金属制品 ·33· ; 一 0 滑动式拉丝机基本参数的计算 移 滑动量是多少才较理想?多道次拉丝机每个卷筒上的滑动量如何分配才台理?正确选择上述 Tqj。 f 两个值可大大降低断丝率,从而提高滑动拉丝机的性能。本文详细地回答了上述问题。 关键词:拉丝机滑动式参数计算 Calculation of the Basic Parameters for“Slip’’Drawing Machines How much slip is idea]?What is the ideal distribution of slip over the capstans of e multiple holemachine?Whenthesetwovalues csn be correctly established,the perfdrmance of slipmachines cBn be optimized and maintained,resulting in greatly reduced wire breakage.The article 8nsw ̄rs aforesaid questions in greater detail. ‘ Key words:Wire drawing machines Slip Parameters Calculation 滑动式拉丝机通常是水箱拉丝机,其每 量是相同的,对拉丝机所有卷筒是唯一的 个卷筒刍勺霓周线逋度应太于钢丝的速度,钢 一个给定的机器常量在机器设计期间就 丝最大速度可等于卷筒速度,但决不能超过, 决定了,所取的值应使设计最好的满足用户 在此: 的要求,并且应利用标准的驱动部件及模数 v——钢丝速度 ——卷筒圆周速度 因此: v≤V 因而,钢丝要在卷简表面上滑动,这是机 器工作的基础。 滑动量是可以被降低的,但完全消除是 不可能的。为丁降低滑动量,必须保证拉丝模 极高的精度,还必须减小钢丝径向公差。 2比率E 当滑动量为零时,或者说通过配模使钢 根据体积恒定原理,第i块模前后钢丝 丝速度与卷筒速度完全相等时,一旦某一拉 截面积与速度v的乘积是恒定的: 丝模 L被磨大,钢丝走速过快,就有可能由于 A 一l×v 一1:=Ai×v (2) 张力拉断铜丝。 即: . 百一 一 E≥l (3) 1机器常量 下面以第i块模为例计算机器常量,该 钢丝长度Li与 一 的比值,或者第i块 块模前后卷筒速度比为: 模前后钢丝速度韵比值与机器常量有相同的 V 特性,因而有: K.一 ≥l (1) Vi—I K一 E一 ㈨ 这个值无量纲,总太于1,而且取决于机 器的内在特性。 K与E的不同之处为:K为机器速度的 如果所有卷筒的直径相同,则这个常量 比值,仅与机器的内部结构性能有关;而E 等于相邻轴的转速(r/rain)比,因而,机器常 为钢丝速度的比值,只与钢丝尺寸有关;换句 话说,E值与第i块模的道次压缩率有关,因 维普资讯 http://www.cqvip.com
·3 · 第2O卷增刊总第J】5期 此有下式;等一鲁 百 V 百 =等 (5) E =EI‘E 当拉拔道次为n时有;2‘E3…丑。 。 一t’ 3压缩率 若设Y为截面积减小率.也就是压缩率, ‘延伸 皿lj第j块模子的Y为t 若以e值表示相对延伸+则对第i块模 v一 ≤ v= ㈣ 有t 在此A....=进第i块拉丝模之前直径为 e: ≥1 (1 4) d 的钢丝截面积 以百分数计t A.=出第j块拉丝模之后直径为d-的钢 e = x 00 丝截面积 般压缩率由百分数表达: 也可写成: V ̄--v =墨 X 100=篓 x 。o e:—Vl_t (1 6) Vl一1 ( ) 在此 是直径为d.的钢丝速度,v 是 亦即: 直径为d 一 的钢丝速度,因而有 Al—l~AA e: 一1:E—J (17) ■ _ 一 V J—l l一 }一1V- 一吉 E (8) 当钢丝放多次e-,e ,……延伸时.可 求得: 压缩率是衡量钢丝在拉拔过程中的变形 EI=el+1 f丑2=ez+1fE3=e3+l (18) 程度的量.在拉丝生产过程中经常被用到。 E t=E ·E 2·E a…… 必须注意的是:如果钢丝第一道次的压 缩率为Y,第二道次的压缩率为 总的压 然后可求得总延伸: e. =E, 一J (1 9) 缩率并不是Y. =Y-+Y2, 弧是; Y 一Y +Y2一Yl·Y2 (9) 5滑动量 如果钢丝经过了三个道次的拉拔,则总 卷筒圆周线速度与其上钢丝速度的差值 a:端率的 箨也更为复杂: 为滑动量,滑动量=V --V 绝对滑动量并不是很有意义.更多的是 .一Y2+ 一(YlY2+ 3+YlY3一 采用“相对 滑动量: T : (1 0) 算{玲栗片j E值就简单得多,只需知 s= ≤l s ×jI]0 道各道次E德,便可求得总的E 。例如,对 (20) 两道次拉拨 蔷Y.一Y:,则: 该值总是小于I,并以百分数表达。 A_o—A o.‘ 一E1.E一。‘ Ic,2 (1 1) 最后一个卷筒(n)无液体润滑剂,它位 可推出: 于水箱外边,一般无需任何滑动。这是因为其 上积有相当量的钢丝,也就总认为滑动量为 Y .一l一 (1 2) 0,这样: 维普资讯 http://www.cqvip.com
金属制品 V =v s。=1一 :0(21) 已知速度v 由机器的结构性能决定. 这祥也就知道了v ,如此就可以计算前一个 卷筒的V。值。已知: 一 一 是 由此已知了钢丝的压缩率,它是d 及 d.-i的函数,已知了速度v ,它由机器结构 决定,就可以计算滑动量: S.-1=卜 v.-i (23) 从前边得知v 一v ,则 =二 ;一--一 = 一鲁 V 我们还知道滑动量肯定不为0 固此只 能有 警< 它也不可能大于1,否则稽动量就会为0 或负数。 因此: K <E 现在来计算卷简n--2的滑动量 S.-2=1一 Vo_2 我们有: E ̄_I-- Vn--I Vo--I v一= Vn--1 这样: V“ 瓦 同样: v一= 若 由此: s一= 一 昔 ·35· 由此可见,如果卷筒n一1,n一2间的钢 丝速度比等于卷筒速度比.则卷筒n一2上的 滑动量将同样等于卷筒n一1上的滑动量,卷 筒上钢丝的滑动量与钢丝运行反向逐道次增 大(至少保持恒定).但决不会减小。 可归纳为 S 一l一1一 : !=L二垦!=!::::::! ! E ·E 一l·E 一2…….E (29) 若机器常量K对所有模子都相同,则: s = 一若 ㈣ 并且总有 K <E…I 一3:- g钢丝及模子的公差 当我们说一块模子的直径为d一一 j璺 公称直径,这块漠子在所要求的公嚣之嗣 用良好,H9 d=d 土T 例如,一块模子的公称直径为200urn, 则其实际直径可以是198gm或20211m,其公 差T为-'F2gm,如果模具磨损再增大至d时, 则要换模: d—d。+W 如果d =200 ̄m,则当d磨损至205 ̄m 时便要换模,新换模的初始直径可为 l981Jm.最终可使用到d =205 ̄m 以 表示模子的终了直径与初始直径之 比 Lr _ttln r32) 口ln 这样,在前倒中: ㈣ 设定最后一个及倒数第二个模子的公差 相同,则: d 的变化范围为d ~d… d 一l的变化范围为d ~d一, 一t y.- d n--l。 维普资讯 http://www.cqvip.com
36· 当同时换上两个新摸时,仍有: E一 q 第20卷T—1.035 增刊总第】15期 (33) T —1.1 47 1 1 比值E不恒定,它随筷于磨损时孔的增 大而变化。 S.-l,m ̄≥1一 一卜T_J_一0·13(42) 也就是说,对一套配模,其精度为 一 1.035时,倒数第二个卷筒上的滑动量可以 达到或超过13 。对撮后一个卷筒我们认为 无滑动量。即: V 一 S 一0 当d 一 为最大而d 为最小时。E值达到 最大值,也就是说,当更换最后一个模子而倒 数第二个模于保持不动时: E “一 一 一 一—一 ‘ E(34)" 同样,当d 一 为最小,d 为最大时,E值 达到最小值,这种情况为更换倒数第二块模 子,而最后一个模子保持不变时: 铅一箍一导 ㈣ 从前面已知,卷筒n一1上的滑动量为: s一 一J一; =1一 (36) 这个值是变化的,其中K 为机器常量, 当E 变化时。有: K S 一 =1一 — _sn—I 1— (37) L日从下式可见,E值随公差的变化为: E —T ·E bE . 一 (38) 当然E 不是最小绝对值,最小绝对值 为:E… 一K 。此时,滑动量为零。 对这种理想状态(一般不会发生),即当 E… —K 时,有: s 一一-一 一 一 一 一÷ (39) 由此。因钢丝直径及摸子直径变化而产 生的最大滑动量,当公差一定时为: S 一l一 1 (40) 通常E… >K 真正最大滑动量要大一些,一般; S m >1一 (41) 对于上例,我们有t 如果最后一个卷筒上有一定的滑动量, 则倒数第二个卷筒上的滑动量将会更大些。 上面的推算是为了明确滑动量这一概 念,必须根据钢丝及模子的公差来进行测算。 当公差不同时有: sn_…≥l一 ( 7配模 对一台拉丝机,其拉拔道次为n,机器常 量为K,速度为V ,该拉丝系统的根本问题 是:确定将原料直径为d。的钢丝拉到d 所 需的拉拔配模路线,保证配模路线与设备最 佳匹配,无论模子的状态如何尽可能减小滑 动量。 首先,确定拉丝机所允许的钢丝的压缩 率: d:一d:A0一A dj—A o d 'oE 一 Ao(44) 从前面已知;E. >K 还已知: K 一K ·K—L·K 2…… (4 ) 当然E 必大于K…但不能大太多,否 则滑动量会过大。 要求得总滑动量,只需计算: s 一 (46) 为了判断滑动量是否可行,必须知道模 子的加工精度,为之确定合理的公差。模子的 维普资讯 http://www.cqvip.com
金属制品 加工精度越高,其公差就越小,滑动量也就越 低。 另外,当有下面结果时: E <K 可以使用n一1或n一2道模子而不是n 道模子,直到: E >K 当一旦检测到E >K ,而拉拔道次也 已确定,就必须设定一些控制,使之产生滑动 量.而不管筷子的状态如何。 实际上,可以控制处于临界状态的最后 2个或3个模子的一些参数。已知滑动量是 从最后一块模子至第一块模子逐次增加,因 此,最后一块棋子上的滑动量可以忽略,由 此,对卷筒n有:v 一v ,滑动量=0} 对卷筒n—l有:Vn--I≤V 一j 我们还知道v 一 是随模子直径变化的, Vn--1最大时,滑动量最小,这种情况是在更换 倒数第二块模,而最后一块棋子保持不变时 发生的,这时 E 一 (47) 从前面已知: E… ≥;K 还证明有: E L。t 一 .mm≥}K…一l 由此可以确认,在所有其它卷筒上都将 有足够的滑动量,以补偿因公差而引起的E 值变化,同时这一打滑量也满足公称值,并总 有E-≥Kt。 现在可按2个步骤进行配模:先使各模 上的压缩率完全或基本相同,这样每个卷筒 上就有一定的滑动量,也可以给每个卷筒分 配滑动量,然后挨个配模并确定其相对压缩 率,下面用数据来举例确定滑动量。 假设机器有19道模,机器常量K对每 道模都相同。 K1一K 2=K 3一……一K【 =K|日=1.166 ·37· 当然K =K _.-…-不包括最后一道模, 这里: Kl0—1.106 (后面可看到K 不等于其它K值时的 优点) 对于新的机器或卷筒的磨削精度很高 时,K =K ~…·是成立的,而当机器使用 很长时间后,为了消除卷筒表面的磨痕再次 磨剖卷筒后,就有必要精确测量卷筒的直径, 并计算真正的K值。 此时有下式: K =K ·K 一l·K 一2…… 一1.106×1.166 。 1.106×15.869 =17.55 ( 8) 这就是说当滑动量不足时,拉拔过程中 有E ≥K =17.55。 用计算器很容易求得 /百 记住: E=等=鲁 = [|4 9)j 如果成品钢丝的直径为200 ̄m,则进料 直径应为: d 0≥ ̄/E ×200 r一一 、/E 一 l7.55—4.19 d 0≥4.19×200=838 ̄m(50) 也就是说此滑动量为0时避料直径应为 838 ̄m,但这是不可能的,进料直径应太于 838gm,超出量应与滑动量相当 滑动量取决于所用模子的公差,要滑动 量减小到最小就必须使模子的公差最小。 为了逐渐减小滑动量,使之不影响拉丝 过程,可以按表1确定各卷筒的滑动量(表1 中0表示的卷筒实际是不存在的,括号里的 起见,因为卷筒n—i与放线之间无任何关 系,放线装置把钢丝垮给第一参摸) 值可与前一个设定的相同,这只是为了方便 维普资讯 http://www.cqvip.com
