Катушка для намотки проволоки Советский патент 1992 года по МПК B21C47/28 

Изобретение относится к вспомогательному оборудованию применяемому при изготовлении проволоки и может быть использовано в метизной и кабельной промышленности.

Известна катушка для намотки проволоки, состоящая из сердечника с опорной втулкой, двух торцевых дисков и жестко прикрепленных к каждому диску разгрузочн ых стержней, свободно входящих вторым концом в отверстие сердечника. С целью вырав- нивания возникающих при намотке температурных напряжений катушка снабжена установленными в сердечнике пружинными кольцами.

Недостатками данной катушки является сложность ее изготовления и невысокая прочность в процессе неоднократно повторяемости операции намотки проволоки на катушку,

Известна также катушка металлическая многооборотная для проволоки, состоящая из сердечника, опорной втулки, двух торцевых фланцев, распорного диска, ребер жесткости и двух колец жесткости.

Основным недостатком такой катушки является ее низкая прочность. Под воздействием температурных напряжений, возникающих при охлаждении намотанной на катушку проволоки, происходит разрыв по сварным швам в местах соединения фланцев с сердечником.

Установленные на каждом диске восемь ребер жесткости не в состоянии обеспечить достаточную прочность, что ведет к быстрому выходу катушек из строя и к браку проволоки по намотку, ввиду ее затяжки (защемления) в образовавшихся местах разрыва по сварке на катушках.

В процессе волочения проволока наматывается на сердечник, имея температуру порядка 150°С, и выше. В дальнейшем при охлаждении проволоки, за счет линейной усадки возникают температурные напряжения, сжимающие витки проволоки, в результате чего возникает радиальное давление на сердечник, осевое давление на торцевые фланцы, которые под воздействием указанного давления стремятся отогнуться, а после размота проволоки возвращаются в

(/

С

VJ

СО

со

4ь

исходное положение. В результате таких неоднократных переменных деформаций, сварка крепящая фланцы срезается, фланцы отгибаются и катушка становится непригодной для дальнейшего использования, так как намот проволоки на такую неисправную катушку приводит к браку проволоки по

.А.изгак- намоту, -

Целью предлагаемого изобретения является увеличение срока лужбы катушки и снижение брака по .намоту.

Это достигается тем, что для предотвращения разрушения катушек по сварному шву под воздействием температурных напряжений, торцевые фланцы с наружной стороны усилены расположенными под углом упорными конусами, которые по своему наружному диаметру жестко прикреплены к торцевым фланцам, и по внутреннему диаметру к сердечнику, уси- ленному опорными дисками.

На фиг. 1 и 2 показан общий вид катушки; на фиг. 3 - упорный конус; на фиг. 4 и 5 - сечений дисковых конструкций у основания.

Предлагаемая катушка для намотки проволоки состоит из опорной втулки 1, сердечника 2, двух торцовых фланцев 3, двух упорных конусов 4, распорного диска 5 с ребрами жесткости 6, опорного диска 7 и двух колец жесткости 8.

Для увеличения прочности соединения торцевых фланцев 3 с сердечника 2 с наружном стороны торцевых фланцев 3 устанавливаются под углом 25-30° к вертикальной оси упорные конусы 4, которые привариваются по их наружной окружности к торцевым фланцам 3, на половине расстояния от сердечника до наружного диаметра торцевых фланцев, а по внутренней окружности - к сердечнику 2,усиленному в месте соединения опорными дисками 7.

Благодаря этому значительно увеличивается прочность и жесткость конструкции, ее сопротивляемость сжимающему давле- нию при охлаждении проволоки, что подтверждается приведенным ниже расчетом.

Для сравнения действующих (чертежи №№ 02.193.00) и предлагаемых катушек (фиг, 1,2, 3) находим геометрические характеристики сечений дисковых конструкций у основания, т.е. мм (фиг. 4 и 5). При этом катет сварного шва у основания фланцев 8 мм с двух сторон. Суммарная длина шва в поперечном сечении: L 2xO,8cos45° 1,15 см. Для упрощения расчетов геометрических характеристик принимаем L 1 см, т.е. равным толщине материала фланцев.

