Способ изготовления каната из фасонных элементов

(59 4 0 07 В 5/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Е ИЗОБРЕТЕНИСВИДЕТЕЛЬСТВУ ИСА Н ТОРСК(2 5-27 54)(5.7)3 ФАСОНбжатиесвивку С Ы л ПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАНАТА Х ЭЛЕМЕНТОВ, включающий ементов в фасонный профил их в канат с постоянной вытяжки, о т л и ч а ютем, что, с целью снижеоемкости за счет уменьшени усилия, элементы обжимают по длине последовательно ругим по меньшей мере по.86,ь ныи т мет Глушко 1.057.5 ское св кл. Р 0 88.8)етельство ССС В 5/ 1 О, 1963,1) 3639 (22) 05.0 (46) 30.1 (71) Всес ский инст ности (72) М.Ф, (53) 677. (56) Авто У 163925,СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 40учно-исследователзной промьппленскоростьщ и й сния энертянущегоучасткамиодин заодному. 3 1 ь 6У .гь,кщ юИзобретение 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 ограниченных 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 профильси 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 один 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 обжимных 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 ротореоправке 2, а затем проводят черезраспределительный шаблон 7 и подаютв свивальные плашки 8, где свиваютее с другими прядями в канат 9, который наматывают на барабан 6.При протяжке пряди 1 через профильную канавку 3 прядь отдельнымипоследовательными участками подаютпод обегающие вокруг оправки 2 обжимные ролики 4, которые обжимаютпрядь периодическими импульсами.Когда над профильной канавкой 3нет ролика 4, находящаяся в нейпрядь 1 протягивается свободным ходом без обжатия (фиг. 3). При прохождении обжимного ролика 4 над профильной канавкой 3 находящийся в нейучасток пряди 1 подвергается обжатию в трехгранный профиль (фиг. 4).После схода ролика 4 с поверхностиобрабатываемой пряди 1 описанный процесс повторяется.Основная работа деформации прядипри ее обжатии в трехгранный про филь производится за счет принудительного вращения обжимных роликов 4вокруг оси оправки 2, а не за счетсилы вытяжки пряди, чем снижают нагрузки на барабан 6 вытяжного меха низ ма.Незначительные дополнительные импульсные нагрузки на вытяжной механизм в этом прсцессе возникают вкратковременные периоды Ь С, в те чение которых прядь 1 находится подобжимным роликом 4, прижимается кповерхности 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 Ч, компенсируя недостающуюдлину пряди на участке 2 = АВ (отточки А на оправке 2 до точки 8 55на барабане 6) упругим растяжениемэтого участка, освобождая его отрастяжения в периоды свободного ходапряди в профильных канавках 3В период останови пряди н точке Я ца оправке 2, в точке В ,ца барабане 6 прядь 1 продолжает двигаться вместе с канатом 9 с постоянной скоростью Ч, получая за время й ф перемещение, равггоеНедостающая длина пряди ь Г на участке 1 = А В, возникающая за счет ее остановки н точке А , компенсируется ее упругим растяжением на указанную величину 61, за счет чего п пряди возникает дополнительная упругая сила, равнаяЬТ = ЕЕ - = ЕЕ 1: (2)ОР чРГгде Е - модуль упругости пряди;Г - 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 А С на оправке 2, определенным выбором параметров процесса указанная дополнительная упругая сила 1 г Т может быть сведена к несущественным для процесса величинам.На вытяжном барабане 6 указанные силы 6 Т, 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 рО- ликами 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(3) 45 где К - радиус оправки.11 оскольку яп 2принимает максимальное значение, равное единице,о50 при ь. = 45 , то дальнейшее увеличение этого угла является нецелесообразным, ибо не приводит к усилениюэффекта кручения профиля обрабатываемой пряди,55Во избежание местного смятия поверхности проволок по краям роликов,а также для обеспечения плавноговхода ролика в контакт с обрабатывапод рслики в определенные моментыодновременно попадают все шесть прядеи.Целесообразно, чтобы при сваркев канат прядь предварительна имелакрученый трехгранный профиль, соответствующий нинтоной форме пряди вканате.Трехгранный профиль пряди по 10 предлагаемому способу получают свинкой прядей н канат с их откруткой.