способ изготовления двухслойных витых проволочных изделий

Формула изобретения

1. Способ изготовления двухслойных витых проволочных изделий, включающий одновременную свивку сердечника и наружного слоя, отличающийся тем, что центральный сердечник и готовое изделие свивают методом двойного кручения с разными шагами свивки в одну технологическую операцию, причем центральный сердечник скручивают с предварительным шагом t₀, а затем подкручивают при одинаковом направлении свивки сердечника и наружного слоя SS или ZZ или откручивают при противоположных направлениях свивки сердечника и наружного слоя ZS или SZ одновременно с операцией свивки двухслойного витого проволочного изделия согласно следующей зависимости:

где t₀ - предварительный шаг свивки сердечника;

t_k - финальный шаг свивки сердечника;

t_m - шаг свивки витого проволочного изделия;

(-) - для витого проволочного изделия с одинаковым направлением свивки сердечника и наружного слоя SS или ZZ при левосторонней свивке сердечника S и наружного слоя S или при правосторонней свивке сердечника Z и наружного слоя Z; (+) - для витого проволочного изделия с противоположным направлением свивки сердечника и наружного слоя ZS или SZ при правосторонней свивке сердечника Z и левосторонней свивке наружного слоя S или при левосторонней свивке сердечника S и правосторонней свивке наружного слоя Z.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает одновременную свивку 2-7 проволок сердечника и 4-15 проволок наружного слоя.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что свивка изделия осуществляется из проволок одинаковых или разных диаметров.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что для изготовления изделий используют проволоки с покрытием или без покрытия, изготовленные из высококачественной стали с содержанием углерода 0,65-1,0%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к изготовлению металлокорда, используемого для армирования шин, транспортерных лент, рукавов высокого давления, других резинотехнических изделий, а также канатов и кабелей.

Известны способы производства металлокорда, состоящего из центрального сердечника и наружного слоя, которые имеют одинаковый или разный диаметр проволок, одинаковое или противоположное направление свивки и разные шаги свивки, изготавливается в две технологические операции, т.е. операции свивки сердечника и наружного слоя металлокорда производятся раздельно и на разных типах свивочных машин [1], [2].

Недостатком данного способа является низкая производительность и высокая стоимость.

В качестве прототипа [3] принят способ изготовления двухслойного компактного металлокорда, имеющего в структуре центральный сердечник и наружный слой, состоящие из одинаковых или разных диаметров проволок. При данном способе металлокорд изготавливается с одинаковым направлением и шагом свивки проволок сердечника и наружного слоя.

Недостатком данного способа является образование структуры металлокорда, в которой проявляется “феномен миграции проволок”, т.е. на практике, при использовании в шинах одна, или более, проволок смещаются вдоль по отношению к соседним и выступает на конце корда, прокалывая шину, выводит ее из строя.

Другим недостатком данного способа является отсутствие возможности изготовления двухслойных витых проволочных изделий в одну технологическую операцию с разными шагами свивки центрального сердечника и наружного слоя.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ изготовления методом двойного кручения двухслойных витых проволочных изделий с разными шагами свивки с высокой степенью обрабатываемости.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ изготовления двухслойных витых проволочных изделий, повышающий анкерующую способность нитей и исключающий появление миграции проволок из структуры изделия при эксплуатации, увеличивающий срок службы резинотехнических изделий при эксплуатации и обеспечивающий более низкую стоимость изделий.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в достижении высокой степени обрабатываемости и повышении качества изделий за счет увеличения анкерующей способности проволок, составляющих структуру изделия.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предлагаемый способ изготовления витых проволочных изделий методом двойного кручения включает одновременную свивку сердечника и наружного слоя, в котором центральный сердечник и готовое изделие свивают методом двойного кручения с разными шагами свивки в одну технологическую операцию.

При этом центральный сердечник скручивают с предварительным шагом t_о, а затем подкручивают при одинаковом направлении свивки сердечника и наружного слоя SS или ZZ (при левосторонней свивке сердечника S и наружного слоя S или при правосторонней свивке сердечника Z и наружного слоя Z) или откручивают при противоположных направлениях свивки сердечника и наружного слоя ZS или SZ (при правосторонней свивке сердечника Z и левосторонней свивке наружного слоя S или при левосторонней свивке сердечника S и правосторонней свивке наружного слоя Z) одновременно с операцией свивки двухслойного витого проволочного изделия согласно следующей зависимости:

где t_o - предварительный шаг свивки сердечника;

t_k - финальный шаг свивки сердечника;

t_m - шаг свивки витого проволочного изделия;

(-) - для витого проволочного изделия с одинаковым направлением свивки сердечника и наружного слоя (SS или ZZ);

(+) - для витого проволочного изделия с противоположным направлением свивки сердечника и наружного слоя (ZS или SZ).

Способ включает одновременную свивку 2-7 проволок сердечника и 4-15 проволок наружного слоя. Проволоки сердечника имеют одинаковый или разный диаметр с проволоками наружного слоя витого изделия. Предпочтительно используются проволоки с покрытием или без покрытия, изготовленные из высококачественной стали с содержанием углерода 0,65-1,0%.

Указанная задача решается применением метода двойного кручения при свивке сердечника и самого двухслойного витого проволочного изделия в одну технологическую операцию с разными шагами свивки и с одинаковым (SS или ZZ) или противоположным (ZS или SZ) направлением свивки. При этом проволоки сердечника свивают с предварительным шагом свивки t_o, значительно большим требуемого в готовом изделии при одинаковом направлении свивки проволок сердечника и наружного слоя витого проволочного изделия (SS или ZZ), или с предварительным шагом свивки t_o, значительно меньшим требуемого в готовом изделии при противоположном направлении свивки проволок сердечника и наружного слоя витого проволочного изделия (ZS или SZ).

Достижение требуемого шага свивки проволок сердечника в готовом двухслойном витом проволочном изделии, изготавливаемом с одинаковым шагом свивки проволок сердечника и наружного слоя (SS или ZZ), осуществляется за счет подкрутки предварительного шага свивки сердечника t_o до финального шага свивки t_k одновременно с операцией свивки витого проволочного изделия с шагом свивки t_m.

При изготовлении двухслойного витого проволочного изделия с противоположным направлением свивки проволок сердечника и проволок наружного слоя (ZS или SZ) достижение требуемого шага свивки проволок сердечника в готовом витом проволочном изделии осуществляется за счет открутки предварительного шага свивки t_o до финального шага свивки t_k одновременно с операцией свивки витого проволочного изделия с шагом свивки t_m.

Как правило, сердечник состоит из 2-7 проволок, а наружный слой из 4-15 проволок. Проволоки сердечника имеют одинаковый или разный диаметр с проволоками наружного слоя витого изделия. Предпочтительно используются проволоки с покрытием или без покрытия, изготовленные из высококачественной стали с содержанием углерода 0,65-1,0%.

Таким образом, при изготовлении двухслойного витого проволочного изделия с одинаковым направлением проволок сердечника и наружного слоя (SS или ZZ) количество кручений, необходимое для формирования финального шага свивки сердечника, определяется суммой количества кручений, необходимых для формирования шага свивки витого проволочного изделия и предварительного шага свивки сердечника.

отсюда предварительный шаг свивки проволок сердечника

При изготовлении двухслойного витого проволочного изделия с противоположным направлением свивки проволок сердечника и наружного слоя (ZS или SZ) количество кручений, необходимое для формирования финального шага свивки сердечника, определяется разницей количества кручений, необходимых для формирования предварительного шага свивки проволок сердечника и шага свивки витого изделия.

отсюда предварительный шаг свивки проволок сердечника

Отношение шага свивки витого проволочного изделия к предварительному шагу свивки сердечника согласно (1) составляет

согласно (2) составляет

В предлагаемом способе свивки линейная скорость вытяжки сердечника N_ct_o, свитого двойным кручением с предварительным шагом t_o, задается вытяжным устройством модуля двойной свивки витого проволочного изделия и, соответственно, равняется линейной скорости вытяжки витого проволочного изделия N_mt_m

N_ct_o=N _mt_m,

отсюда проверяем правильность расчетов предварительного шага свивки сердечника

Соотношение скорости вращения роторов модуля двойной - предварительной свивки сердечника (N_c) и роторов двойной свивки готового витого проволочного изделия (N_m) определяется выражением

отсюда скорость вращения роторов модуля двойной - предварительной свивки сердечника

где (-) - для витого проволочного изделия с одинаковым направлением свивки сердечника и наружного слоя (SS или ZZ);

(+) - для витого проволочного изделия с противоположным направлением свивки сердечника и наружного слоя (ZS или SZ).

Описание практического способа осуществления данного изобретения

На фиг.1 схематически показан способ изготовления двухслойного витого проволочного изделия согласно данному изобретению.

Сущность предлагаемого способа заключается в объединении операций по изготовлению центрального сердечника и готового витого проволочного изделия в одну технологическую операцию путем присоединения к существующей машине двойного кручения (фиг.1), состоящей из модуля статической размотки (1) и модуля двойного кручения (2), дополнительного модуля двойного кручения (3).

Указанный способ включает следующие стадии: размотка первой группы проволок, формирующих сердечник с питающих катушек (4) и их скручивание в сердечник (5) в модуле двойной свивки (3) с предварительным шагом свивки t_o.

