витое проволочное изделие
Классы МПК: | B21F15/02 проволоки с проволокой D07B3/00 Машины и устройства общего назначения для изготовления крученых канатов или кабелей из нескольких прядей одного или различных материалов |
Автор(ы): | Баглай Геннадий Валерьянович[BY], Бирюков Борис Александрович[BY], Дашевский Лев Иосифович[RU], Куприй Евгений Иванович[UA], Ненашев Александр Владимирович[BY], Фетисов Василий Павлович[BY] |
Патентообладатель(и): | Белорусский металлургический завод (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-04-23 публикация патента:
20.03.1997 |
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.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
Формула изобретения
Витое проволочное изделие, содержащее соединенные спиральной свивкой пряди, состоящие из спирально свитых проволок, отличающееся тем, что оно состоит из трех прядей по пять проволок в каждой, при этом отношение диаметра проволок![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
Описание изобретения к патенту
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![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075362/2075362-2t.gif)
где Кi доля открытого для контакта с резиной контура поперечного сечения i-ой проволоки
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
N общее количество проволок. Момент сопротивления изгибу определяет гибкость витого изделия и находится по известному соотношению:
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075362/2075362-3t.gif)
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
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075051/931.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
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_
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075070/8594.gif)
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
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075051/931.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
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
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075051/931.gif)
P =
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075051/931.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
Момент сопротивления изгибу составляет
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075362/2075362-4t.gif)
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
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075030/960.gif)
Д = 2(Rсв-rсв-0,5
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
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
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
Yp + Yw + YN 0,422,
находится в пределах 0,185<
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
0,185<
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
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<
![витое проволочное изделие, патент № 2075362](/images/patents/397/2075035/948.gif)
Класс B21F15/02 проволоки с проволокой
Класс D07B3/00 Машины и устройства общего назначения для изготовления крученых канатов или кабелей из нескольких прядей одного или различных материалов