Спосіб виготовлення витих виробів одинарного звивання

Реферат: UA 76240 U UA 76240 U 5 Корисна модель належить до технології виготовлення виробів, в склад яких входять шари дротів, повитих за спіраллю, наприклад стальних канатів, кабелів, багатошарових проводів ліній електропередач. Відомий спосіб [1] належить до технології виготовлення витих виробів, що не розкручуються, в яких елементи (дроти) натягують навантаженням 10-20 % від їх розривного зусилля; звивають; обжимають; після звивання і обжиму здійснюють згинання виробу в двох взаємно перпендикулярних площинах з радіусом вигину R 2   rcp.  2rcp.   4rcp.     sin 2  2 і прогином 10 15 20 25 30 f     r ,  L2   rcp.   sin2  2 cp. 2  2  rcp. де R - радіус вигину, мм, f - прогин витого виробу, мм; L - відстань між центрами осей нерухомих роликів, мм;  - відносне подовження дроту; rcp. - середній радіус шару каната, мм;   - кут звивання дротів в канат;  - діаметр дроту, мм. Недоліки аналога [1] - звивання виробу з довільним між шарами співвідношенням натяжіння дротів без врахування конструктивних параметрів виробу і технології виготовлення почасти необхідної кількості звивальних операцій, потрібних для повного виготовлення виробу [2], приводить до виникнення після виготовлення залишкових подовжніх зусиль в дротах. Це означає: в готовому виробі ще до експлуатаційного навантаження будуть подовжні зусилля, пов'язані зі звивальним натяжінням дротів, що веде до небажаного перевантаження дротів в окремих шарах та наявності крутного моменту, який породжує втрату щільності і прямолінійності виробу. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, є спосіб [3] виготовлення витих виробів (канатів) одинарного звивання, які складаються з круглих дротів однакового модуля пружності, при цьому залишкові подовжні зусилля в дротах витого виробу після виготовлення дорівнюють нулю за рахунок звивального натяжіння дротів i-го шару Pi  ki2 cos 2  i , i  1 2,..., s , (1) , 2 де k - коефіцієнт звивального натяжіння, Н/мм ; i - діаметр дроту і-го шару, мм; 35 40 45 50  i - кут звивки дроту і-го шару; s - кількість шарів виробу при сприйнятті центрального (серцевинного) дроту одним із шарів. Недолік найближчого аналога [3] - нульові значення залишкових подовжніх зусиль при зазначених формулою (1) звивальних натяжіннях дротів в шарах витого виробу забезпечуються тільки в разі звивання усіх шарів виробу за одну операцію. Для витих виробів, виготовлення яких можливе тільки за дві послідовні операції пошарового звивання (наприклад, канати з точковим і лінійним дотиком дротин ТЛК і ЛТК [2]), будуть залишкові подовжні зусилля. Це веде до того, що в готовому виробі ще до експлуатаційного навантаження будуть подовжні зусилля, пов'язані зі звивальним натяжінням дротів, а отже і небажані перевантаження дротів в окремих шарах та наявність крутного моменту, який породжує втрату щільності і прямолінійності виробу. Задачею корисної моделі є створення способу виготовлення витих виробів одинарного звивання з шарів дротів однакового за модулем пружності матеріалу при двох необхідних звивальних операціях, в якому шляхом призначення натяжіння дротів в шарах в залежності від конструктивних параметрів шарів і послідовності операцій забезпечуються нульові значення залишкових подовжніх зусиль в дротах готового виробу чим зменшується його крутний момент і підвищується статична несуча здатність та довговічність. Технічний ефект, що досягається корисною моделлю, полягає в забезпеченні нульових залишкових подовжніх зусиль в виробі після його виготовлення за рахунок призначення певних між шарами співвідношень натяжінь дротів підчас першої операції і певних співвідношень 1 UA 76240 U 5 10 15 натяжінь підчас другої операції стосовно як частини виробу, звитої за першу операцію, так і шарів дротів, які звиваються за другу операцію. Дроти одного шару мають одинакові натяжіння, але в різних шарах різні в відповідності з конструктивними параметрами шарів та звиванням за першу чи другу операції. За рахунок нульових залишкових подовжніх зусиль після виготовлення виробу зменшується крутний момент, від якого виникає розкручування виробу і порушення щільності, зменшується відхилення від прямолінійності, підвищується статична несуча здатність та довговічність в порівнянні з таким же виробом, який був би виготовлений з будь-яким іншим натяжінням дротів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення витих виробів одинарного звивання з шарів круглих дротів з однаковим модулем пружності матеріалу, згідно з корисною моделлю, для конструкцій, що потребують виготовлення за дві звивальні операції залишкові подовжні зусилля в готовому виробі дорівнюють нулю за рахунок натяжіння елементів (дротів) при кожній операції з певними але різними співвідношеннями: підчас першої звивальної операції натяжіння і-го шару дротів Pi  ki2 cos 2  i , i  1 2,...s1 , (2) , підчас другої звивальної операції натяжіння частини виробу, попередньо звитої за першу операцію, s PЧ1  k  ms  2 cos3  i , i  1 2,..., s1 , (3) , s i1 2 20 де k - коефіцієнт звивального натяжіння, Н/мм ; i - діаметр дроту в і-ого шару, мм;  i - кут звивання дротів і-го шару; 25 s1 - кількість шарів дротів в частині виробу, що звивається за першу операцію при сприйнятті серцевинного дроту одним із шарів; mi - кількість