Скручивание проволок в сердечник осуществляется за счет вращательного движения роторов (6) и маховиков (7) модуля двойной свивки (3) и поступательного движения сердечника с линейной скоростью вытяжки Y_c, которая задается вытяжным устройством (8) модуля двойной свивки двухслойного витого проволочного изделия (2) и, соответственно, равняется линейной скорости вытяжки витого проволочного изделия Y_m.

Следующая стадия - прохождение сердечника, сформированного с предварительным шагом t_o, и второй группы проволок с питающих катушек (9), модуля статической размотки (1) через распределительный шаблон (10), формирующую втулку (11) и обжимные плашки (12) для образования внешнего слоя вокруг сердечника.

Дальнейшая стадия включает подачу предварительно сформированного двухслойного витого проволочного изделия к ведущим роликам (13), маховикам (14), реверсивному ролику (15), вытяжному устройству (7), торсиону (16), правильному устройству (17) и к приемной катушке (18) модуля двойной свивки двухслойного витого проволочного изделия (2), где двухслойное витое проволочное изделие свивается с установленным шагом свивки t_m. Одновременно с процессом свивки двухслойного витого проволочного изделия осуществляется подкрутка предварительного шага свивки сердечника t_o до финального шага t _k, в случае, если сердечник и наружный слой имеют одинаковое направление свивки (SS или ZZ). При этом направление вращения роторов и маховиков модуля предварительной свивки сердечника (3) и модуля двойной свивки витого проволочного изделия (2) - противоположное (SZ или ZS).

Если двухслойное витое проволочное изделие имеет противоположное направление свивки сердечника и наружного слоя, в этом случае, в процессе свивки витого изделия с шагом свивки t_m в модуле двойной свивки витого изделия (2) происходит открутка предварительного шага свивки сердечника t_o до финального шага свивки t_k. При этом направление вращения роторов и маховиков модуля предварительной - двойной свивки сердечника (3) и модуля двойной свивки витого проволочного изделия (2) - одинаковое (SS или ZZ).

В предлагаемом способе (фиг.1) вместо модуля статической размотки (1) может использоваться модуль с ротационной размоткой, т.е. с подкруткой проволок наружного слоя, а также двойное или одинарное внешнее подкручивающее устройство (торсион).

Способ изготовления двухслойного витого проволочного изделия покажем на примерах:

а) Изготовления металлокорда конструкции 2+7×0,23 SS с одинаковым направлением свивки проволок сердечника и наружного слоя (SS или ZZ).

Исходные данные:

- скорость вращения роторов и маховиков модуля свивки металлокорда - 3250 об/мин,

- шаг свивки металлокорда - 12,5 мм,

- финальный шаг свивки проволок сердечника - 6,3 мм.

Находим:

Соотношение между числом оборотов роторов модуля предварительной свивки сердечника и модуля двойной свивки металлокорда (К):

Число оборотов роторов модуля двойной свивки проволок сердечника:

Предварительный шаг свивки проволок сердечника:

Проверка правильности расчетов предварительного шага свивки сердечника:

б) Изготовления металлокорда конструкции 3×0,20+6×0,35 SZ с противоположным направлением свивки проволок сердечника и проволок наружного слоя (ZS или SZ):

Исходные данные:

- скорость вращения роторов модуля двойной свивки металлокорда - 3250 об/мин

- шаг свивки металлокорда - 18,0 мм

- финальный шаг свивки проволок сердечника - 10,0 мм

Находим:

Соотношение между числом оборотов модуля двойной - предварительной свивки сердечника и модуля двойной свивки металлокорда:

Число оборотов модуля двойной - предварительной свивки проволок сердечника:

Предварительный шаг свивки сердечника:

Проверка правильности расчетов предварительного шага свивки проволок сердечника:

В сравнении с металлокордом 2+7×0,23 SS и 3×0,20+6×0,35 SZ, изготавливаемыми с разными шагами свивки сердечника и готового металлокорда в две отдельные операции, при изготовлении по новой технологии производительность повышается до 60%. Новая технология исключает возможность появления миграции нитей витого проволочного изделия. Однако использование нового способа предпочтительно при изготовлении металлокорда с одинаковым направлением свивки сердечника и металлокорда (SS и ZZ). При изготовлении металлокорда с противоположным направлением свивки сердечника и металлокорда применение нового способа ограничивается высокими скоростями роторов и маховиков модуля предварительной - двойной свивки сердечника.

Источники информации:

1. Патент: US. 3,358,345 от 1967-12-19.

2. Букштейн М.А. Производство и использование стальных канатов. М.: Металлургия, 1973, стр. 235-236.

3. Патент: US5609014 от 1997-03-11 (прототип).