0

5 0

5

Определяем момент инерции сечения по 426 мм фланца и ребер (катушки чертежа №02.193.00 и фиг. 4).

Центр тяжести сечения

8 R х yt + F2 х уа Ус8 Fi + F2

8х1х5х2.5 + л:х42,6х 1 х5.5 , Я1

8х1х5+ях42,

см, где F - площадь сечения.

У1 Ус-У1 2,31 см;

У2 У2 - Ус 0,69 см.

Момент инерции сечения:

Ic h + l2+ 8Fi(yi )2 + F2(y2 )2

0

8х

1 -53 , л:х42,6х13

+

12 ;12

+ 8х1х5(2,31)2 + лх42,6х хО,692 370,35 см4. Минимальный момент сопротивления: ш - ь - с 370,35 77 з

Wmln -;гт-г-;77СМ

Ус(ПЖ) 4,81

Площадь сечения на срез:

F 8x1x5 + Пх42,6х1 174 см2 По предлагаемой катушке (фиг. 1, 2 и 5) Момент инерции сечения:

I - о ях42.61х13 , Ic-

2Fxyc

W,

мин

5

0 5 10

2 П Х Х - + 2 тгх 42.6 х 2.52 1697.3 см.

Минимальный момент сопротивления Ic 1697.3 ,66 э

f OUvJl lvI .

УмаксЛ

Площадь сечения на срез при одновремен- 5 ной работе обоих фланцев: F 268 см2.

Сравнивая полученные геометрические характеристики катушек, находим, что предлагаемые катушки по жесткости в основании 0 фланцев (по $2Й26 мм) в

1С (предлагаем) 1697.3 с (действующ.-прототип) 370,35

Пж

4,7 раза

жестче действующих (прототипа)

по прочности в:

W (предлагаем) 566.

W(p/iCTByiOLU,-nparoTMn) 77 - 8,1 раза$ на срез в:

П

пр

Псо

F (предлагаем)

ср F (Действующ-протошп) 1,54 раза

268

174

Таким образом, сравнительные данные, подкрепленные практическими испытаниями опытной партии катушек, свидетельствуют о безусловном преимуществе предлагаемой катушки и существенной отличительной новизне технического решения, что делает ее патентоспособной.

П р и м е р. На ВСПКЗ изготовлена опытная партия катушек для намотки проволоки по предлагаемому изобретению в количестве 50 штук. Промышленные испытания проводились в СПЦ-5 с намотом проволоки диаметром 3-4 мм, марки стали 50, 60. Многократно выполненные операции намота проволоки в процессе волочения показали очевидные преимущества заявляемой в качестве изобретения катушки по сроку службы по сравнению с ранее применяемыми на заводе катушками.

Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемой катушки обеспечивается за счет снижения расходов на изготовление новых катушек, их ремонта и за счет повышения качества намота проволоки. Экономический эффект по заводу составляют 80 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

1. Катушка для намотки проволоки, содержащая опорную втулку, сердечник, распорный диск с ребрами жесткости, размещенный между сердечником и опорной втулкой, два торцевых фланца с кольцами жесткости каждый и разгрузочные элементы, неподвижно закрепленные на торцевых фланцах и свободных концевых участках сердечника, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы катушки и повышения качества намота, разгрузочные

элементы выполнены в уп орных конусов, образующие которых расположены под углом 25-30° к плоскостям их оснований, а место крепления упорных конусов к торцевым фланцам размещено на половине высоты последних.

2, Катушка по п, 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что она снабжена опорными дисками, установленными между опорной втулкой и сердечником в плоскостях крепления упорных конусов к сердечнику.

Использование: во вспомогательном оборудовании; применяемом при изготовлении проволоки. Сущность изобретения: установка упорных конусов под углом 25- 30° к плоскостям их оснований обеспечивает дополнительную прочность конструкции и предотвращает- разрушение катушек по сварному шву между сердечником и фланцами под воздействием температурных напряжений. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

ЧЈ ///////7 / / /

Фаг. /

Pw 2

3 8 2

Фиг 3

Сечете &/r/ t/jk##e/z t/ P &Ј .

{рыЈе/э/т л-&;. Ps#/seu

Pur. 5

& 0/fft4

y/)00rtt /& г б/г/т