1. Волочильный инструмент Устройство машин многократного волочения без скольжения

2. Устройство машин многократного волочения без скольжения

На многократных машинах проволока проходит последовательно через несколько волок, изменяя за одну операцию свое сечение от 2 до 15 и даже более раз. Моток проволоки на этих машинах в каждый момент времени обрабатывается в нескольких волоках.

Машины многократного волочения, работающие без скольжения проволоки на промежуточных барабанах, применяют наиболее широко. Их используют для волочения проволоки почти всего сортамента, при этом обеспечивается высокая производительность. Кратность машин до 15 и более барабанов, поэтому можно применять большие суммарные обжатия. Единичные обжатия допускается изменять в широком диапазоне. Такие машины могут быть магазинного типа и с автоматическим регулированием скоростей барабанов.
На рис. 5 приведены кинематические схемы многократных волочильных машин с групповым и индивидуальным приводом. Индивидуальные приводы обеспечивают большие возможности для выбора единичных обжатий. Они увеличивают диапазон регулирования скоростей, но удорожают стоимость машины.



Рис.5.Кинематические схемы волочильных машин: •а-с общим приводом (Z₁ – Z₃ -шестерни коробки скоростей: Z₉, K₉, Z₁₀, K₁₀, Z₁₁, K₁₁, Z₁₂, K₁₂ - червячные пары барабанов I-IV); б-с индивидуальным приводом( Z₁, K₁ – Z₆, K₆ – червячные пары барабанов I-IV)

2.1 Машины магазинного типа

Схемы многократных волочильных машин магазинного тина (машин с накоплением проволоки) показаны на рис. 6. Они различаются конструктивным выполнением волочильных барабанов и некоторых узлов, но принцип работы у них общий.
Благодаря определенному запасу витков проволоки на промежуточных барабанах и специальным проводковым устройствам каждый барабан машины в любой момент времени в течение всего цикла волочения получает заданный запас проволоки, зависящий от фактического сечения канала волоки. Таким образом, естественный износ канала волоки и связанное с ним изменение вытяжек (единичных обжатий) компенсируются изменением запаса витков проволоки на промежуточных барабанах.
Машины магазинного типа можно представить как ряд однократных станов с увеличивающимися в определенной последовательности скоростями барабанов, у которых каждый предыдущий является как бы размоточной фигуркой с запасом проволоки для последующего барабана. Условием бесперебойной работы любой многократной машины является соблюдение постоянства объема протягиваемой проволоки на всех барабанах в единицу времени: , где - площади поперечного сечения проволоки после


1,2, n-го переходов; ,- скорости 1, 2,n-го переходов.
Рис. 6. Схема машин многократного волочения магазинного типа с одинарными барабанами обычного типа (а), двухступенчатыми барабанами (б), барабанами с внутренним полым валом для проводки проволоки (в), сдвоенными двухъярусными барабанами (г), сдвоенным наружным и внутренним барабанами (д):

1-промежуточный барабан, 2-чистовой барабан. 3-направляющий ролик, 4-нижний направляющий ролик, 5-поводковое устройство, 6- промежуточный двухступенчатый барабан. 7-чистовой двухступенчатый барабан, 8-верхний барабан. 9-нижний барабан, 10-внутренний барабан, 11-наружный барабан, 12-опорные валки.

