Металокорд з покращеною фіксацією дроту серцевини

Пропонований винахід належить до області виготовлення виробів з металевих струн, а конкретніше, до виробництва металокорду і канатів для армування гумо-технічних виробів, а також пристроїв для їх виготовлення. Відомі спіралевидні (багатопластові) і компактні конструкції металокорду, наприклад, 3xd1+6xd2, 2+7xd, 12xd, d1+18xd2, які дозволяють значно підвищити витривалість і опір фретінг-корозії порівняно з металокордом тросових конструкцій. Недоліком цього технічного рішення являється те, що дані конструкції мають низький опір виходу дроту із корду в процесі експлуатації виробів, в результаті чого дріт проколює пласт гуми і виходить назовні. Наступним істотним недоліком являється недостатнє проникнення гуми в стр уктур у металокорду, що при розрізі до армуючого пласту приводить до розповсюдження вологи подовж струни металокорду і її корозії. В обох випадках має місце швидкий вихід виробу із строю[1]. Відомий ряд конструкцій металокорду, що містять одну і більше дротин в центральному пласті і максимально два зовнішніх пласти, в яких з метою покращення фіксації серцевини міняють діаметр і/або крок виття центральних [2-3] пластів металокорду, або ж використовують частину периферійних дротин меншого діаметру[4]. Недоліками вказаних рішень є наявність незаповнених при вулканізації гумою поздовжніх каналів, пониження втомленої витривалості металокорду в огумленому стані в вигляді росту напруги на поверхні дроту із-за більшення їх діаметрів, або ж пониження його розривного навантаження. В якості прототипу принято конструкцію[5] металокорду, (n + m) x d+ kx d (де n, m, k - число дротин, причому k>n+m), яка складається із серцевини, одержаної шляхом обмотки n центральних приформованих, але ж не скручених дротин, m дротинами другого пласту. Поверх ни х накручують k дротин зовнішньої накрутки. Всі центральні жмути (n+m)xd деформовані так, что мають однаковий крок, напрямок і кут звиття, а дротини серцевини nxd розміщені практично рівномірно по фазі. Недоліком даної конструкції является те, що, як відомо з практики, незкрученні між собою цетральні дроти фіксуються в структурі корду гірше, ніж звиті, і, наприклад, при недостатньому зжатті зі сторони дротів другого внутрішнього пласту, не виключена міграція в процесі роботи гумотехнічних виробів. Крім того, даний корд зкручують виключно в два і більше прийоми, що понижає продуктивність виробництва металокорду порівняно з компакними або спіралевими конструкціями одностороньої скрутки, особливо на машинах подвійного кручення. В якості прототипу для пристрою взято пристрій для скрутки металлокорду [4], що містить размоточний пристрій запитними катушками, розміщеними поза зкручуючими частинами машины, модуль скрутки методом подвійного зкручення з витяжним пристроєм і приймальною катушкою. Недолік вказаного прототипу заключається в тому, що він не дозволяє забезпечити високопродуктивну зкрутку металокорду з покращеною фіксацією дротин серцевини. Задача, яку рішає винахід, заключається в збільшенні терміну експлуатації виробу, армованого металокордом і підвищенні його технічних характеристик за рахунок покращення фіксації дротин серцевини, а також в створенні пристрою для високопродуктивної скрутки металлокорду зазначеного типу. Технічний результат, досягнутий при використанні винаходу, заключається в виключенні міграції центральних дротів в процесі експлуатації гумотехничних виробів, забезпеченні більш повного заповнення гумою при вулканізації поздовжніх каналів (утворених при скрутці дротин), підвищенні корозійної стійкості металлокорду і забезпеченні скрутки багатопластового металлокорду на одній машині. Рішення поставленої задачі забезпечується тим, що металокорд з покращеною фіксацією дротин серцевини для армування гумотехнічних виробів, містить як мінімум одну центральний жмут, який складено з серцевини, виконаної з декількох дротин і обвитої однією або декількома верхніми дротами, а також рівномірно накручених на центральний(і) жмут(и) дротів зовнішньої накрутки. Дроти серцевини центрального жмута скручені між собою, при чому крок скрутки верхніх дротин центрального жмута по меншій мірі в 1,1 раза меньше кроку скрутки її серцевини, а крок скрутки зовнішнього виття (металокорду) співпадає з кроком скрутки дротин серцевини центрального жмута. Поряд з дротами зовнішньої накрутки, корд може містити додатково одну або декілька обмотуючих дротин, забезпечуючи х відсутність розкручення і покращення фіксації дротин центрального жмута. Пристрій для виробництва металокорду з покращеною фіксацією дротів серцевини містить размоточний пристрій запитними катушками, розміщеними поза скручуючою частиною машини, модуль скрутки методом подвійного скручення