заметное преимущество в сравнении со стандартными конструкциями 3х3х0,22 и 7х3х0,15. Эксплуатационные показатели предлагаемой конструкции также превосходят сопоставляемые конструкции металлокорда. Таким образом, экспериментом показано, что при отношении диаметра проволоки к диаметру металлокорда тросовой конструкции в пределах 0,185</Д<0,206 достигаются высокие эксплуатационные показатели металлокорда. При этом металлокорд 3х5, превосходя по гибкости металлокорд 3х3, гораздо менее трудоемок, чем металлокорд 7х3х0,15. Изобретение позволяет рассчитывать оптимальные по критериям адгезии, гибкости и трудоемкости тросовые конструкции металлокорда и изготовлять наиболее оптимальную неизвестную ранее конструкцию 3х5.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Похожие патенты:
Канатовьющая машина // 2052005
Изобретение относится к текстильной промышленности и касается технологического оборудования для получения крученых изделий
Свивальная машина // 2049839
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к сталепроволочно-канатному производству
Устройство для приложения заданной тормозной силы к движущейся со сматывающей катушки проволоке // 2011451
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к устройствам для изготовления деталей из проволоки
Устройство для изготовления витых изделий // 1831537
Способ получения металлокорда // 1797755
Изобретение относится к сталепроволочно-канатному производству, в частности к производству металлокорда
Канатовьющая машина // 1682434
Изобретение относится к производству канатов и может быть использовано в технологическом процессе производства канатов на этапе их свивки
Преформатор к канатовьющей машине // 1633045
Изобретение относится к метизной промышленности , в частности к производству стальных канатов Цель изобретения - повышение качества каната путем выравнивания натяжения его прядей Для этого средний ролик 3 каждой секции преформатора установлен на штоке гидроцилиндра 5
Канатовьющая машина // 1505998
Изобретение относится к метизной промышленности и может быть использовано в оборудовании для изготовления канатов
Изобретение относится к производству витых изделий (И)
Канатовьющая машина // 1490194
Изобретение относится к метизному производству и может быть использовано в технологическом процессе производства изделий типа канатов или кабелей
Обжимной автомат // 1378998
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и позволяет расширить т хнические возможности за счет автоматического соединения концов проволок разного сечения
Патент 172016 // 172016
Многопроволочный витой пучок (канат) // 116008
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к приспособлениям в установке для контактной сварки
Изобретение относится к технологии производства крученых изделий; канатов из полимерных материалов, канатов металлических и комбинированных, сердечников и веревок из волокнистых материалов, и касается определения крутки прядей в готовом крученом изделии на сигарной машине роторного типа
Изобретение относится к получению крученых изделий и касается технологии получения качественных крученых изделий (канатов, сердечников и веревок) на сигарной машине роторного типа
Канатовьющая машина // 2123079
Изобретение относится к метизной промышленности, а точнее к канатовьющим машинам, и может быть использовано в производстве стальных кордов и многослойных канатов