дротів в і-му шарі; натяжіння дротів в шарах, що звиваються за другу операцію , Pj  k2 cos2  j , j  1 2,..., s2 , (4) j 2 де k - коефіцієнт звивального натяжіння, Н/мм ;  j - діаметр дроту в j-ого шару, мм;   - кут звивання дротів j-го шару; j 30 35 40 45 50 s 2 - кількість шарів дротів, що звивається за другу операцію. Реалізація запропонованої корисної моделі теоретично не залежить від абсолютних величин натяжінь дротів в шарах (коефіцієнта k звивального натяжіння), а тільки від співвідношення між ними при першій і другій операціях. В практиці виготовлення виробу слід приймати значення коефіцієнта k=100-150, що відповідає звивальному натяжінню 10…20 % від розривного зусилля дроту. Для ілюстрації чисельних значень звивального натяжіння і залежних від них залишкових подовжніх зусиль N, в дротах наведено результати розрахунку для стального каната одинарної звивання діаметром 5мм конструкції 1+6-12, тобто з протилежним напрямком звивання шарів (див. таблицю). Параметри звивання дротів в шарах: діаметри дротів   1мм; кути звивання   14  . Згідно з технологією виготовлення за першу операцію звивають частину виробу в вигляді сталки 1+6; за другу операцію сталку 1+6 повивають шаром з 12 дротів при протилежному напрямку звивання [2]. Розрахунки виконано для двох станів: 1) з однаковим натяжінням при Р=130Н; 2) з натяжінням, що відповідають залежностям (2)….(4) тобто за пропонованим способом. Канат в стані 1 має залишкові зусилля Ni , що суттєво відрізняються від нуля. Це може привести до втрати стійкості дротів в з від'ємними стискальними залишковими зусиллями і, як наслідок, до дефекту. Додатні залишкові зусилля розтягання приводять до перевантаження при експлуатації і, як наслідок, до зменшення несучої здатності та довговічності виробу. Канат в стані 2, тобто з натяжінням, що відповідає залежності (2)…(4), має нульові значення залишкових зусиль в дротах Ni  0 . Таким чином, спосіб виготовлення витих виробів одинарного звивання при двох необхідних звивальних операціях для забезпечення нульових подовжніх залишкових зусиль потребує запропоновані даною корисною моделлю співвідношення натяжінь між шарами дротів, що 2 UA 76240 U звиваються за 1-у операцію і запропоновані співвідношення натяжіння для другої операції між частиною виробу, звитою за 1-у операцію, і натяжіннями дротів, якими повивається ця частина при 2-ї операції. Таблиця Залежність залишкових зусиль і напружень в дротах каната(сталки) від їх звивального натяжіння Канат в стані 1 Канат в стані 2 Натяжіння Напружен- Натяжіння Напружендротів і Залишкові ня в дротах дротів і Залишкові ня в дротах від сталки зусилля в від № j-гo шару сталки (1+6) зусилля в при дротах залишкових (1+6) при дротах залишкодротів, звиванні зусиль звиванні вих зусиль Ni , Н Ni , H Pt , H  i , МПа Pi , Н  i , МПа Границя текучості Після 1-ої звивальної операції, тобто звивання сталки (1+6) дроту 130 1 -6,834 -8,71 0 0 умовна, Мпа (дротів) 130 (дротів) 900 122 2 1,174 1,49 0 0 (дротів) Після 2-ої звивальної операції, тобто повивання сталки (1+6) шаром з 12 дротів 1 -78,857 -100,45 0 0 842 130(сталки) (сталки) 2 -73,067 -93,08 0 0 122 3 130 (дротів) 43,309 55,17 0 0 (дротів) 5 В виробі, виготовленому за способом, який пропонується, за рахунок відсутності подовжніх залишкових зусиль після виготовлення Ni  0 , покращується рівноміцність в сприйнятті навантаження шарами при експлуатації, а також зменшується схильність до розкручування, що позитивно впливає на статичну несучу здатність і довговічність виробу. 10 15 Джерела інформації: 1. Описание изобретения к патенту России, № 2306189 МПК В07В 7/02. Способ изготовления нераскручивающихся витых изделий / Камалутдинов М. К., Шеметов Г.В., Камалутдинов И.М.-20.09.2007. 2. Букштейн М. А. Производство стальних канатов / М. А Букштейн - М.: Металлургиздат, 1963.-331 с. 3. Патент на корисну модель № 51750 Україна, МПК D07B 5/00. Спосіб виготовлення витих виробів одинарної звивки / Чаюн І. М., Чаюн М. І., Пишняк О. О.-26.07.2010. Бюл. № 14. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб виготовлення витих виробів одинарного звивання з шарів круглих дротів однакового модуля пружності, який відрізняється тим, що для виробів, потребуючих дві звивальні операції, залишкові подовжні зусилля в готовому виробі дорівнюють нулю за рахунок натяжіння елементів (дротів) при кожній операції з певними але різними співвідношеннями: під час першої звивальної операції натяжіння і-ого шару дротів Pi  ki2 cos 2  i , i  1 2,..., s1 , , під час другої звивальної операції натяжіння частини виробу, попередньо звитої за першу операцію, s 30 PЧ1  k  ms  2 cos3  i , i  1 2,..., s1 , , s i1 2 де k - коефіцієнт звивального натяжіння, Н/мм ; i - діаметр дроту в і-ого шару, мм;  i - кут звивки дротів і-го шару; 3 UA 76240 U s1 - кількість шарів дротів в частині виробу, що звивається за першу операцію, при сприйнятті серцевинного дроту одним із шарів; mi - кількість дротів в і-му шарі; натяжіння дротів в шарах, що звиваються за другу операцію 5 , Pj  k2 cos2  j , j  1 2,..., s2 , j 2 де k - коефіцієнт звивального натяжіння, Н/мм ;  j - діаметр дроту в j-ого шару, мм;   - кут звивання дротів j-го шару; j s 2 - кількість шарів дротів, що звивається за другу операцію. 10 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4