close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4283

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4283
(13)
C1
(51)
(12)
7
D 07B 1/06,
B 60C 9/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ВИТАЯ ПРОВОЛОЧНАЯ СТРУКТУРА
(21) Номер заявки: a 19980638
(22) 1998.07.10
(46) 2002.03.30
(71) Заявитель:
Республиканское
предриятие
"Белорусский
лургический завод" (BY)
унитарное
метал-
(72) Авторы: Баглай Г.В.; Бирюков Б.А.;
Павлюченко
А.П.;
Филиппов
В.В.;
Кляченков В.А. (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское унитарное
предприятие "Белорусский металлургический
завод" (BY)
(56)
FR 2477584 A1, 1981, GB 2082845 A, 1982, US 3996733 A, 1976, WO 91/04370 A1, Букштейн М.А. Производство и использование стальных канатов. - М.: Металлургия, 1973. - С. 73-75.
(57)
Изобретение относится к металлургическому производству в области обработки проволоки и изготовления витых структур из нее, в частности к производству металлокорда для армирования шин, а также может
быть отнесено к производству канатов и кабелей.
Задача, решаемая изобретением, заключается в получении витой структуры, состоящей из двух элементов: сердцевины и навитых на нее с зазорами проволок внешнего элемента, имеющих одинаковую длину с
проволоками сердцевины.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в равномерном распределении нагрузки между элементами витой структуры, что способствует повышению ее надежности и работоспособности в условиях эксплуатации.
Витая проволочная структура состоит из двух элементов, один из которых является сердцевиной, выполненной в виде одиночной проволоки или группы проволок, а другой образован наружными проволоками, навитыми на сердцевину по спирали с зазором.
Новое в конструкции витой структуры то, что сердцевина скручена по радиусу навивки при соблюдении
условия:
t 2 r2
=
= K,
t1
r1
где t1 и t2 - шаги спирали сердцевины и наружных проволок соответственно;
BY 4283 C1
Фиг. 1 r1 и r2 - радиусы спирали сердцевины и наружных проволок соответственно.
Причем величина К может быть равна или кратна числу проволок наружного элемента.
В сечении витой проволочной структуры сердцевина ее выполнена в виде сопряженных плоских дуг,
огибающих наружные проволоки и имеющих радиус спирали и длину (1с) элемента одной дуги, огибающей
одну наружную проволоку, определяемые из соотношений:
sin
180 ⋅ l c
t
t
= 1 = 2 ,
2πr1
2r1 2r1n
lc = lH / n
где n - число наружных проволок;
lH - длина наружной проволоки на шаге спирали t2.
2 табл. и 3 илл.
Изобретение относится к металлургическому производству в области обработки проволоки и изготовления витых структур из нее, в частности к производству металлокорда для армирования шин, а также может
быть отнесено к производству канатов и кабелей.
В качестве прототипа принята витая проволочная структура [1], состоящая, по крайней мере, из двух элементов, один из которых многожильный. Оба элемента деформированы закручиванием в одном направлении
вокруг оси, совпадающей с их собственной осью. Соединенные элементы образуют спирали так, что, по меньшей
мере, один многожильный элемент имеет малую крутку. Для одиночных проволок диаметром 0,1 ÷ 0,4 мм величина крутки равна 2 ÷ 50 об/м. Витая структура применяется для усиления пневматических шин.
Недостатком прототипа является неравномерное распределение нагрузки между элементами витой структуры, особенно в случае, когда одним из элементов служит сердцевина, состоящая из одиночной проволоки
или группы проволок, вокруг которых навиты по спирали проволоки внешнего многожильного элемента.
Очевидно, что длина проволок этого элемента больше, чем у сердцевины, если последняя имеет малую крутку, как в прототипе. Поэтому сердцевина первой воспринимает приложенную к витому изделию нагрузку,
достигает предела прочности материала проволоки и разрушается в первую очередь, что снижает надежность витой структуры в условиях эксплуатации.
Задача, решаемая изобретением, заключается в получении витой структуры, состоящей из двух элементов: сердцевины и навитых на нее с зазорами проволок внешнего элемента, имеющих одинаковую длину с
проволоками сердцевины.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в равномерном распределении нагрузки между элементами витой структуры, что способствует повышению ее надежности и работоспособности в условиях эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что витую проволочную структуру, изготавливают из двух элементов,
один из которых является сердцевиной, выполненной в виде одиночной проволоки или группы проволок, а
другой образован наружными проволоками, навитыми на сердцевину по спирали с зазором. Согласно изобретению, сердцевина скручена по радиусу навивки при соблюдении условия:
t 2 r2
= =K,
t 1 r1
где t1 и t2 - шаги спирали сердцевины и наружных проволок соответственно;
r1 и r2 - радиусы спирали сердцевины и наружных проволок соответственно.
Величина отношения К может быть равна или кратна числу проволок наружного элемента.
В сечении витой проволочной структуры сердцевина ее выполнена в виде сопряженных плоских дуг,
огибающих наружные проволоки и имеющих радиус спирали и длину (1с) элемента одной дуги, огибающей
одну наружную проволоку, определяемые из соотношений:
180 ⋅ l c
t
t2
= 1 =
sin
,
2π ⋅ r1 2 ⋅ r1 2 ⋅ r1 ⋅ n
lc = lН / n
где n - число наружных проволок;
1H - длина наружной проволоки на шаге спирали t2.
Витая проволочная структура, состоит, по меньшей мере, из двух элементов, один из которых многожильный, а другой является сердечником в виде одной или группы проволок, скрученных по спирали с радиусом навивки r1, так, что отношение шагов спирали наружных проволок, навитых с r2, и сердечника равно:
2
BY 4283 C1
t 2 r2
=
=K
(1)
t 1 r1
Откуда величина шага спирали проволок сердечника составляет:
t ⋅r
t1 = 2 1 .
(2)
r2
Указанное соотношение обеспечивает равенство длин наружных проволок "1H" и сердечника "1с", т.к.
получено именно из условия этого равенства:
lc = lH .
(3)
Развертка спирали, образованной осевой линией наружных проволок, характеризуется выражением
1n =
(2π ⋅ r2 )2 + t 2 2
(4)
.
Указанная длина идет на построение "К" шагов "t1" спирали сердечника, проволока которого навита с радиусом r1< r2:
1n = 1c = K ⋅
(2π ⋅ r1 )2 + t12
(5)
.
Приравняв (4) и (5), а также с учетом (1) получим
2
t 2 r2
(2π ⋅ r2 )2
t2
или
= =K.
=
2
2
t 1 r1
(2π ⋅ r1 )
t1
Таким образом, соотношение (2) обеспечивает условие равенства длин проволок наружного элемента и
сердечника, а значит и равномерное распределение нагрузки при эксплуатации витого изделия.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано сечение витой структуры, состоящей из пяти
наружных проволок диаметром d2, навитых по спирали с радиусом спирали r2 на сердечник из проволок или
проволоки диаметром d1 с радиусом спирали r1. При этом между проволоками d2 имеются зазоры "∆", способствующие лучшему проникновению армируемого материала в структуру.
На фиг. 2 представлена развертка спирали осевой линии проволок наружного элемента (н) и сердечника
(с) при шаге спирали t2, показывающая неравенство длин проволок 1н и 1с и при шаге свивки сердечника t1
по условию (2), обеспечивающему равенство длин 1н и 1с.
На фиг. 3 дано продольное сечение витой структуры, показывающее расположение элементов относительно
друг друга и иллюстрирующее преимущество заявляемого технического решения перед прототипом в более
эффективном использовании металлического сечения структуры за счет распределения нагрузки на каждый
элемент витой структуры.
Возможность реализации витой проволочной структуры показана на примере металлокорда
1 × 0,22 + 5 × 0,27, состоящего из высокопрочной латунированной проволоки диаметром d1 = 0,22 мм, составляющей
сердечник 1 × 0,22, скрученный по спирали, имеющей радиус r1 = 0,05 мм и шаг, равный
t ⋅ r 15,9 ⋅ 0,05
= 2,695 мм,
t1 = 2 1 =
r2
0,295
где t2 = 15,9 мм - шаг спирали наружных проволок диаметром d2 = 0,27 мм, радиус спирали которых равен:
r2 = r1 + 0,5d1 + 0,5d 2 = 0,05 + 0,11 + 0,135 = 0,295 мм .
Длина наружных проволок диаметром d2 составляет:
1n =
(2π ⋅ r2 )2 + t 2 2
=
(2π ⋅ 0,295)2 + 15,9 2
= 16,008 мм .
Длина проволоки сердечника равна:
1с = K ⋅
(2π ⋅ r1 )2 + t12
= K⋅
(2π ⋅ 0,05)2 + 2,695 2
= 16,008 мм ,
где K = t2/t1 = 15,9 : 2,695 = 5,9.
Таким образом, 1Н = 1с = 16,008 мм.
Металлокорд 1 × 0,22 + 5 × 0,27 изготовили с шагом наружных проволок t2 = 15,9 мм на свивочной машине ТД2/601 первоначально по двум вариантам: в соответствии с предлагаемым изобретением (вариант 1)
придав сердечнику кручение до шага t1 = 2,695 мм и без подкрутки сердечника (вариант 2). Параметры свивки металлокорда приведены в табл. 1. Результаты испытаний физико-механических свойств образцов металлокорда обоих вариантов, приведенные в табл. 2, показывают, что при одинаковом временном
сопротивлении разрыву проволоки агрегатная прочность и прочность связи с резиной, получена большей у
первого варианта за счет улучшения агрегатной работы всех проволок при одинаковой их длине и увеличенном диаметре витой структуры в целом.
