книги из ГПНТБ / Александрова А.Т. Оборудование электровакуумного производства учеб. пособие

В схеме первого типа (рис. 1-7,а) проволока, сматы­ ваясь с барабана 1, проходит последовательно через направляющий ролик 2, смазочное устройство 3, печь подогрева 4, фильеру 5, и наматывается на барабан 6, который помимо вращения может перемещаться вдоль своей оси, осуществляя раскладку проволоки равномер­ но по ширине барабана, являющегося одновременно и тяговым и приемным. По мере намотки проволоки на барабан диаметр намотки увеличивается, вызывая уве­ личение скорости волочения. В большинстве случаев это изменение диаметра является незначительным, так как или перепад диаметров намотки на приемной катушке невелик (при малом диаметре проволоки), или проволо­ ка имеет еще настолько большой диаметр, что незначи­ тельная разница в режимах в начале и в конце волоче­ ния не оказывает большого влияния на качество протя­ гиваемой проволоки.

В тех случаях, когда непостоянство скорости волочения недопустимо, применяют машины с тяговым барабаном (рис. 1-7,6). В этой схеме барабан 6 выпол­ няет роль тянущего устройства, а барабан 8 является намоточным (приемным). На тяговом барабане всегда будет только одна петля из проволоки, чем обеспечива­ ется постоянство скорости волочения, независимо от то-

Рис. 1-7. Процесс волочения на однократных машинах барабанного типа.

а — без тягового барабана; б —с тяговым барабаном.

Рис. 1-8. Кинематическая схема устройства для раскладки прово­ локи.

го, сколько слоев проволоки намотано на приемном барабане.

Раскладка проволоки по ширине катушки приемного барабана осуществляется роликом 7, перемещающимся возвратно-поступательно с постоянной скоростью.

Кинематическая схема типового устройства для рас­ кладки проволоки иллюстрируется рис. 1-8. Цепь раскладки проволоки между тяговым барабаном и ку­ лачком состоит из пары спиральных колес 3 и червячной пары 2, передающих вращение кулачку 4, профиль кото­ рого выполнен по архимедовой спирали. На ползуне 1, перемещающемся от кулачка 4, закреплены ролики, обес­ печивающие направление и раскладку проволоки. Для равномерной раскладки должна существовать опреде­ ленная кинематическая зависимость между скоростями вращения катушки и кулачка раскладки. Необходимое передаточное отношение кинематической цепи опреде­ ляется из условия, при котором ролик должен переме­ ститься за половину оборота кулачка на величину, рав­ ную ширине катушки приемного барабана,

?1

Рис. 1-9. Принципиальная схема машины волочения со скольжением проволоки.

/ — сбегающая сторона; 2 — набегающая сторона; 3 — подающая катушка; 4 — приемная катушка.

Волочение проволоки одновременно через несколько последовательно расположенных фильер при условии, что между соседними фильерами установлены специальные тяговые устройства, называется многократным.

Многократное волочение проволоки можно вести со скольжением проволоки по поверхности тяговых устройств и без него.

Принципиальная схема машины со скольжением про­ волоки приведена на рис. 1-9. Такая машина состоит из нескольких (до 20) тяговых барабанов, которые враща­ ются с окружными скоростями, изменяющимися по опре­ деленному закону. Перед каждым тяговым барабаном расположена фильера.

Назначение каждого барабана состоит в создании для соответствующего перехода необходимого тягового усилия Рп. Это тяговое усилие может быть создано ба­ рабаном только в том случае, когда к сбегающему участ­ ку проволоки приложено некоторое усилие Qn и когда силы трения, возникающие на контактных поверхностях барабана и проволоки, будут действовать на проволоку в направлении волочения, т. е. когда тяговый барабан в своем движении будет несколько опережать проволоку, проскальзывая внутри ее витков.

В этом случае величина усилия Q„ определится соот­ ношением между силами, действующими на набегающем

22

где f' — коэффициент трения между проволокой и по­ верхностью тягового барабана; т — количество витков проволоки, охватывающей тяговый барабан, т = 2-нЗ.

Обычно Qn составляет 15% тягового усилия при во­ лочении проволоки из тугоплавких металлов. При несо­ блюдении условия опережения тяговым барабаном дви­ жения проволоки силы трения, возникающие на контактной поверхности барабана, будут действовать в направлении, противоположном направлению волоче­ ния, т. е. барабан будет не помогать, а противодейство­ вать процессу волочения.

Усилие на сбегающей части проволоки станет равным

т. е. резко увеличится, и произойдет обрыв проволоки. Следовательно, чтобы осуществить процесс многократно­ го волочения проволоки со скольжением, необходимо соблюдать условие, при котором окружная скорость каж­ дого промежуточного тягового барабана должна быть всегда несколько больше скорости движения проволоки по этому барабану. Пусть Ѵ0 и У*— входная и выходная

движения проволоки после выхода ее из фильер соот­

промежуточные сечения проволоки после ее выхода из фильер соответствующих номеров.

Тогда основное условие работы многократных машин со скольжением выразится следующим образом:

Через все фильеры многократной машины со сколь­ жением в единицу времени проходят одинаковые объемы проволоки, т. е.

y05o=V1S 1= y2S2= ... = V nS n = V kSk.

На машинах многократного волочения со скольжени­ ем поверхность тяговых барабанов делают весьма глад­ кой, чтобы избежать колебания величины скольжения, так как если произойдет хотя бы кратковременное уменьшение скольжения на одном из промежуточных

23

фильеры на сбегающей стороне барабана появится пет­ ля. Вслед за тем за счет петли натяжение проволоки на барабане снизится, а следовательно, вновь увеличится скольжение и нормальный процесс волочения восстано­ вится.

Однако даже кратковременное увеличение скорости волочения через одну из фильер может вызвать ее раз­ рыв. Скольжение проволоки по наружной поверхности барабана — явление нежелательное, особенно при воло­ чении очень жестких или очень пластичных металлов и сплавов. В первом случае наблюдается быстрый износ барабанов, во втором — большое количество поверхност­ ных дефектов на проволоке.

Одним из путей устранения скольжения является автоматическое регулирование окружных скоростей тя­ говых барабанов, с помощью которого можно довести скорости барабанов до полного совпадения. При этом каждый барабан работает от индивидуального привода с регулируемым числом оборотов. Между соседними барабанами при помощи специальных натяжных устройств из протягиваемой проволоки образуется петля, длина которой изменяется в зависимости от натяжения проволоки.

При уменьшении или удлинении петля действует на систему рычагов, связанных с механизмами, регулирую­ щими скорости. При удлинении петли, происходящем от каких-либо изменений процесса, скорость предыдущего тягового барабана уменьшается и петля укорачивается до нормальной длины.

При укорачивании петли скорость предыдущего ба­ рабана увеличивается и петля удлиняется. Этим дости­ гается синхронизация скоростей проволоки и тяговых барабанов.

24

Вследствие этогого соблюдение условия постоянства секундного объема проволоки не обязательно, т. е.

V o S o ^ V 2S2=/=.. .Ф'ѴпSn^VhSh-

Сложность конструктивного выполнения, усложнение электрической части машины пока ограничивают обла­ сти их применения, хотя принципиальная схема является наиболее прогрессивной.

В электровакуумном производстве преимущественное применение нашли многократные волочильные машины со скольжением.

Процессом волочения, в котором отражены все виды энергетических затрат, является многократное волочение со скольжением проволоки. В этом случае мощность, передаваемая приводом, расходуется на осуществление процесса волочения; потери на трение, возникающие между витками проволоки и тяговыми барабанами; из­ гиб проволоки около тягового барабана, происходящий при набегании проволоки на барабан и сбегании с нее.

На осуществление процесса волочения каждым тяго­ вым барабаном расходуется мощность Nq, равная

На осуществление процесса волочения всеми тяговы­ ми барабанами с учетом того, что Qk= 0, расходуется мощность

n—k n —k—1

^BO» = 5 ] ( P n - Q n ) V n - 5 ] Р п ( \ ~ - ~ г ) Ѵп+ Р кѴк.

n = l n = l

Потери на трение во всех барабанах выражаются

n —k — I

ІѴТР= ( P n - Q n ) ( V ' t - V n) =

п=1

n = k — \

= S р , (

/1= 1

Мощность, расходуемая на изгиб проволоки вокруг барабана,

25

Если диаметры валков различны, длина геометриче­ ского очага деформации может быть вычислена по фор­ муле

где гI и гг — радиусы валков.

Для характеристики деформации металла при про­ катке используют относительные величины, называемые соответственно коэффициентами: обжатия \h\ = holhi\ уширения ß = 6i/6o; удлинения X = h/lo.

27

Произведение этих коэффициентов равно единице из условия

Ѵо= Ѵі = const,

где Ѵо и Vi — объем металла до и после прокатки. Таким образом,

В качестве оценки интенсивности деформации при­ меняют относительные величины

где е/„ е ь , еі — соответственно относительное обжатие, от­ носительное уширение и относительное удлинение.

Прокатываемая полоса металла находится постоянно в движении, скорость которого зависит от режимов про­ катки.

Очевидно, что скорость элементарной частицы метал­ ла, находящейся в очаге деформации, зависит от скоро­ сти валка и скорости пластического течения. Скорость валка в данном случае можно рассматривать как пере­ носную скорость, не зависящую от фактора прокатки.

В результате пластической деформации при условии, что объем тела остается неизменным, происходит рост средней скорости сечения полосы при перемещении его от плоскости входа до плоскости выхода. В общем виде изменение скорости происходит в соответствии с уравне­ нием

V x m F X — C o n s t ,

где Ѵхт— средняя скорость в сечении полосы; Fx — пло­ щадь поперечного сечения полосы.

Из условия Vi= Vo = const имеем:

Vohobo^Vihibi.

Очевидно, что средняя скорость сечения полосы за время прохождения очага деформации возрастает. К осо­ бенностям прокатки тончайшей ленты следует отнести также необходимость приложения переднего 7\ и задне­ го То натяжений ленты. Благодаря приложению натяже­ ний снижается давление металла на валки при прокатке

28

Силу Р можно выразить уравнением

I

Р = ^ РуДх.

б

Практически эту величину обычно подсчитывают как произведение

P = FPCV,

где F — проекция площади соприкосновения металла с валком на плоскость, нормальную к направлению силы Р, или так называемая контактная площадь; Рср — сред­ нее удельное давление, определяемое по уравнению

I

Рср ~р~^ Рх(%Хш

о

Контактную площадь можно подсчитать по урав­ нению

F = 1ЬСр,

где I — ширина пояса деформации, равная ЛС; Ьср— средняя ширина прокатываемой полосы.

В большинстве случаев можно принять, что

Ьср

Ь04- b1

2 ’

29