EnPraktický návod založený na receptúre pre inžinierov, manažérov dielní a kupujúcich, ktorí potrebujú určiť rýchlosť navijaka, predpovedať výstup a pochopiť, čo v skutočnosti riadi rýchlosť výroby na linke na ťahanie drôtu.
Základnou metódou na výpočet rýchlosti stroja na ťahanie drôtu je vzorec povrchovej rýchlosti navijaka. Pre akýkoľvek navijak alebo navíjaciu cievku sa lineárna rýchlosť drôtu rovná obvodu navijaka vynásobenému jeho rýchlosťou otáčania v otáčkach za minútu.
Kde V je rýchlosť drôtu v metroch za minútu, D je priemer navijaka v metroch a N je rýchlosť otáčania navijaka v otáčkach za minútu. Pretože sa drôt pri prechode cez každú matricu stáva tenším a dlhším, rýchlosť na každej ťažnej stanici je iná a skutočná rýchlosť dokončovania sa musí vypočítať pomocou pravidla zachovania objemu uvedeného v časti tri nižšie.
Stroj na ťahanie drôtu rýchlosť je jedným z najviac nepochopených čísel vo výrobe. Operátori často uvádzajú jedno číslo, napríklad 800 metrov za minútu, bez toho, aby špecifikovali, do ktorej fázy stroja toto číslo patrí. V skutočnosti stroj na ťahanie drôtu s viacerými matricami beží pri každej kladke inou lineárnou rýchlosťou, pretože prierez drôtu sa zmenšuje pri každom prechode, zatiaľ čo objem kovu pohybujúceho sa linkou za jednotku času zostáva konštantný. Táto príručka podrobne rozoberá výpočty, uvádza spracované príklady s reálnymi číslami, vysvetľuje mechanické faktory, ktoré obmedzujú dosiahnuteľnú rýchlosť, a tiež odpovedá na niekoľko úzko súvisiacich otázok o strojoch na navíjanie cievok, zariadeniach na zváranie drôteného pletiva a strojoch na navíjanie textílií, ktoré sa často objavujú v rovnakom nákupnom alebo inžinierskom rozhovore.
Čo pokrýva táto príručka
- Čo je stroj na ťahanie drôtu
- Formula základnej rýchlosti
- Príklad spracovaný krok za krokom
- Faktory, ktoré menia rýchlosť skutočného sveta
- Referenčná tabuľka rýchlosti podľa priemeru drôtu
- Priemer hriadeľa a otáčky motora
- Bežné chyby vo výpočtoch
- Rýchlostné vedenie podľa typu kovu
- Optimalizácia rýchlosti pre výstup
- Súvisiace otázky týkajúce sa strojov
- Výber dodávateľa stroja
Čo je stroj na ťahanie drôtu
Predtým, ako bude mať výpočet rýchlosti zmysel, pomôže odpovedať na základnejšiu otázku, ktorú mnohí nováčikovia priamo hľadajú: čo je stroj na ťahanie drôtu. Stroj na ťahanie drôtu je časť zariadenia na tvarovanie kovov, ktoré zmenšuje priemer kovovej tyče alebo drôtu ťahaním cez sériu lisovníc s postupne menšími otvormi. Kov sa nereže ani neodstraňuje, je naťahovaný a stlačený, takže plocha prierezu sa zmenšuje, zatiaľ čo dĺžka sa úmerne predlžuje. To je dôvod, prečo je ťahanie drôtu opísané skôr ako proces tvárnenia za studena než ako proces obrábania.
Typický stroj na ťahanie drôtu je postavený na niekoľkých základných komponentoch: odvíjací stojan, ktorý drží prichádzajúcu tyč alebo hrubý drôt, séria ťahacích lisovníc namontovaných v škatuľkách lisovníc, sada navijakov (tiež nazývaných bloky alebo bloky), ktoré ťahajú drôt cez každú lisovnicu a ukladajú slučku drôtu potrebnú na kontrolu napätia, systém mazania a chladenia a navíjacia jednotka, ktorá navíja hotový drôt. Stroje sú vo všeobecnosti klasifikované ako jednoblokové, viacblokové alebo priame a môžu byť skonštruované na ťahanie za sucha alebo ťahanie za mokra v závislosti od toho, či sa mazivo aplikuje ako prášok alebo ako tekutý kúpeľ.
Dôvod, prečo na tomto type zariadenia na výpočte rýchlosti tak záleží, je ten, že každý hriadeľ v reťazi musí bežať s mierne odlišnou rýchlosťou otáčania. Ak je rýchlosť ktoréhokoľvek navijaka nesprávna v porovnaní s jeho susedmi, drôt sa buď uvoľní, čo spôsobí omotanie a zamotanie, alebo bude príliš napnutý, čo spôsobí, že sa drôt natiahne, nerovnomerne zoštíhli alebo zaskočí. Získanie pomeru rýchlosti v celom stroji je najdôležitejšou úlohou nastavenia pre každého operátora ťahania drôtu.
Základný vzorec na výpočet rýchlosti stroja na ťahanie drôtu
Tento výpočet má skutočne dve vrstvy. Prvou vrstvou je mechanická rýchlosť jedného navijaka, čo je jednoduchá geometria. Druhou vrstvou je rýchlostný vzťah medzi bubnami, ktorý je založený na zachovaní objemu, niekedy nazývanom pravidlo konštantného objemu.
1 Povrchová rýchlosť s jedným hriadeľom
Každý navijak ťahá drôt lineárnou rýchlosťou rovnajúcou sa jeho povrchovej rýchlosti, pretože drôt je okolo neho pevne omotaný a pri normálnej prevádzke nedochádza k prekĺznutiu. Vzorec je:
V je lineárna rýchlosť drôtu opúšťajúceho navijak, D je efektívny priemer navijaka meraný do stredu ovinutia drôtu a N je rýchlosť otáčania navijaka v otáčkach za minútu. Pi je približne 3,1416.
2 Konštantný objem medzi jednotlivými ťahmi
Keď drôt prechádza cez matricu, jeho prierezová plocha sa zmenšuje, ale objem kovu, ktorý sa pohybuje cez linku za sekundu, sa nemôže meniť, pretože kov sa pri tomto procese nevytvára ani nezničí. To dáva konštantný objemový vzťah medzi akýmikoľvek dvoma po sebe idúcimi prechodmi:
A1 a V1 sú plocha prierezu a rýchlosť pred danou matricou, A2 a V2 sú plocha a rýchlosť za touto matricou. Pretože plocha prierezu okrúhleho drôtu je úmerná druhej mocnine priemeru, možno to prepísať na priemer:
Toto je vzorec, ktorý vysvetľuje, prečo sa posledný navijak na stroji na ťahanie drôtu s viacerými blokmi vždy točí dramaticky rýchlejšie ako prvý. Drôt, ktorý začína na 3,0 milimetroch a končí na 1,0 milimetri, má svoj prierez zmenšený o faktor deväť, takže výstupná rýchlosť je deväťkrát vyššia ako vstupná rýchlosť, aj keď sa za minútu vyrobí rovnaká dĺžka hotového drôtu, ako sa spotrebuje stopa surovej tyče, ak vezmete do úvahy celkové predĺženie.
3 Výstupná rýchlosť z rýchlosti
Akonáhle je známa konečná rýchlosť, premena na rýchlosť výroby je jednoduchá pomocou lineárnej hmotnosti drôtu:
Lineárna hmotnosť závisí od priemeru drôtu a hustoty ťahaného kovu. Pre medený drôt je lineárna hmotnosť v kilogramoch na meter približne plocha prierezu v štvorcových milimetroch vynásobená 0,0089. Pre oceľový drôt je multiplikátor blízky 0,00785.
Príklad spracovaný krok za krokom
Najjasnejší spôsob, ako pochopiť, ako vypočítať rýchlosť stroja na ťahanie drôtu, je prepracovať sa cez realistický príklad od surovej tyče po hotovú cievku.
Definujte vstupné a výstupné podmienky
Predpokladajme, že stroj na ťahanie medeného drôtu zaberá tyč s priemerom 2,6 milimetra a konečný navijak ťahá hotový drôt s priemerom 0,8 milimetra. Priemer prvého bubna je 0,32 metra a otáča sa rýchlosťou 45 otáčok za minútu.
Vypočítajte vstupnú rýchlosť na prvom kolese
V1 = pi x 0,32 x 45 = približne 45,2 metra za minútu. Toto je rýchlosť, ktorou sa tyč ťahá cez prvú matricu.
Na konečný priemer použite pravidlo konštantného objemu
V2 = V1 x (2,6 / 0,8) na druhú = 45,2 x 10,56 = približne 477 metrov za minútu. Toto je teoretická výstupná rýchlosť pri poslednej kocke, ak k celému zníženiu došlo pri jedinom prechode.
Skontrolujte geometriu posledného navijaka voči tomuto cieľu
Ak je konečný priemer navijaka 0,22 metra, požadovaná rýchlosť otáčania je N = V2 / (pi x D) = 477 / (pi x 0,22) = približne 690 otáčok za minútu. Toto povie operátorovi, aké nastavenie motora a prevodovky potrebuje posledný blok, aby zodpovedal linke.
Previesť na výstupnú rýchlosť
Pri priemere 0,8 milimetra je plocha prierezu približne 0,503 milimetrov štvorcových, čo dáva lineárnu hmotnosť približne 0,00448 kilogramu na meter pre meď. Výkon = 477 x 60 x 0,00448 = približne 128 kilogramov za hodinu z tohto stroja na ťahanie drôtu.
Praktická poznámka. Skutočné stroje zriedka dosahujú teoretickú rýchlosť jedného prechodu presne, pretože faktory sklzu medzi jedným a troma percentami sú normálne na medziľahlých navijakoch na udržanie správneho zadného napätia a každá matrica tiež prináša malú stratu napätia, ktorú skúsený nastavovač kompenzuje o niečo vyššou rýchlosťou na neskorších blokoch.
Faktory, ktoré ovplyvňujú skutočnú rýchlosť ťahania drôtu
Vyššie uvedené vzorce opisujú ideálny prípad. V skutočnej dielni niekoľko mechanických a materiálových faktorov posúva dosiahnuteľnú rýchlosť nahor alebo nadol z tohto teoretického čísla.
Harmonogram redukcie matrice
Plytké zníženie na matricu umožňuje vyššiu rýchlosť s menším rizikom zlomenia. Agresívny plán redukcie si vynúti nižšiu rýchlosť na kontrolu tepla a napätia v drôte.
Kvalita mazania
Zlé mazanie zvyšuje trenie a opotrebovanie lisovnice, čo obmedzuje maximálnu bezpečnú rýchlosť. Stroje na ťahanie za mokra môžu vo všeobecnosti bežať rýchlejšie ako stroje na ťahanie za sucha na rovnakom materiáli.
Ťažnosť materiálu
Mäkké, vysoko tvárne kovy, ako je žíhaná meď a hliník, tolerujú vyššiu rýchlosť ťahania ako tvrdšie zliatiny, ako je nehrdzavejúca oceľ alebo drôt z ocele s vysokým obsahom uhlíka.
Hodnotenie motora a prevodovky
Inštalovaný výkon motora a prevodový pomer nastavujú pevný strop rýchlosti otáčania hriadeľa bez ohľadu na to, čo teoretický vzorec naznačuje, že je to možné.
Chladiaca kapacita
Ťahanie vytvára teplo trením a deformáciou. Ak chladenie nedokáže udržať rýchlosť, drôt a matrice sa prehrievajú, čo skracuje životnosť matrice a môže zmeniť štruktúru zŕn.
Stav a zarovnanie matrice
Opotrebované alebo nesprávne zarovnané matrice zvyšujú odpor a vibrácie, čo núti operátorov znižovať rýchlosť, aby sa vyhli povrchovým defektom alebo zlomeniu drôtu.