Известные канатоньющие машины снабжены механизмом открутки прядей(не показан), посредством которого 15 прядЬ 1 вращают относительно ротора5 в обратную стороцу с определеннойугловой скоростью Й , обычно близкой к скорости вращения ротора Й .При этом н период свободного хода 20 (без обжатия) прядь вращается и впрофильной канавке 3 (Фиг. 3), поворачиваясь к обжимным роликам 4 постепенно разными сторонами своейповерхности, что и придает ей круче ный трехгранный профиль в процессеобжатия.для усиления эфФекта крученияпряди н профильной канавке 3 последняя может быть выполнена наклонной 30 к оси оправки 2 под угломпотипу винтовой нарезки (фиг. 5), Направление винтовой формы профильнойканавки 3 должно совпадать с направлением винтовой формы пряди в каУгол наклона профильной канавкиК выбирают из конструктивных итехнологических соображений, но цеОвыше к = 45 . Кручение профиля гря ди н наклонной профильной канавкеопределяется, как для винтовой линии, по формуле1266911 б подача пряди вдоль образующей оправ- ки 2 равна ЬБ = ЬБ созК 1 О(4) 5емой поверхностью пряди контур рабочей поверхности ролика (по крайней мере на одном крае со сторонывхода пряди), закруглен по радиусу 1,который выбирается конструктивно(см. фиг. 6),Для увеличения частоты относительного вращения обжимных роликов ихцелесообразно вращать в противоположную сторону относительно вращенияротора. При этом частота относительного вращения обжимных роликов равна 15 где Л - абсолютная угловая скоростьвращения ротора 5,Я - абсолютная угловая скоростьвращения обжимных роликов 4относительно 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 Б выбирают из условия перекрытия последовательных участков обжатия пряди ЧБсозсшигде Ч - скорость вытяжки пряди;ш - число симметрично расположенных обжимных роликов;и - частота вращения обжимныхроликов относительно оправки 2.формула (5) вытекает из следующего расчета.ЪПри частоте вращения роликов 4 вокруг оправки 2, равной и, каждый 4 О ролик производит из пряди в единицу времени и участков обжатия. При числе обжимных роликов, равном ш, число участков обжатия пряди в единицу времени равно ш,и. 45При протяжке пряди со скоростью Ч в единицу времени на оправку 2 подается ее длина, равная У, которая периодически входит последовательно в контакт с обжимными роликами шни раз. Поэтому подача длины пряди на один проход ролика равна Если ширина рабочей части обжим- Мого ролика равна или больше этой величины, т.е. Бд Б , то происходит стыковка или перекрытие последовательных участков обжатия пряди по ее длине, что и обосновывает формулу (5). Если БЬ Б , то абсолютная скорость вращения роликов И в определенном диапазоне не зависит от угловой скорости вращения ротора Я и скорости вытяжки каната Ч 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 Ь Т, определяемой по формуле (2), и в зависимости от других выбранных параметров процесса по формуле 2 нЯ и ЬБ = - , --ЬТ- сенцо, (8) ЕР Ч сов где Ь - ширина полосы обжатия наповерхности трехгранной пряди (фиг. 6),Эта формула вытекает из следующего расчета д.полнительной силы ЬТ.На фиг. 6 показано положение пряди 1 в профильной канавке 3 при развертке поверхности оправки 2 на плоскость. Обжимной ролик 4 прокатывает поверхность пряди 1 по полоске проката шириной В .При этом длинадуги МС по окружности оправки 2 равна(6) При наклонной профильной канавке (фиг. 5) на один проход ролика НС= Н ЦК 1 -ЪсозК,1Со стороны окружности оправки 2эта дуга равна АС = К. Ы (фиг. 4),где К - радиус оправки 2, Ь Ц - угол7поворота ролика 4 вокруг оправки 2 на дуге 4 С,Сравнивая указанные величины одной и той же дуги 1 С , находим угол1 / Ьдц=-.к.+К соз(/Исходя из кинематики вращения ролика 4 вокруг оправки 2 этот угол равен 6 с = 27 и 6, где и - частота относительного вращения ролика, определяемая по формуле (4).Приравнивая указанные выражения для одного и того же угла, находим время остановки пряди на оправке 2ЪЬС = 8 Е 8+2%К и 1, созе./ (9)Подставляя найденное значениев формулу (2), получим формулу длярасчета дополнительной упругой силыЬТ = гк8 а + - (10)ЕГ ( Ь Чг",К УсоМ иРешая это уравнение относительно ширины обжимного ролика Б, 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 и = 1000-2000 об/минНа 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 калибреР = 55-йюгде д - диаметр заготовки прядистепень линейного обжатия,1 = 0,06.Произведем сравнительный расчетдля шестипрядного .каната из прядей 1266911 8в заготовке диаметром д = 10 мм,Р = 62 мм , Е = 1,7 10 кгс/мм . По4приведенной выше формуле сила вытяж. ки одной пряди в неприводном трехроликовом калибре равна Р = 330 кгс.Для шестипрядного каната в целом Р = 6 Р1980 кгс.Для расчетов по формуле (10) при-мем следующие данные: 7 = 20 м/мин,О и = 1000 об/мин Ь = 0,6 д,Х = 3,0 м, К = 150 мм", ш = 4,Б = 20 мм 1= 17 . При этих данныхпо формуле (10) получим для однойпряди а Т = 90 кгс.15 Прн симметричном расположениичетырех обжимных роликов одновременно под ролики попадают только двепряди из шести (фиг. 2). Поэтомудля каната в целом по данному спосо 20 бу следует вводить в расчет одновременное обжатие только двух прядей,что дает суммарную силу ЬТ= 180 кгс.Таким образом, по предлагаемомуспособу дополнительные нагрузки на25 вытяжной механизм примерно в 1 О раэменьше, чем по известному. Следовательно, дополнительная импульснаясила ЬТ, определяемая по формуле(2) или (10), не имеет существенногоЗ 0 значения при определенным образомвыбранных параметрах процесса.По данному способу могут изготавливаться также спиральные канатыиз проволок фасонного профиля, например клиновидного, которые используются в канатах закрытой конструкции, если в качестве заготовки беруткруглую проволоку. Все приведенныевыше расчеты, представленные для40 круглопрядной заготовки, относятсяи к заготовке в виде круглой.проволоки. Поэтому целесообразно сравнитьданный способ по дополнительнойсиле Ь Т с обжатием стальной прово 45 локи в неприводных валкахТак, для обжатия стальной проволоки диаметром 3 = 4,0 мм в неприводных валках со скоростью протяжкиЧ = 24 м/мин известны следующие50экспериментальные данные для силывытяжки Р = 370-740 кгс: Ь = 0 8 оУ УР = 12,6 мм 2,= 2 104 кгс/мми = .1000 об/мин, К = 150 мм,У = 3,0 м, Я = 20 мм, ш = 10. При55этих данных по формуле (10) получим:при прямолинейных профильных канавках (О(, = О)Т = 6,7 кгс при наУоклонных профильных канавках (М= 45 )йТ = 52 кгс., 9 12)ти силы также меньше, чем по приведенным экспериментальным данным в неприводных валках. Кроме того, если свивать, например, слой спирального каната из 24 проволок и все 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 = 24 Р = 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 каонавках (а = ч 5 ) общая дополнительная сила составляет Ь Т, = 520 кгс, т.е. на порядок меньше, чем в не- приводных 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 изкруглых заготовок.1Таким образом, за счет принудительного вращения обжимных роликов от отдельного привода существенно 66911 0снижаются нагрузки ца вытяжной механизм канатовьющей машины, что позволяет на известном оборудовании выпускать трехграннопрядные канатыбольших диаметров (свыше 30 мм) иинтенсифицировать таким образом канатное производство.При определенных параметрах процесса скорость вращения обжимных 1 О роликов не зависит от скоростей вращения остальных механизмов канатовьющей машины, что позволяет выполнить привод обжимных роликов независимым от остальных механизмов и15 тем самым существенно упростить конструкдию машины,Число одновременно обжимаемых элементов каната (проволок или прядей)не зависит от числа обжимных роли 20 ков, что позволяет на одном и томже устройстве обжимать одновременносколь угодно большое число элементови существенно упрощает таким образомконструкцию канатовьющей машины,25 особенно применительно к изготовлению многопрядных или многопроволочных спиральных канатов.При изготовлении многопроволочныхспиральных канатов из проволок фаЗО сонного, например клиновидного, профиля совместно с их свивкой в канатсущественно повышается производительность всего процесса по сравнениюс отдельным волочением клиновидныхпроволок, так как при этом освобождаются целые участки сложного производства фасонных проволок.1266911 орректорЛ, Пили енко ктор И,Рыбчен хред И. Попович Заказ 5729/22 ное В дУжгор л. Проектная,прияти еско Производственно-поли Составитель И.Хоптян Тираж 348 ПодпИИПИ Государственного комитета СССпо делам избретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб