3. Инструменты для осуществления пластического обжатия прядей

В качестве обжимного инструмента для прядей малых диаметров (до 6÷8 мм) применяют монолитные твердосплавные одинарные или сдвоенные волоки, а для прядей больших диаметров – роликовые волоки, устанавливаемые после обжимных плашек.

Несмотря на всю кажущуюся простоту использования монолитной волоки в качестве деформирующего инструмента, её применение при обжатии пряди создает ряд дополнительных проблем: необходимость высоких тянущих усилий для осуществления процесса обжатия, падение прочности деформированных проволок, быстрый износ обжимного инструмента, малая эффективность процессов охлаждения и смазки, сложность заправки пряди в волоку, выпучивание про­волок в виде «фонаря» с последующим обрывом пряди (рис. 6).

Избежать вышеперечисленных трудностей пытались применением вращающихся волок (рис.7) и вращающихся волок с фасонным профилем рабочего канала [6, 7], что в свою очередь связано со значительными конструктивными трудностями.

Рис. 6. Рис. 7.

Рис. 6. Выпучивание проволок при обжатии пряди.

Рис. 7. Принципиальная схема устройства для вращательного волочения прядей в процессе их свивки: 1 – ротор машины, 2 – свивочные плашки, 3 и 4 – вращающиеся волоки, 5 – прядь, 6 - вытяжной шкив, 7 – клиноременные передачи, 8 и 9 – электродвигатели, 10 – блок управления

В последствии в качестве обжимных инструментов стали применять двух -, трех - и четырех – роликовые волоки (рис. 8, 9) с системами калибров «круг-квадрат-круг», «круг-стрельчатый квадрат-круг», «круг – круг». В связи с тем, что использование некруглых калибров усложняет получение готового круглого сечения обжатой пряди, наиболее эффективным является обжатие способом прокатки либо протяжки в системе калибров круг-круг.

а б

Рис. 8. Роликовые волоки: а - схема двухвалковой волоки, б - схема трехвалковой волоки

а б

Рис.9. Роликовые волоки: а - четырехроликовая волока, б - трехроликовая кассета фирмы «Eurolls»

4. Влияние степени обжатия пряди на работоспособность каната

К энергосиловым параметрам процесса обжатия прядей относят: 1) степень обжатия пряди; 2) усилие и скорость вытяжки пряди; 3) усилие обратного натяжения пряди; 4) величина подкрутки пряди; 5) дифференцированный подбор слоев проволок по прочности; 6) состав смазки и характер ее подачи; 7) охлаждение пряди перед вхождением ее в зону обжатия; 8) тип и характер работы обжимного устройства; 9) подготовка конца пряди или проволок в зависимости от выбранного типа установки; 10) характер подготовки проволоки для прядей, подлежащих обжатию.

В зависимости от степени обжатия пряди процесс можно условно разделить на две фазы (рис. 10): I - при небольших степенях обжатия происходит формоизменение проволок за счет заполнения пустот, при этом деформация проволок имеет характер плющения без существенной вытяжки; II - после частичного заполнения пустот в сечении происходит волочение составной заготовки с существенной вытяжкой проволок.

Рис. 10. Экспериментальные зависимости площади металлического сечения и усилия волочения от степени обжатия пряди

На рис. 10 приведены экспериментальные зависимости относительного уменьшения площади металлического сечения ΔF/F и усилия волочения Р_в от линейной степени обжатия. Линейная степень обжатия определяется так:

где d_и и d₀ – диаметры исходной и обжатой пряди

Повышения прочности канатов ПК по сравнению с круглопроволочными (примерно до 20...25 %) возможно главным образом за счет повышения степени обжатия прядей, соответствующего подбора материала канатной проволоки и максимально возможной степени обжатия пряди за одну протяжку.

При конструировании канатов ПК и разработке технологического процесса возникает вопрос о назначении оптимальной степени обжатия. Решающее значение при этом имеют условия эксплуатации каната.

В тех случаях, когда главными требованиями являются прочность каната или износостойкость при абразивном износе, следует стремиться к наиболее полному заполнению прядей металлом, т.е. вести процесс обжатия во II фазе, назначая возможно большие степени обжатия, если это позволяет техно­логическое оборудование.

Для канатов, работающих на блоках в крановом режиме, существуют оптимальные степени обжатия прядей, обеспечивающие максимальную долго­вечность каната. Поэтому в данном случае не нужно стремиться к большим об­жатиям.

В результате испытаний [2] установлено, что долговечность каната имеет максимум при n_п= 3÷4 %. Сле­довательно, для крановых канатов не имеет смысла назначать большие степени обжатия прядей, если, конечно, попутно не должна быть решена задача суще­ственного увеличения прочности.

Увеличение долговечности каната в 1,72 раза обнаружено при обжатии прядей с n_л= 0. В этом случае можно говорить не о пластическом обжа­тии пряди, а о калибровке пряди по диаметру, когда деформации проволок осуще­ствляются только в пределах допусков на их диаметры. Обжатие пряди при этом происходит от её фактического диаметра до номинального. Фактическая сте­пень обжатия при этом может составлять n_л= 0÷3 %. Калибровка прядей сама по себе решает задачу существен­ного увеличения долговечности каната. При калибровке пряди происходят толь­ко небольшие упругопластические деформации проволок на поверхности и в местах взаимного контакта, но их уже достаточно, чтобы на порядок умень­шить контактные напряжения при работе каната. Кроме того, обеспечивается изготовление каната повышенной точности по диаметру.

Следует особо отметить, что калибровка прядей представляет собой несложный и эффективный технологический прием, обеспечивающий существен­ное улучшение качества канатов массового изготовления. Однако этот прием ещё практически не применяется в производстве. Задача формирования и об­жатия прядей возлагается на свивальные плашки, но они не обеспечивают ка­либровку прядей ввиду недостаточной точности рабочего канала и низких удель­ных давлений.

Поэтому калибровку прядей следует рассматривать как имеющийся тех­нологический резерв канатного производства, реализация которого возможна практически без дополнительных затрат. В качестве калибрующего инструмента могут применяться монолитные или роликовые волоки, устанавливаемые на прядевьющей машине, непосредственно за свивальными плашками или вместо них.