Соблюдение условия постоянства объема достигается установлением скорости протягивания, соответствующей изменению сечения проволоки. Скорость протягивания меняют увеличением частоты вращения каждого последующего барабана, или. в крайнем случае, увеличением его диаметра.
Вследствие колебания допусков на проволоку и канал волоки, а также вследствие износа отверстия волок при неизменных скоростях волочения постоянство объемов практически нарушается. Оно может быть восстановлено путем изменения запаса проволоки на промежуточных барабанах. Для регулирования запаса проволоки промежуточные барабаны снабжают проводковыми устройствами, которые наматывают образующиеся излишки витков на барабаны или компенсируют его нехватку вследствие смотки с барабана.
Ряд переходов волочения строят так, чтобы запас витков проволоки на барабанах при возможных изменениях процесса волочения не снижался, а несколько увеличивался. При снижении запаса проволоки требуются периодические остановки отдельных барабанов для его пополнения. На рис. 6, а приведена схема наиболее распространенной конструкции волочильных машин магазинного типа.
Широкое распространение получили машины магазинного типа с двухступенчатыми "барабанами (см. рис. 6; б).
Обе ступени барабана, вращаясь на одном валу с одинаковым числом оборотов, из-за различных диаметров барабанов имеют разные окружные скорости, что обеспечивает постоянную кинематическую вытяжку. Двухступенчатые волочильные барабаны выгодно отличаются от одноступенчатых барабанов тем. что при равной производственной площади и незначительно больших первоначальных затратах позволяют применять обжатия в два раза и больше. При этом удельный расход электроэнергии за один переход меньше на 10-20 %. чем при волочении на одноступенчатых барабанах. В первом случае потеря мощности в передаче (редуктор, клиноременная передача и т. д.) распределяется на два перехода, во втором - на один.
Машина для волочения проволоки, принципиальная схема которой показана на рис. 6. в. отличается от двух первых системой проводки. Проводка проволоки на этом стане закрытая, она несколько сложней обычной, но вероятность травмирования при такой проводке меньше.
Схема машины со сдвоенными барабанами, работающими без осевого закручивания, показана на рис. 6. г. Выходящая из волоки проволока попадает па приводной барабан 1. а затем через поводковое устройство 2 на верхний барабан 3, который свободно насажен на шпиндель. Натяжение проволоки во время работы барабана устанавливается с помощью регулируемой тормозной ленты 4. В процессе работы машины поводковое устройство распределяет весь запас витков проволоки поровну между верхним и нижним барабанами независимо от того, набирает или теряет проволоку барабан, а также в том. случае, когда нижний барабан останавливается. Накопление проволоки на барабане ограничивается автоматически срабатывающим электроограничителем 5. вмонтированным в верхнюю часть барабана, от которого сигнал через контакт 6 подается в схему управления волочильной машины, осуществляя таким образом соответствующую регулировку скорости барабана, где произошло чрезмерное накопление проволоки, или последующих барабанов.
Анализ достаточно большого числа расчетных данных, как и представленные на рис.4.1. и 4.2. результаты, позволяют сделать следующие заключения:
Во-первых, во всем диапазоне изменения как геометрических размеров композиции (рис. 4.1), так и основных технологических параметров волочения (рис. 4.2) наиболее опасной является граница сопряжения политетрафторэтилена с медью. Если для указанного примера ни один из исследуемых параметров во всем диапазоне их изменения не приводит к нарушению условия устойчивости на межслойной границе медь-сталь (см. рис.4.1. б и 4.2.6.), то на границе меди с ПТФЭ в диапазонах изменения каждого параметра наблюдается нарушение условия устойчивости (см. рис.4.1.а; 4.2.а). Этот же вывод подтверждает анализ всего объема численного эксперимента: наиболее опасной является вторая межслойная граница: «ПТФЭ-медь».
Во-вторых, на этой межслойной границе наиболее опасной с позиции условия устойчивости является зона выхода композиции из очага деформации. Для приведенного на рис. 4.1 и 4.2 примера и заданных диапазонов режимных параметров условие устойчивости нарушается только в плоскости выхода композиции из волоки по условию т\ сгп, в то время как внеконтактные напряжения сдвига г2 на входе в очаг деформации в данном случае оказываются ниже критического значения Jsl (см. рис. 4.1.а и 4.2.а). Подобные исследования, проведенные для остальных режимов волочения, однозначно подтверждают это заключение. Таким образом, при волочении трехслойной композиции сталь-медь-ПТФЭ в практически применяемых диапазонах изменения режимных параметров наиболее опасной зоной с позиции нарушения условий устойчивости являются точки межслойной границы ПТФЭ-медь, расположенные на выходе проволоки из очага деформации. 4.2. Комплексное влияние параметров волочения на уровень наиболее опасных внеконтактных напряжений сдвига
В данном подразделе поставлена задача не только изучить степень влияния каждого технологического фактора на величину наиболее опасных внеконтактных напряжений сдвига т\ (см. п. 4Л) и выявить наиболее значимые из них, но и попытаться дать комплексную оценку этого влияния, на основе которой создать методику проектирования режимов волочения, обеспечивающих выпуск качественной бездефектной продукции.
Еще при проведении первого этапа теоретических исследований, описанных в п. 4.1, было замечено, что такие параметры волочения, как усилие противонатяжения Q, усилие волочения F, и коэффициенты тангенциального взаимодействия (трения) на межслойных границах f2vtf3 практически (с диапазон изменения параметров 2...5%) не влияют на величину внеконтактных напряжений сдвига слоев в композиции в том числе и на величину т\ (см. рис. 4.2). Однако другие характеристики, а именно: полуугол волоки а,, коэффициент трения на внешней границе fr, и особенно геометрические размеры исходной композиции: Rat, дш, дп, оказывают существенное влияние на величину т\ и, следовательно, позволяют управлять устойчивостью процесса обработки (см. рис. 4.1 и 4.2).
В связи с этим, второй этап исследований посвящен комплексной оценке влияния на величину т\ наиболее значимых параметров волочения R , SnM, 8n,s,a fx.
Теоретический эксперимент был организован следующим образом. В диапазоне изменения каждого из параметров были выбраны от трех до пяти базовых значений, включая крайние. Для всех возможных комбинаций этих значений, каждая из которых характеризует определенный режим волочения, были рассчитаны значения опасных напряжений %\. Для большей наглядности результаты были представлены в графической форме, подобно тому, как это показано на рис. 4.3 а, б, в, г для одного из исследуемых режимов волочения, отражающем, однако, общую тенденцию структуры влияния.
Обобщение результатов исследования позволяют заключить следующее: Во-первых, увеличение радиуса исходной композиции при любом изменении других параметров волочения однозначно приводит к росту опасных внеконтактных напряжений сдвига т\. При этом несмотря на то, что степень его влияния с его ростом несколько уменьшается, вероятность появления отслоений полимера на выходе из волоки выше при волочении проволоки больших диаметров. Физически это явление объясняется тем, что при возрастании R происходит пропорциональное увеличение толщин всех компонентов и, следовательно, разности площадей поперечных сечений ПТФЭ и меди. Это естественно приводит к возрастанию разности сил подпора в слоях, а значит и увеличению т\. Таким образом, на практике при назначении режимов особое внимание следует уделять волочению композиций больших размеров. Во-вторых, существенное влияние на величину т\ оказывает изменение общего размера полимер-медного покрытия в композиции (см. рис. 4.3.а). Увеличение значения 8Ш от 0.05 до 0.45 приводит к 2.,.3-х кратному увеличению т\ и, таким образом, повышает вероятность появления отслоений ПТФЭ оболочки.