Более благоприятное условие контакта между сердечником и наружными проволоками получено за счет
расположения проволок сердечника между наружными проволоками, как это показано на фиг. 3, т.е. при отношении шагов спирали t2/t1 = К = 5 или равном числу наружных проволок.
3
BY 4283 C1
Тогда
(6)
r1 = r2/5 = 0,295 : 5 = 0,059 мм.
В табл. 1 показаны геометрические параметры (вариант 3), а в табл. 2 физико-механические характеристики металлокорда при К = 5, которые превышают характеристики металлокорда, имеющего сердечник с
малой круткой, как в прототипе.
Таблица 1
Параметры свивки металлокорда
№ п/п
1.
Вариант
Сердечник
подкручен
Сердечник не
подкручен
Оптимальная
подкрутка
Плоская волна
2.
3.
4.
Диаметр Диаметр Радиус спирали
проволоки внешних (изгиба) провосердечни- проволок лок сердечника,
r1, мм
мм
ка мм
Радиус
Длина
Длина проспирали
внешних Отноволок сервнешних
проволок шение
дечника на
проволок,
на шаге t2, t2/t1
шаге t2, мм
r2, мм
мм
0,22
0,27
0,05
0,295
14,122
14,122
5,9
0,22
0,27
0
0,245
14,084
14,122
0,22
0,27
0,059
0,295
14,122
14,122
5,0
0,22
0,27
7,95
0,295
14,122
14,122
5,0
Таблица 2
Физико-механические свойства металлокорда
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Временное сопроДиаметр металАгрегатная
тивление проволок
локорда, мм
прочность, Н
2
разрыву, Н/мм
0,73
3136
962
0,76
3132
933
0,75
3134
967
0,70
3136
965
Вес одного
метра, г/м
2,53
2,52
2,53
2,53
Удлинение при Прочность свяразрыве, %
зи с резиной, Н
2,14
2,01
2,12
2,09
639
495
610
637
Соотношение (3) можно получить также при деформации сердечника в виде сопряженных дуг, расположенных в одной плоскости (т.е. плоской спирали - волны). Это достигается многократным, например К = 5
по числу наружных проволок, изгибом элементов сердечника, например, с помощью роликового рихтовального устройства и их фиксацией в виде волн, заполняющих впадины между наружными проволоками.
Тогда радиус дуги r1 можно определить по шагу спирали t1/5 = 15,9 : 5 = 3,18 мм и длине
1с = 1n/5 = 16,008 : 5 = 3,2016 из соотношения:
180 ⋅ l c
t
t
= 1 = 2 .
sin
(7)
2πr1
2r1 2r ⋅ n
Из решения уравнения (7) относительно r1 имеем r1 = 7,95 мм.
Свойства витой структуры с сердечником, деформированным в виде плоской волны (вариант 4), получены аналогичными первому варианту. Таким образом, совокупность признаков, предложенных согласно изобретению, обеспечивает повышение физико-механических свойств - агрегатной прочности и адгезии к
резине витой структуры, в частности металлокорда, что подтверждает эффективность предлагаемого технического решения и целесообразность его использования в промышленности.
Источники информации:
1. FR 2477584 А1, 1981.
2. GB 2082845 A, 1982.
3. US 3996733 A, 1976.
4. WO 91/04370 А1.
1. Витая проволочная структура, состоящая из двух элементов, один из которых является сердцевиной,
выполненной в виде одиночной проволоки или группы проволок, а другой образован наружными проволоками, навитыми на сердцевину по спирали с зазором, отличающаяся тем, что сердцевина скручена по радиусу навивки при соблюдении условия:
t 2 r2
= = K,
t 1 r1
где t1 и t2 - шаги спирали сердцевины и наружных проволок соответственно;
4
BY 4283 C1
r1 и r2 - радиусы спирали сердцевины и наружных проволок соответственно.
2. Витая проволочная структура по п. 1, отличающаяся тем, что величина К равна или кратна числу
проволок наружного элемента.
3. Витая проволочная структура по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в сечении сердцевина выполнена
в виде сопряженных плоских дуг, огибающих наружные проволоки и имеющих радиус спирали и длину (lс)
элемента одной дуги, огибающей одну наружную проволоку, определяемые из соотношений:
180 ⋅ l c
t
t
= 1 = 2 ,
sin
2πr1
2r1 2r1n
l c = l Н / n,
где n - число наружных проволок;
lH - длина наружной проволоки на шаге спирали t2.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
155 Кб
Теги
by4283, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа