Витая проволочная структура

(71) Заявитель Республиканское предриятие Белорусский лургический завод(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(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 2 2,1 1 где 1 и 2 - шаги спирали сердцевины и наружных проволок соответственно 4283 1 Фиг. 1 1 и 2 - 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 (1 с) элемента одной дуги, огибающей одну наружную проволоку, определяемые из соотношений где- число наружных проволок- длина наружной проволоки на шаге спирали 2. 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 0,10,4 мм величина крутки равна 250 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 2 2, 1 1 где 1 и 2 - шаги спирали сердцевины и наружных проволок соответственно 1 и 2 - 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 (1 с) элемента одной дуги, огибающей одну наружную проволоку, определяемые из соотношений 180,21 21 21 Н /где- число наружных проволок 1 - длина наружной проволоки на шаге спирали 2. 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 1, так, что отношение шагов спирали наружных проволок, навитых с 2, и сердечника равно(1)1 1 Откуда величина шага спирали проволок сердечника составляет 12 1 .(2) 2 Указанное соотношение обеспечивает равенство длин наружных проволок 1 и сердечника 1 с, т.к. получено именно из условия этого равенства.(3) Развертка спирали, образованной осевой линией наружных проволок, характеризуется выражением 1 Указанная длина идет на построение К шагов 1 спирали сердечника, проволока которого навита с радиусом 1 2 11(21 ) 1 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 2, навитых по спирали с радиусом спирали 2 на сердечник из проволок или проволоки диаметром 1 с радиусом спирали 1. При этом между проволоками 2 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 2, показывающая неравенство длин проволок 1 н и 1 с и при шаге свивки сердечника 1 по условию (2), обеспечивающему равенство длин 1 н и 1 с. 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 10,2250,27, состоящего из высокопрочной латунированной проволоки диаметром 10,22 мм, составляющей сердечник 10,22, скрученный по спирали, имеющей радиус 10,05 мм и шаг, равный 15,90,052,695 мм,12 12 0,295 где 215,9 мм - шаг спирали наружных проволок диаметром 20,27 мм, радиус спирали которых равен 210,510,5 20,050,110,1350,295 мм . Длина наружных проволок диаметром 2 составляет 1 Длина проволоки сердечника равна 1 с 16,008 мм , где 2/115,92,6955,9. Таким образом, 1 Н 1 с 16,008 мм. Металлокорд 10,2250,27 изготовили с шагом наружных проволок 215,9 мм на свивочной машине ТД 2/601 первоначально по двум вариантам в соответствии с предлагаемым изобретением (вариант 1) придав сердечнику кручение до шага 12,695 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 2/1 К 5 или равном числу наружных проволок.(6) 12/50,29550,059 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 Сердечник подкручен Сердечник не подкручен Оптимальная подкрутка Плоская волна Диаметр Диаметр Радиус спирали проволоки внешних (изгиба) провосердечни- проволок лок сердечника,1, мм мм ка мм Радиус Длина Длина проспирали внешних Отноволок сервнешних проволок шение дечника на проволок,на шаге 2, 2/1 шаге 2, мм 2, мм мм 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 Удлинение при Прочность свяразрыве,зи с резиной, Н 2,14 2,01 2,12 2,09 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 1 можно определить по шагу спирали 1/515,953,18 мм и длине 1 с 1/516,00853,2016 из соотношения 180(7) 21 21 2 Из решения уравнения (7) относительно 1 имеем 17,95 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 1.2477584 А 1, 1981. 2.2082845 , 1982. 3.3996733 , 1976. 4.91/04370 А 1. 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 2 2, 1 1 где 1 и 2 - шаги спирали сердцевины и наружных проволок соответственно 4 4283 1 1 и 2 - 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 (с) элемента одной дуги, огибающей одну наружную проволоку, определяемые из соотношений 180 12 , 21 21 21 Н / ,где- число наружных проволок- длина наружной проволоки на шаге спирали 2. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.