УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОЛОЧНОЙ СПИРАЛИ

Изобретение относится к кабельной и канатной промышленности и предназначено для изготовления кабелей, канатов, тросов с повивами из стальной, медной или любой другой проволоки, а именно для получения геометрически правильной проволочной спирали.
Известны различные машины для изготовления канатов и кабелей, использующие принцип скрутки элементарных элементов, таких как -проволока, предварительная скрученная стренга, в повив, который является готовым изделием или полуфабрикатом для последующей переработки. Общим узлом для подобных машин, особенно при использовании высокопрочных элементарных проволок, обладающих значительной упругостью (например, канатная проволока или специальные сплавы), является необходимость предварительной деформации элементарной проволоки получение правильной пространственной спирали с параметрами (высота и шаг спирали) близкими к параметрам готового изделия, т.е. диаметру и шагу скрутки каната или кабеля. В общепринятой практике получение спирали достигается путем прохождения проволоки через опорные элементы, такие как ролики, глазки или штыри, причем параметры спирали определяются взаимным расположением опорных элементов, которые в некоторых случаях имеют стационарную установку или достаточно сложную регулировку.
Известно изобретение RU №2097460 от 1997.11.27, содержащее установленные на роторе машины деформирующие узлы с роликами. Недостатком этого изобретения является сложность регулирования взаимного положения опорных элементов.
Целью изобретения является исполнение устройства формирования проволочной спирали таким образом, чтобы пространственное положение деформирующих элементов достаточно просто изменялось с получением требуемых параметров спирали, что особенно важно при изготовлении на одной машине различных изделий.
Применение устройства формирования проволочной спирали обеспечивает получение однородного, нераскручивающегося повива проволоки на кабеле, проводе, тросе, канате или кабель - тросе, для чего необходимо, чтобы все проволоки повива были предварительно одинаково деформированы, т.е. имели форму спирали с шагом равным (0,75÷1,25) шага навивки проволоки по готовому изделию, и высотой спирали по наружному диаметру равной (0,75÷1,25) диаметра готового изделия. Для получения требуемой спирали проволока проходит через формующие элементы, которые в зависимости от их взаимного расположения придают проволоке необходимую деформацию.
Общий вид предлагаемого устройства формирования проволочной спирали представлен на фиг.1 и устанавливается на роторе крутильной машины (1), при этом проходящая через устройство проволока или стренга (2) формируется в пространственную спираль в соответствии с параметрическим уравнением винтовой линии:
где h - высота спирали,
l - шаг спирали,
посредством определенного расположения формующих элементов (3) в виде роликов, закрепленных на осях или в кернах, штырей, глазков в количестве, равном или большем количеству проволок или прядей (стренг) кабеля (каната) (4), расположенных на съемных или жесткозакрепленных дисках (5), установленных на выходных концах (6), от трех до пяти вложенных одна в другую цилиндрических пинолей (втулок) (7) в общем корпусе (8), на приводных концах (9) которых имеются механизмы углового перемещения в виде шлицевого (шпоночного) (10) соединения с колесом червячной пары (11), и осевого перемещения в виде резьбового соединения винт-гайка (12) с колесом червячной пары (11), причем ось (13), проходящая через центры роликов, штырей или глазков может быть параллельна оси машины или составлять угол а от 0° до 30°.
Предлагаемая кинематическая схема устройства позволяет вращением червяка червячной пары (11) поворачивать через шпоночное (шлицевое) соединение (10) любую пинолей (втулок) (7) или через резьбовое соединение (12) перемещать любую пинолей (втулок) (7), задавая таким образом необходимое пространственное положение формующих элементов (3).
На фиг.2. представлены съемные диски (5) с расположенными на них формующими элементами в виде роликов (14), штырей (15) или глазков (16).
На фиг.3. представлено прохождение проволоки (2) через формующие элементы (3) и получение требуемых параметров пространственной спирали с высотой спирали h и шагом спирали l.
На фиг.4. представлена фотография устройства формирования проволочной спирали, закрепленного на роторе крутильной машины и включающее четыре съемных диска с двадцатью формующими роликами на каждом диске, один жесткозакрепленный диск также с двадцатью роликами большего диаметра и направляющими штырями, размещенными на корпусе устройства. Устройство предназначено для изготовления бронированных грузонесущих кабелей с повивами из канатной проволоки.
Крепление формующих элементов производится на дисках. Диски в свою очередь устанавливаются на выходные концы пинолей (втулок). Крепление дисков к пиноли может быть осуществлено с помощью резьбового соединения, шпоночной или шлицевой посадки, винтом, любого замкового соединения штырь-паз и т.п. Основное требование к креплению дисков - легкая, быстрая замена, т.к. для изделий с различным числом проволок (стренг) в повиве целесообразно применять комплекты дисков с равным или кратным числу проволок числом формующих элементов. В тоже время для обеспечения требуемой точности параметров спирали необходима жесткая посадка дисков на пиноль с отсутствием каких-либо люфтов и биений.
Геометрия дисков с установленными на них формующими элементами и их взаимное расположение может быть следующим:
- центры формующих элементов должны быть расположены на одной прямой, или иметь отклонение от этой прямой не более одной высоты h спирали деформируемой проволоки;
- формующие элементы должны быть установлены на дисках таким образом, чтобы, что прямая проведенная через центры крайних преформирующих элементов образовывала угол а с осью готового изделия равный 0÷30 градусов.
- формующие элементы должны быть установлены перпендикулярно движению проволоки или с отклонением не более ±20% от этой величины.
- расстояние от крайнего формующего элемента до входа проволок в готовое изделие должно составлять (1÷6) шагов l по спирали проволоки.
- расстояние между формующими элементами по ходу движения проволоки должно составлять (0,1÷2) шага l проволочной спирали.
- геометрические размеры (высота и диаметр роликов и штырей, диаметр глазков формующих элементов могут одинаковыми или отличаться друг от друга не чем на 100%.
При изменениях в конструкции готового изделия или применении других типов проволоки изменяются и требования к проволочной спирали. В этом случае с помощью регулировочных червячных болтов червячной пары изменяются геометрические расстояния между дисками и расположенными на них формующими элементами в осевом и радиальном направлениях относительно ротора крутильной машины в соответствие с требованиями к проволочной спирали, а именно:
- посредством вращения пиноли вокруг своей оси на шлицевой или шпоночной посадке достигается поворот формующих элементов дисков пиноли относительно других формующих элементов, фиксация пиноли от осевого перемещения в этом случае осуществляется на соседней передаче винт-гайка этой же пиноли. При отсутствии передачи винт-гайка на этой же пиноли применяется глухая заделка червячного колеса с корпусом пиноли, фиксация от осевого перемещения в этом случае достигается за счет червячного колеса либо дополнительной проточки на корпусе устройства.
- посредством перемещения пиноли в осевом направлении через резьбовое соединение винт-гайка с колесом червячной пары, при неподвижных остальных втулках (пинолях), фиксация пиноли от проворота в этом случае осуществляется путем шлицевого или шпоночного соединения этой же пиноли с корпусом устройства или соседней регулировочной парой.
Приведенную регулировку можно достаточно быстро провести с любой пинолью (втулкой), расположенным на ней диском с формующими элементами, причем использованием червячной передачи не требует дополнительных устройств и приспособлений для фиксации пинолей (втулок) при изменении их взаимного расположения.
Различные исполнения предлагаемого устройства преформирования проволочной спирали могут отличаться исполнительными механизмами на приводных концах, а именно:
- на любой из цилиндрических пинолей (втулок) может отсутствовать один из механизмов перемещения и пиноль (втулка) устанавливается в корпусе или на ближайшей внешней или внутренней пиноли (втулке) стационарно, и имеют в этом случае общий механизм перемещения;
- на приводных концах от одной до трех цилиндрических пинолей (втулок) может размещаться один общий механизм радиального или осевого перемещения от одной червячной пары, причем, в случае общего механизма осевого перемещения, приводное колесо червячной пары имеет резьбовые соединения винт-гайка с приводными концами различных цилиндрических
втулок с одинаковым или кратным шагом резьбы, чем достигается пропорциональное изменение осевого расстояния между формующими элементами при повороте червячного колеса.
На входе в устройство формирования могут быть установлены дополнительные устройства в виде откручивающих или направляющих роликов, штырей или глазков.
Подобное устройство формирования проволочной спирали прошло успешные испытания на предприятии OOO «Псковгеокабель» при производстве грузонесущих геофизических бронированных кабелей.