| Faktor | Vplyv na dosiahnuteľnú rýchlosť | Typická úprava |
|---|---|---|
| Zníženie na kocku | Vyššia redukcia znižuje bezpečnú rýchlosť | U väčšiny kovov udržujte zníženie v blízkosti 15 až 22 percent na jeden priechod |
| Typ maziva | Tekuté mazivo podporuje vyššiu rýchlosť ako suché mydlo | Prepnite na mokré kreslenie nad približne 400 metrov za minútu |
| Tvrdosť drôtu | Tvrdšie zliatiny potrebujú nižšiu rýchlosť a viac prechodov | Pridajte medzižíhanie pre tvrdú oceľ alebo nerezový drôt |
| Die opotrebovanie | Opotrebované matrice zvyšujú trenie a riziko defektu | Kontrolujte a otáčajte matrice podľa pevne stanoveného rozvrhu hodín |
| Chladenie hriadeľa | Slabé chladenie si vynúti zníženie rýchlosti, aby sa zabránilo prehriatiu | Na vysokorýchlostné linky pridajte vodou chladené plášte |
Referenčná tabuľka rýchlosti podľa priemeru drôtu
Tabuľka nižšie uvádza typické dokončovacie rýchlosti pre stredne náročné stroje na ťahanie medeného drôtu pri rôznych konečných priemeroch drôtu. Toto sú reprezentatívne údaje z dielne, ktoré nenahradzujú otáčky stanovené výrobcom konkrétneho stroja.
Všimnite si, že rýchlosť dokončovania vo všeobecnosti stúpa, keď sa cieľový priemer zjemňuje. Vyplýva to priamo zo vzorca konštantného objemu v sekcii dva, pretože menší konečný prierez vyžaduje proporcionálne vyššiu lineárnu rýchlosť na pohyb rovnakého objemu kovu za minútu.
Ako sa vzájomne ovplyvňujú priemer hriadeľa a otáčky motora
Pretože V sa rovná pi krát D krát N, vždy existujú dva spôsoby, ako dosiahnuť cieľovú rýchlosť linky: väčší navijak sa otáča pomalšie alebo menší navijak sa otáča rýchlejšie. Výrobcovia strojov si vyberajú priemer navijaka na základe limitov napätia drôtu a podlahovej plochy, potom dimenzujú hnací motor a prevodovku tak, aby poskytovali rozsah otáčok, ktorý zodpovedá požadovanému oknu rýchlosti.
Tento graf ukazuje štyri rôzne priemery navijaka nastavené tak, aby dosiahli zhruba rovnaký rozsah povrchovej rýchlosti 700 až 900 metrov za minútu čisto zmenou otáčok za minútu. Väčšie navijaky potrebujú proporcionálne menej otáčok za minútu, aby dosiahli rovnakú lineárnu rýchlosť, čo znižuje opotrebovanie ložísk a vibrácie, ale zaberá väčšiu dĺžku stroja.
Dizajnový tip. Keď výrobca stroja zvýši priemer navijaka na nižšie prevádzkové otáčky pre danú cieľovú rýchlosť, nezabudnite prepočítať každý priemer navijaka a otáčky za minútu pomocou rovnakého vzťahu konštantného objemu, inak bude vyváženie napätia medzi blokmi nesprávne, aj keď konečná rýchlosť linky vyzerá na papieri správne.
Bežné chyby pri výpočte rýchlosti stroja na ťahanie drôtu
Použitie vonkajšieho priemeru navijaka
Vždy merajte podľa rozstupu ovinutia drôtu, nie podľa priemeru bubna, inak bude číslo rýchlosti trvalo príliš nízke.
Ignorovanie opotrebovania matrice v priebehu času
Opotrebovaná matrica prechádza drôtom s mierne väčším priemerom, než je jeho nominálna veľkosť, čo ticho mení redukčný pomer a skutočnú výstupnú rýchlosť.
Zabudnutie príspevku na pošmyknutie
Zaobchádzanie s každým navijakom ako s nulovým sklzom vedie k chybám napätia, pretože skutočné stroje sú zvyčajne nastavené s malým plánovaným rozdielom rýchlosti medzi blokmi.
Miešacie jednotky
Priemer v milimetroch sa musí pred použitím vo vzorci metrov za minútu previesť na metre, čo je krok, ktorý je ľahké prehliadnuť pod časovým tlakom.
