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):, , , , ,
Патентообладатель(и):Белорусский металлургический завод (BY)
Приоритеты:
подача заявки:
1993-04-23
публикация патента:

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 "витое проволочное изделие, патент № 2075362" свитых в прядь к диаметру описанной вокруг витого изделия окружности находится в пределах 0,185<витое проволочное изделие, патент № 2075362/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

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, свитых в прядь, к диаметру описанной вокруг витого изделия окружности находится в пределах 0,185<витое проволочное изделие, патент № 2075362/D<0,206.с

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, свитых в пряди, к диаметру описанной окружности вокруг витого изделия D находится в пределах 0,185<витое проволочное изделие, патент № 2075362/Д<0,206.

Указанные характеристики непосредственно связаны с основными показателями потребительских свойств витого армирующего изделия: прочностью связи с резиной, гибкостью и трудоемкостью изготовления.

Прочность связи металлокорда с резиной прямопропорциональна площади открытой для контакта с ней металлической поверхности S=Pвитое проволочное изделие, патент № 2075362l, где Р - периметр открытой наружной поверхности, l длина витого изделия.

Периметр открытой поверхности Р определяется соотношением

витое проволочное изделие, патент № 2075362

где Кi доля открытого для контакта с резиной контура поперечного сечения i-ой проволоки

витое проволочное изделие, патент № 2075362i ее диаметр,

N общее количество проволок.

Момент сопротивления изгибу определяет гибкость витого изделия и находится по известному соотношению:

витое проволочное изделие, патент № 2075362,

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 № 2075362i= (4/витое проволочное изделие, патент № 2075362niвитое проволочное изделие, патент № 2075362)0,5

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 min

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 № 2075362i= (4/витое проволочное изделие, патент № 2075362niвитое проволочное изделие, патент № 2075362)0,5= (0,267/витое проволочное изделие, патент № 2075362)0,5

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 № 2075362Ki= 9,5; 8,5 и 10,5 и среднее значение ki=9,5, тогда

P = витое проволочное изделие, патент № 2075362Kiвитое проволочное изделие, патент № 2075362витое проволочное изделие, патент № 2075362i= 9,5витое проволочное изделие, патент № 2075362(0,267/витое проволочное изделие, патент № 2075362)0,5= 8,5

Момент сопротивления изгибу составляет

витое проволочное изделие, патент № 2075362

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

уwiwow)/хow (0,0370-0,0287)/0,0287 0,289

где 0,0287 желаемое значение показателя, принятое как у конструкции 5х5. Суммарный показатель равен

уpw 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:

УNiNoN)/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/Д наиболее полно характеризует ту или иную конструкцию.

В табл. 1 приведены значения отношения диаметра проволок к диаметру витого изделия различных конструкций анализируемого ряда.

Например, для конструкции 3х5, имеющей безразмерный диаметр проволоки, равный витое проволочное изделие, патент № 2075362 = (0,267витое проволочное изделие, патент № 2075362)0,5, диаметр витого изделия D составляет

Д = 2(Rсв-rсв-0,5витое проволочное изделие, патент № 2075362)

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/Д для них.

Анализ данных табл.1 по этому показателю позволил установить, что отношение диаметра проволоки к диаметру витого изделия, имеющего минимальный обобщенный показатель, равный

Yp + Yw + YN 0,422,

находится в пределах 0,185<витое проволочное изделие, патент № 2075362/Д<0,206, где значение 0,185 относится к конструкции 5х3 и ограничивает отношение снизу, а значение 0,206 относится к конструкции 4х3, которое является ограничением сверху.

Таким образом, необходимому условию оптимальности конструкции анализируемого ряда при установленных критериях желательности показателей периметра открытой поверхности, момента сопротивления изгибу и числа проволок явилась конструкция 3х5 с отношением диаметра проволок к диаметру витого изделия, находящимся в пределах

0,185<витое проволочное изделие, патент № 2075362/Д<0,2062.

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/Д<0,206 достигаются высокие эксплуатационные показатели металлокорда. При этом металлокорд 3х5, превосходя по гибкости металлокорд 3х3, гораздо менее трудоемок, чем металлокорд 7х3х0,15.

Изобретение позволяет рассчитывать оптимальные по критериям адгезии, гибкости и трудоемкости тросовые конструкции металлокорда и изготовлять наиболее оптимальную неизвестную ранее конструкцию 3х5.

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

устройство для изготовления торсионых подвесов чувствительных элементов приборов -  патент 2519888 (20.06.2014)
станок для sz-cкрутки -  патент 2499093 (20.11.2013)
канатовьющая машина -  патент 2374372 (27.11.2009)
способ свивки двухслойного каната -  патент 2330137 (27.07.2008)
стенд для изучения процесса свивки каната -  патент 2327102 (20.06.2008)
машина с рогульчатой дугой, снабженная перемещающейся несущей полосой -  патент 2303669 (27.07.2007)
канатовьющая машина -  патент 2299941 (27.05.2007)
машина для изготовления витых изделий -  патент 2235818 (10.09.2004)
устройство для скручивания проводов -  патент 2201481 (27.03.2003)
проволочная нить, в частности, для армирования резиновых и пластиковых изделий, способ ее изготовления и устройство для осуществления способа -  патент 2149230 (20.05.2000)
Наверх