·38· 衰1每十馨筲滑动量的分配置铜丝追度比E 卷筒 璃算的 序号 jl|动量 S 1一S 比率K 一1K S l9 0 0 1 一 一 18 7.6 0.076 0.924 1.106 1.1970 17 2.4% 0.021 0.976 1.166 1.19 46 l6 z 0.02 0.98 1 166 1 1898 15 z 0.02 0.98 1 166 1.1898 14 2 0 02 0.98 1.166 1.1898 13 2 0.02 0.08 1.166 1.1898 12 2 0.02 0.98 1.166 1.1 898 11 2 0.02 0 98 1.166 1.1898 l0 2% 0.02 0.98 1.166 1.1 898 9 2 0.02 0.98 1.166 1.1898 8 2 0.02 0.98 1.166 1.1898 7 1% 0.01 0.99 1.166 1.1777 6 1 0.01 0.99 1.166 1.1777 5 1 0.01 0 99 1.166 1.1777 4 1 0 01 0.99 1.166 1.1777 3 0.5 0 005 0.995 1.166 1.1718 2 0.5 0.005 0.995 1.166 1.171 8 1 0.5 0.005 0.995 1.166 1.1718 0 (0.5 ) r0.005) (0.995) (1 166) (1.1718) 有了每个卷筒的E及E…就可计算出 总精动量(表2).第一个卷筒上的总精动量 为28.8 ,且 E。 一24.782 E =4.978 d 0—4.978×200=995 ̄m 因此进料直径应为995 ̄m而不是 838 ̄m,当然如果进料直径大于995 ̄m,压缩 率就会更大,这样,配模就会困难,需产生更 大的滑动量。 衰2每个卷筲上的滑动量 Kl_ EⅢ 1一S —K:-m.m S s 1,106 1.1970 O.924 0.076 7 6 1.289 1.4299 0.901 0 099 9 9 1.503 1.7013 0.883 l17 11.7 1 53 2.O24Z 0 868 0 l34 13.4 2.044 Z.4084 0.849 0.151 15 1 2.384 Z.8658 0.832 0.168 16.8 第20卷增刊总第11 5期 2.779 3 4091 0.8I5 0.185 18 5 3.240 4 0566 0.799 0.201 2O 1 3.779 4 8Z65 0.783 0.217 1.7 J.406 5 7J26 0.767 0.233 23 3 5 137 6 8325 0.752 0.248 2 8 5 990 8 0{67 0.744 0.256 2-5.8 6.984 7l;5 0.737 0.Z63 26.3 8.i44 11.1 61 0.730 0.270 27 0 9.196 13.144 0.722 0.278 27 8 11.07 15.402 0.719 0.Z81 28.1 12.9l 18.048 0.175 0,285 28.5 15.05 21.1蚰 0.712 0,288 28.8 (17.55) (2J.782) 知道了E,便可容易求得— ,如表3, 又巳知成品锕丝直径,就可计算出各模直径. 从表3中可看到d =200 ̄m、d 一1 75 m及 d。 150um的配模情况。 表3以 计算配模直径 d帕( m) da m。(km) ddk‘ m) 1.1970 1.0941 200 175 150 1.1946 1.0930 219 】91 164 1.1898 1.0908 239 209 179 1.1898 1.0908 26l 228 196 1.1898 1.0908 285 249 213 1.1898 1.0908 310 272 Z33 1.1898 I.0908 339 296 254 1.1898 1.0908 369 323 277 1.1898 1.0908 403 353 302 1.1898 1.0908 439 385 330 1.1898 1.0908 479 419 366 1 1777 1.085 523 458 392 1.1777 1 085 567 496 J26 1.1777 1.085 6l6 539 J62 1.1777 1.085 668 584 50I 1,1718 1.0825 725 634 543 1.1718 1 0825 784 686 588 1.171B 1 0825 849 743 637 (1.1718) (1.O825) 91 9 804 6g9 d钢丝 995 871 746 表4仍然以E打头.可找到1/E,从而可 求得每袭模上的压缩军,也可求得各阶段的 总压缩比。 维普资讯 http://www.cqvip.com
金属制品 对于所举例,钢丝直径从d o=99 m变 为d =200 ̄m,其总压缩比为g5.96 ,部分 压缩比为1 4.66 ~16.46 。 在袭4中,括号里的数可设定的与前者 相同,也可不同,因为放线速度与第一个卷简 速度无关。 衰4计算本次压缩率及累计压缩率 Y =(1-1/E)×1OQ E 1 1 E Y E眦 EH 1.1970 0.835 4 16.48 1.I970 0.8354 16.46 1.1948 0.8371 18.29 1.4299 0.6994 36.06 1.1898 0.8405 16.96 1.7013 0。5878 41.22 l_1898 0.8J05 15.95 2.0242 0.4940 50.60 1.1898 0.8405 l6.95 2.4684 0.4152 58、48 1.1898 O.8406 16.95 2.8656 0.3490 85.10 1.1898 0.8d05 16.95 3。4094 0.2933 70.67 1.I898 0.8465 15.95 4.0566 O。2465 75。35 1.I898 0.8405 16.96 4.8265 O.2072 79.28 1.1896 0.8405 16.96 6.7426 0。1741 82.69 l。1896 0.8406 1 5.95 6.8325 9.1 484 86.36 1.1777 0.8{91 15,19 8.0467 0、1243 67.57 1.1777 0.849l 16.19 9.4766 0。1055 89.46 l_I777 0.8491 l5.19 11.161 0.0896 91.04 1.1777 0.8491 l5。19 13.144 0.0781 92.39 1.1718 O.8534 14.68 15.402 0.6649 93.81 1.1718 0.8534 1 4。68. 18.048 0.0554 94。46 1.171B 0。8634 1 4.66 21.148 0。0473 95.27 (1.1718: (0.8634: (1 4.86) 24.782: 0.0404 96.96 当然,这些压缩比为公称值.它们随模子 的有效直径变化,也就是随公差变化。 同时,与模子公称直径相对应的滑动量 也随模子的有效直径变化。从第n个卷筒开 始,并且设定 =v (滑动量为0),对卷简n l可由模子的公称直径求得滑动量为 7.6 ‘但这一值是随公差变化的,可认为 =1.025。 d。=200 d =:J 98 d 一1.025×l 98=203 d 一l一219 d 一L217 d一 . 一1.025×2I7—222 ·39· 一 一 一 孥一 一 r 丽一 一 一 = zs K 一1.106,因而总有E >1.106。 滑动量将在下列值间变化 S ̄--,,MAX一 一 一 一 · 0.12 J=12.I S ̄-I,M ̄一 一 =卜 0.033=3.3 滑动量最好不要达到极限值S…. 一 0,应在卷简n一1上保持一点滑动量,这样就 可使其它卷简上均有最小的滑动量。 由此,最好使K 与其它的K值不同,这 样就会有一定的滑动积量,从而保证每个卷 筒的Y与E值不会相差太大。 现在计算卷简n一2上的滑动量,同样 =1.025 d 一1=2 J9d。一L2 J7d 一I.月 1.025×217—222 d 一2=239d 一2.I 一237d 一:1.025×237=243 这样: d:一2.I 237 56,163 j —4—9,2—34 =J.J397 因为K。 。一=1.166,因此E L< K一,这说明本次滑动量不够,但借助了前一 个卷简上的。 事实上; E…一I=1.1 3×1.139=1.302 K…一】=1.J 06×1.168=I.289 并且有:E 一…H>K 一1 这种情况下由于不可能有E>K,滑动 量永远不可能为0,这样“钢丝太短”可能会 被拉断。 我们也知道,如果拉拔模精度级别很高 时.如Y=1.03,由于不可能有E>K,就不得 维普资讯 http://www.cqvip.com
40· 第20卷增刊总第1l5期 不增大滑动量,避免可能拉断钢丝。 作为技术控理.他负量在Sardinia的钢帘战厂的规 划设计、施.y-及投产运行,控过几年的.y-厂督理之 后.Terragna先生加入了RedaeW Tecna集团.目前 他是有关钢丝项目的技术总负责人 作者简介: 本文作者于1945年在米兰的Po!itecnico获得 工业电气.Y-程学位.在钢丝厂.Y-作几年后.于1957 年加入了Pirelli公司.开始了最选13年的钢审残生 产改进I作一1970年进 General Cabi ̄Riva集团. 杨振涛译廉 1、平校 : 1 ’ 钢丝冷却技术 廉小平 G f牛f 0-T.T目前所田的拉丝卷简是经过感应淬火的簸钢.不但寿命长,而且由于这种材料的机械 强度高.卷简璧可做得很薄.使得卷简内部的砖却水与卷茼外部钢丝问的热交换率很高。冷却水是 进A卷茼内表面与狰却槽之间形成的 窄缝 进行工作的.“窄齄 结掏筒单但很新颖,巳被证明是 最有效的一种工业上采用的狰却技术.几年来不断得到大的改进。 关键词 钢丝冷却技术 Stare of the Art in Wire Cooling 0-T·T using draw blocks made of induction hardened forged steel-Apart from a very long lifetime—and thanks to the higher mechanical resistance of steel·their limited thickness ̄sMre¥8n efficient heat exchange between the cooling water,inside·and the wire-outsi6e·The cooling water is flowing in the narrow gap”way.between the inner surface of the capstan and the outcr surface of a Cooling sleeve;the narrow gap system is nothing but new,but has proved to be the most ef- ftcicnt and industrml cooling system—and has been great improved oveT the years for an higher el- fi ̄isncy- Key words: Wire Cooling Art 台拉丝机的性能主要由三个因素决 料的机械强度高,卷筒壁可做得很薄,使得卷 定:调整范围决定了可能的拉拔速度;可靠性 决定了生产率;而冷却性能则是影响拉拔速 度的关键。 拉丝速度取决于高技术的电气控制设 备,确保整个机器在承受最小机械应力的情 筒内部的冷却水与卷筒外部钢丝间的热交换 率很高。冷却水是进入卷简内表面与冷却槽 之间形成的“窄缝 进行工作的.“窄缝 结构 简单但很新颖,已被证明是最有效的一种工 业上采用的冷却技术,几年来不断得到大的 况下获得稳定的生产率;拉拔速度也取决于 锕丝冷却状况,使得钢丝温度不至于过高而 破坏其冶金性能 改进.其工作过程如下:强水流首先进入卷筒 底部(这里的热量应首先放带走),在玲却槽 的引导下充满圆周,无需维护的“动态密封” 事实上,拉拔速度应调整到一个热平衡 点,使得钢丝在进入下一道拉拔之前能散发 掉前一道拉拔所产生的热,对于冷却性能好 在卷筒与冷却槽之问产生大的压力降.强制 水流上升至卷筒高度.同时卷筒周围的裙扳 装有风冷 的拉丝机,与这一热平衡点相对应的拉拔速 度较高.从而提高了生产率。 通常,比较拉丝机冷却效率的方法是在 某一拉拔工艺下测量拉拔后钢丝的温度 但 0.T.T目前所用的拉丝卷筒是经过感 应淬火的锻钢,不但寿命长,而且由于这种材 当拉丝工艺或拉丝机工作环境不同时就很难 得出结论,然而如果使用测出的温度找到机
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