Rýchlostné vedenie podľa typu kovu
Rôzne kovy majú rôznu maximálnu praktickú rýchlosť ťahania kvôli tomu, ako pracujú, vytvrdzujú a koľko tepla v nich proces vytvára.
| Kovové | Typický rozsah rýchlosti | Poznámky |
|---|---|---|
| Meď | 300 až 900 metrov za minútu | Vynikajúca ťažnosť, podporuje najvyššie bežné rýchlosti |
| hliník | 250 až 800 metrov za minútu | Podobné ako meď, ale citlivejšie na leštenie a teplo |
| Nízko uhlíková oceľ | 150 až 500 metrov za minútu | Vyžaduje častejšie medzižíhanie na jemných meradlách |
| Oceľ s vysokým obsahom uhlíka | 80 až 300 metrov za minútu | Vyžaduje sa pomalší prechod a bližšia regulácia teploty |
| Nehrdzavejúca oceľ | 60 až 250 metrov za minútu | Vyššia rýchlosť vytvrdzovania obmedzuje rýchlosť a redukciu na matricu |
Optimalizácia rýchlosti stroja na ťahanie drôtu pre produktivitu
Po pochopení metódy výpočtu sa praktický cieľ posunie z toho, aká rýchlosť je teoreticky možná, na rýchlosť, ktorá je udržateľná počas celej výrobnej zmeny. Niekoľko úprav trvalo prináša najväčšie zisky bez nového kapitálového vybavenia.
Vyrovnajte redukčný plán
Rozložte celkovú redukciu rovnomerne na všetky matrice, namiesto toho, aby ste museli robiť ťažké rezy skoro a ľahké rezy neskôr, čo umožní, aby sa každý navijak priblížil k svojmu praktickému maximu.
Priraďte mazivo k cieľovej rýchlosti
Prechod z mazania suchým mydlom na cirkulujúce tekuté mazivo so správnou filtráciou je často jedinou zmenou, ktorá odblokuje ďalšiu rýchlostnú úroveň.
Udržujte inventár kociek čerstvý
Štruktúrovaný plán výmeny lisovníc založený skôr na dĺžke ťahu ako na kalendárnom čase udržuje celú linku v chode pri menovitej rýchlosti namiesto tichého spomaľovania pri opotrebovaní lisovníc.
Pred tlačením rýchlosti skontrolujte svetlú výšku motora
Pred zvýšením otáčok prepočítajte požadovaný krútiaci moment a výkon pri nových cieľových otáčkach, pretože prekročenie menovitého výkonu motora vedie k nepríjemným chybám a skráteniu životnosti pohonu.
Výber dodávateľa stroja na ťahanie a navíjanie drôtu
Správny výpočet rýchlosti na papieri je užitočný iba vtedy, ak je samotný stroj vyrobený s presnými priemermi navijaka, správne dimenzovaným hnacím ústrojenstvom a konzistentným lisovacím nástrojom. To je dôvod, prečo na dodávateľovi za zariadením záleží rovnako ako na vzorci použitom na jeho dimenzovanie.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd. dodáva stroje na ťahanie drôtu, stroje na navíjanie cievok a súvisiace zariadenia na spracovanie drôtu postavené na konzistentnej geometrii navijaka a spoľahlivých systémoch pohonu, vďaka čomu sa výpočty rýchlosti v tejto príručke premietajú priamo do predvídateľného výstupu na výrobnej úrovni. Ich inžiniersky tím podporuje zákazníkov celým procesom dimenzovania, od výberu priemeru navijaka a menovitého výkonu motora až po prispôsobenie harmonogramu redukcie lisovnice pre konkrétnu ťahanú zliatinu.
Kľúčové informácie
Výpočet rýchlosti stroja na ťahanie drôtu sa skladá z dvoch vzorcov, ktoré sa používajú spoločne: jednoduchý vzorec povrchovej rýchlosti V sa rovná pi krát D krát N pre každý jednotlivý navijak a pravidlo konštantného objemu, ktoré spája rýchlosť a priemer pri každom ťahaní na linke. Akonáhle sú tieto dva vzťahy pochopené, dimenzovanie nového stroja, diagnostika problému s napätím alebo odhad výstupu pre cenovú ponuku výroby, to všetko sa stane jednoduchou aritmetikou a nie hádaním. Spárujte výpočet so zreteľom na mazanie, stav matrice a svetlú výšku motora a teoretické čísla v tejto príručke budú presne zodpovedať tomu, čo sa skutočne deje v továrni.