з витяжним пристроєм і приймальною катушкою. Він також може містити пристрій для попередньої скрутки металокорду. Додатково вказаний пристрій містить обмоточну голівку (або голівки) для розміщення обмоточного дроту (дротів) на дроти серцевини центрального жмута. Застосування в центральному жмуті особливо серед обплітаючих дротин овального або площинного розрізу дозволяє, як правило, покращити фіксацію серцевини і зменшити діаметр готового металокорду. Схожий ефект досягається при використанні таких обмоточних дротин, накручених поверх зовнішньої накрутки. Міцна фіксація серцевини і глибина проникнення гуми в стр уктур у корду забезпечується при умові, якщо сталеві дротини мають достатнє зщеплення (адгезію) з гумою. Принаймні це досягається при нанесенні на дріт латуневого покриття. Покриття повинно мати достатнє зщеплення як з гумою, так і зі сталевою основою дроту. Корд, згідно винаходу, може містити дроти різного діаметру. Найчастіше діапазон діаметрів дротів, з яких скручують корд для армування гумотехнічних виробів, складає від 0,10 до 0,80мм. Кроки скрутки металокорду при цьому звичайно вибирають в інтервалі від 8¸25xD, де D - діаметр корду. Як правило крок скрутки металокорду для шин легкових і грузови х автомашин міняється в інтервалі 5¸25мм. Предповажна кількість дротин серцевини центрального жмута (жмутів) рівна двом з метою найкращого проникання гуми в структур у металокорду. В цьому випадку кількість l верхніх дротин центрального жмута, обмотуючи х серцевину, повинно відповідати умові p l£ - 1, (1) d2 ) 2d1 + d2 де d1 і d2 - діаметр дротин серцевини і обплітаючих дротів центрального жмута. З цією ж метою кількість m дротин зовнішньої накрутки металокорду повинно відповідати умові: p m£ - 1. d3 arcsin( ) d3 + 2d1 + 2d2 де d3 - діаметр дротів зовнішньої накрутки металокорду. Дані співвідношення забезпечуються наявністю зазорів між обмотуючими дротами серцевини і зовнішнім пластом досягаючих достатньої величини для розповсюдження гуми. Всі дроти металокорду (за можливим виключенням обплітаючого(их) дроту(ів)) скручені в одному напрямку накрутки, переважно в одну операцію. В пристрій для виготовлення металокорду з покращеною фіксацією дротів серцевини входить розмоточний пристрій з запитними катушками, розміщеними поза скручуючої частини машини, модуль скрутки методом подвійного витя з витяжним пристроєм і приймальною катушкою. Він також може містити попередню скрутку металокорду. Додатково вказаний пристрій містить обплітаючу голівку (або голівки) для нанесення обмоточного дроту (дротів) на дроти серцевини центрального жмута. Задача, що рішається при розробці вказаного пристрою, заключається в забезпеченні високої продуктивності виготовлення запропонованої витої структури, співвіднесеній з продуктивністю при скрутці компактних конструкцій. Рішення поставленої задачі досягається тим, що першочергово k дротів першої частини серцевини обплітається l дротами другої частини з кроком t10, таким, що: (3), T10 £ 10 ´ t 3, де t3 - крок скрутки готового металокорду. Напрямок обплетення при цьому повинен відповідати напрямку скрутки металокорду. Згадана операція може бути проведена окремо від послідуючого виготовлення металокорду цілком (скрутка в дві операції), наприклад на машині для скрутки металокорду, як приклад, в патенті [6], або на машині для нанесення обплетення на металокорд. В пропонованому пристрої після нанесення обплітаючої(их) дротини одержаний жмут поступает безпосередньо до наступної операції скрутки металокорду, тобто в одн у те хнологічну операцію. В модулі подвійної скрутки дротів внутрішнього пласту скручують з кроком t1, близьким до кроку металокорду t3 , а обплітаючі дроти скручуються до кроку t2, рівного: t ´t t t2 = 10 3 £ 3 (4). t10 + t 3 11 , Винахід пояснюється схемами, де розтлумачується принцип побудови пропонованої конструкції і її виготовлення. Відмінність заявлених рішень від прототипів заключається в тому, що дроти серцевини центрального жмута металокорду звиті між собою і мають крок скрутки, співпадаючий з кроком скрутки дротів верхньої накрутки, в той час як верхні дроти центральної пряді мають крок, як мінімум в 1,1 раза меньший. Всі дроти металокорду скручені в одному напрямку скрутки. З метою найкращого проникнення гуми кількість дротів серцевини центральної пряді переважно рівна двом, а кількість l верхніх дротин центральної пряді, обплітаючих серцевину, відповідає формулі (1). З цією ж метою кількість m дротів зовнішньої накрутки металокорду повинна відповідати формулі (2). Відмінністю пристрою для виробництва металокорду з покращеною фіксацією дротів являється те, що він додатково містить одну або декілька обплітаючих голівок для нанесення обплітаючого дроту на дроти центрального жмута (або жмутів). Суть пропонованих те хнічних рішень пояснюється кресленням. На мал.1 дано зовнішній вигляд металокорду, складеного з центральної пряді, що включає серцевину (3), яка складається з двох дротів (1) і одного обплітаючого дроту верхньої накрутки (2). Поверх центрального жмута накручено дроти зовнішньої накрутки (4) і другий зовнішній обплітаючий дріт (5). Якщо діаметр дротів центральної пряді і дротів зовнішньої накрутки становить, наприклад, 0,20мм, а обплітаючий - 0,15мм, то пропонована конструкція згідно винаходу буде мати значення по міжнародній класифікації 2+1+6x0,20+0,15 На мал.2 схематично зображено поперечний розтин металокорду в різних його точках, тобто, зміну положення дротів металокорду по його довжині, відповідно розтину А-А, В-В, С-С и D-D на мал.1. Значення відповідає мал.1: (1) - дроти серцевини, (2) обплітаючі дроти верхньої накрутки, (4) - дроти зовнішньої накрутки, накручені на центральну прядь (5) - зовнішній обплітаючий дріт. Видно, що пропонована конструкція металокорду з покращеною фіксацією дротів серцевини характеризується значними зазорами для проникнення гуми порівняно з відомими конструкціями, наприклад 3x0,15+6x0,265 и 2+7xd. На мал.3 зображено пристрій для виробництва металокорду з покращеною фіксацією дротів серцевини за одну те хнологічну операцію. В пристрій входять запитні катушки, з дротами внутрішньої накрутки (2), пристрій для обплетення звитих дротів внутрішньої накрутки (3), пристрій попередньої скрутки металокорду (4), запитні катушки (1) дроти зовнішньої накрутки і модуль подвійного витя (5) з приймальною катушкою. Як видно зі схеми, дріт для внутрішнього пласту з запитними катушами дротів внутрішньої накрутки його (2) проходить через пристрій (пристрої) для їх обплетення дротом (3) кроком, меньшим, ніж десять кроків скрутки готового металокорду. Після чого серцевина попередньо скручується в пристрої попередньої скрутки (4) або, в його відсутність, надходить в забірний фільєр, де обвивається зовні дротами зовнішньої накрутки з запитних катушок (1). В першій зоні скрутки перед модулем подвійної накрутки (5) металокорд скручується з кроком скрутки, відповідаючим примірно подвоєному кроку скрутки готового металокорду, а в другій зоні, після arcsin( заходу в модуль (5) - до кроку скрутки готового корду. Дроти центрального жмута, обплітаючі серцевину, в випадку приймають крок скрутки відповідаючий формулі (4). Приклад конкретного використання: Металокорд виробляють наступним методом: центральний жмут (або жмути), іменовану(і) серцевиною із практично незвитих між собою дротів і обплітаючі дроти, обвиті навколо серцевини з кроком з крутки меньшим або рівним десяти крокам скрутки готового металокорду, звивають на канатній машині подвійного кручення, одночасово обплітають центральну частину дротами зовнішньої накрутки (дротами наружним дротової обмотки) з заданим кроком скрутки. Тобто центральна частина металокорду виробляється в одну операцію одночасно зі скруткою металокорду в цілому. Відповідно винаходу виготовлено металокорд конструкції 2+1x0,15/6x0,265, який проходив аналіз порівняно з звитим із того ж дроту промислово використаним металокордом 3x0,15+6x0,265. Середнє значення фізико-хімічних характеристик металокорду двох вказаних конструкцій приведено в табл.№1 Таблиця 1 Результати випробувань металокорду конструкції 3x0,15+6x0,265 и 2+1x0,15/6x0,265 Конструкція Діаметр Число Крок, Мм і Розрив Лінійна Жосткість метало циклів до напрямок непосилення, щільність, по Таберу, корду, розрушення скрутки Η г/м г×см мм * Посилення виривання серцевини, Н/12,5 мм Вихід не 10,0/10,0 S/Z 9,8/5,1/9, 2+1x0,15/6x0,265 8S/S/S 3x0,15+6x0,265 В огумленому стані 0,81 1005 3,03 41 18118 8,5 12,9 0,82 1009 3,05 41 19941 11,7 32,8 * - малоциклічна витривалість в огумленому стані при трьохроліковому загині. Як слідує з табл.1, при виготовленні з однакового вихідного матеріалу забезпечуються практично однакові фізико-механічні характеристики металокорду. Одночасно конструкція згідно винаходу має в 1,4 рази більше посилення виривання серцевини в вихідному і в 2,5 рази - в огумленому стані, а також приблизно на 10% більше кількість циклів до зруйнування в малоциклічній зоні.. Список литератури: 1. Ж. Дюваль. Конструкції металокорду для нового тисячоліття.// Доклад на конференції "Гума і шини", Словакія, 2000г. 2. Патент ЕР 0290082, В1 Конструкція компактного металокорду. 3. Патент WO 0110656 Металокорд для армування гумових виробів, а конкретніше, шин. 4. Патент US 4627229 Компактний металокорд для підвищення розривної міцності. (прототип). 5. Патент ЕР 0125505 Вайденхаупт В. // Армуючий канат для еластомірів 21.11.1984г. (прототип). 6. Патент US 4408444 Металокорд для армування еластомірних матеріалів.