EnPraktický návod založený na vzorcích pro inženýry, vedoucí dílen a nákupčí, kteří potřebují dimenzovat rychlost navijáku, předvídat výstup a pochopit, co ve skutečnosti řídí rychlost výroby na lince pro tažení drátu.
Základní metodou pro výpočet rychlosti stroje pro tažení drátu je vzorec povrchové rychlosti navijáku. Pro jakýkoli naviják nebo navíjecí cívku se lineární rychlost drátu rovná obvodu navijáku vynásobenému jeho rychlostí otáčení v otáčkách za minutu.
Kde V je rychlost drátu v metrech za minutu, D je průměr navijáku v metrech a N je rychlost otáčení navijáku v otáčkách za minutu. Protože se drát při průchodu každou matricí ztenčuje a prodlužuje, rychlost na každé tažné stanici je jiná a skutečná dokončovací rychlost se musí vypočítat pomocí pravidla zachování objemu uvedeného v části tři níže.
Stroj na tažení drátu rychlost je jedním z nejvíce nepochopených čísel na výrobní úrovni. Operátoři často uvádějí jediné číslo, například 800 metrů za minutu, aniž by specifikovali, ke kterému stupni stroje toto číslo patří. Ve skutečnosti stroj na tažení drátu s více matricemi běží na každém navijáku jinou lineární rychlostí, protože průřez drátu se při každém průchodu zmenšuje, zatímco objem kovu pohybujícího se linkou za jednotku času zůstává konstantní. Tato příručka rozvádí výpočty krok za krokem, uvádí zpracované příklady s reálnými čísly, vysvětluje mechanické faktory, které omezují dosažitelnou rychlost, a také odpovídá na několik úzce souvisejících otázek o strojích na navíjení cívek, zařízení pro svařování drátěným pletivem a strojích na navíjení textilu, které se často objevují ve stejné nákupní nebo technické konverzaci.
Co tato příručka pokrývá
- Co je stroj na tažení drátu
- Formule základní rychlosti
- Krok za krokem zpracovaný příklad
- Faktory, které mění rychlost skutečného světa
- Referenční rychlostní tabulka podle průměru drátu
- Průměr hřídele a otáčky motoru
- Časté chyby ve výpočtech
- Navádění rychlosti podle typu kovu
- Optimalizace rychlosti pro výstup
- Související otázky týkající se strojů
- Výběr dodavatele strojů
Co je stroj na tažení drátu
Než bude mít výpočet rychlosti smysl, pomůže odpovědět na základnější otázku, kterou mnoho nováčků v oboru přímo hledá: co je stroj na tažení drátu. Stroj na tažení drátu je část zařízení pro tváření kovů, která zmenšuje průměr kovové tyče nebo drátu protažením přes řadu lisovacích nástrojů s postupně menšími otvory. Kov se neřeže ani neodstraňuje, je natahován a stlačován, takže plocha průřezu se zmenšuje, zatímco délka se úměrně prodlužuje. To je důvod, proč je tažení drátu popisováno spíše jako proces tváření za studena než jako proces obrábění.
Typický stroj na tažení drátu je postaven na několika základních součástech: odvíjecí stojan, který drží příchozí tyč nebo hrubý drát, řada tažnic namontovaných v krabicích s matricemi, sada navijáků (také nazývaných bloky nebo bloky), které protahují drát skrz každou matrici a ukládají smyčku drátu potřebnou pro kontrolu tahu, systém mazání a chlazení a navíjecí jednotka, která navíjí hotový drát. Stroje jsou obecně klasifikovány jako jednoblokové, víceblokové nebo přímkové a lze je postavit pro tažení za sucha nebo tažení za mokra v závislosti na tom, zda je mazivo aplikováno jako prášek nebo jako kapalná lázeň.
Důvodem, proč na tomto typu zařízení tolik záleží na výpočtu rychlosti, je to, že každý válec v řetězu musí běžet s mírně odlišnou rychlostí otáčení. Pokud je rychlost u kteréhokoli navijáku špatná vzhledem k jeho sousedům, drát se buď prověsí, což způsobí omotání a zamotání, nebo bude příliš napnutý, což způsobí, že se drát natáhne, nerovnoměrně ztenčí nebo praskne. Získání poměru rychlosti v celém stroji je nejdůležitějším úkolem nastavení pro každého operátora tažení drátu.
Základní vzorec pro výpočet rychlosti stroje pro tažení drátu
Tento výpočet má skutečně dvě vrstvy. První vrstva je mechanická rychlost jednoho navijáku, což je jednoduchá geometrie. Druhou vrstvou je vztah rychlosti mezi navijáky, který je založen na zachování objemu, někdy nazývané pravidlo konstantního objemu.
1 Povrchová rychlost s jedním hřídelem
Každý naviják táhne drát lineární rychlostí rovnou jeho povrchové rychlosti, protože drát je kolem něj pevně ovinut a za normálního provozu nedochází k prokluzování. Vzorec je:
V je lineární rychlost drátu opouštějícího naviják, D je efektivní průměr navijáku měřený ke středu ovinutí drátu a N je rychlost otáčení navijáku v otáčkách za minutu. Pi je přibližně 3,1416.
2 Konstantní objem mezi průchody kreslení
Jak drát prochází průvlakem, jeho průřezová plocha se zmenšuje, ale objem kovu pohybujícího se linkou za sekundu se nemůže změnit, protože kov se při tomto procesu ani nevytvoří, ani nezničí. To dává konstantní objemový vztah mezi libovolnými dvěma po sobě jdoucími průchody:
A1 a V1 jsou průřezová plocha a rychlost před danou matricí, A2 a V2 jsou plocha a rychlost za touto matricí. Protože plocha průřezu kulatého drátu je úměrná druhé mocnině průměru, lze to přepsat na průměr:
Toto je vzorec, který vysvětluje, proč se poslední naviják na víceblokovém tahači drátu vždy otáčí výrazně rychleji než první. Drát, který začíná na 3,0 milimetrech a končí na 1,0 milimetru, má svůj průřez redukovaný faktorem devět, takže výstupní rychlost je devětkrát vyšší než vstupní rychlost, i když se za minutu vyrobí stejná délka hotového drátu jako spotřebovaná stopa surové tyče, když vezmete v úvahu celkové prodloužení.
3 Výstupní rychlost z rychlosti
Jakmile je známa dokončovací rychlost, její převedení na výrobní rychlost je jednoduché pomocí lineární hmotnosti drátu:
Lineární hmotnost závisí na průměru drátu a hustotě taženého kovu. U měděného drátu je lineární hmotnost v kilogramech na metr zhruba plocha průřezu v milimetrech čtverečních vynásobená 0,0089. U ocelového drátu se násobitel blíží 0,00785.
Krok za krokem zpracovaný příklad
Nejjasnějším způsobem, jak porozumět tomu, jak vypočítat rychlost stroje pro tažení drátu, je projít si realistický příklad od surové tyče po hotovou cívku.
Definujte vstupní a výstupní podmínky
Předpokládejme, že stroj na tažení měděného drátu zabírá tyč o průměru 2,6 milimetru a konečný naviják táhne hotový drát o průměru 0,8 milimetru. Průměr prvního navijáku je 0,32 metru a otáčí se rychlostí 45 otáček za minutu.
Vypočítejte vstupní rychlost na první hřídeli
V1 = pi x 0,32 x 45 = asi 45,2 metrů za minutu. To je rychlost, kterou je tyč tažena první kostkou.
Na konečný průměr použijte pravidlo konstantního objemu
V2 = V1 x (2,6 / 0,8) na druhou = 45,2 x 10,56 = asi 477 metrů za minutu. Toto je teoretická výstupní rychlost na poslední kostce, pokud k celému snížení došlo v jediném průchodu.
Zkontrolujte geometrii posledního navijáku proti tomuto cíli
Pokud je konečný průměr navijáku 0,22 metru, požadovaná rychlost otáčení je N = V2 / (pi x D) = 477 / (pi x 0,22) = asi 690 otáček za minutu. To obsluze říká, jaké nastavení motoru a převodovky potřebuje poslední blok, aby odpovídal lince.
Převést na výstupní rychlost
Při průměru 0,8 milimetru je plocha průřezu asi 0,503 milimetrů čtverečních, což dává měď lineární hmotnost zhruba 0,00448 kilogramů na metr. Výkon = 477 x 60 x 0,00448 = asi 128 kilogramů za hodinu z tohoto stroje pro tažení drátu.
Praktická poznámka. Skutečné stroje zřídka dosáhnou teoretické rychlosti jednoho průchodu přesně, protože faktory skluzu mezi jedním a třemi procenty jsou normální na mezilehlých navijácích pro udržení správného zadního napětí a každá matrice také přináší malou ztrátu napětí, kterou zkušený seřizovač kompenzuje mírně vyšší rychlostí na pozdějších blocích.
Faktory, které ovlivňují skutečnou rychlost tažení drátu
Výše uvedené vzorce popisují ideální případ. Ve skutečné dílně několik mechanických a materiálových faktorů tlačí dosažitelnou rychlost nahoru nebo dolů z tohoto teoretického čísla.
Plán redukce matrice
Mělké snížení na matrici umožňuje vyšší rychlost s menším rizikem zlomení. Agresivní plán redukce vynucuje nižší rychlost pro kontrolu tepla a napětí v drátu.
Kvalita mazání
Špatné mazání zvyšuje tření a opotřebení matrice, což omezuje maximální bezpečnou rychlost. Stroje pro tažení za mokra mohou obecně pracovat rychleji než stroje pro tažení za sucha na stejném materiálu.
Tažnost materiálu
Měkké, vysoce tvárné kovy, jako je žíhaná měď a hliník, tolerují vyšší rychlost tažení než tvrdší slitiny, jako je nerezová ocel nebo drát z oceli s vysokým obsahem uhlíku.
Hodnocení motoru a převodovky
Instalovaný výkon motoru a převodový poměr nastavují pevný strop rychlosti otáčení navijáku bez ohledu na to, co teoretický vzorec naznačuje, že je to možné.
Chladicí kapacita
Tažení vytváří teplo třením a deformací. Pokud chlazení nestačí držet rychlost, drát a matrice se přehřívají, což zkracuje životnost matrice a může měnit strukturu zrna.
Stav a zarovnání matrice
Opotřebené nebo špatně zarovnané matrice zvyšují odpor a vibrace, což nutí obsluhu snížit rychlost, aby se zabránilo povrchovým defektům nebo zlomení drátu.
| Faktor | Vliv na dosažitelnou rychlost | Typická úprava |
|---|---|---|
| Snížení na kostku | Vyšší redukce snižuje bezpečnou rychlost | U většiny kovů udržujte snížení v blízkosti 15 až 22 procent na průchod |
| Typ maziva | Tekuté mazivo podporuje vyšší rychlost než suché mýdlo | Přepněte na mokré tažení nad zhruba 400 metrů za minutu |
| Tvrdost drátu | Tvrdší slitiny potřebují nižší rychlost a více průchodů | Přidejte mezižíhání pro tvrdou ocel nebo nerezový drát |
| Zemřít opotřebení | Opotřebované raznice zvyšují tření a riziko defektu | Kontrolujte a otáčejte matricemi v pevně stanoveném časovém rozvrhu |
| Chlazení navijáku | Špatné chlazení si vynutí snížení rychlosti, aby se zabránilo přehřátí | Na vysokorychlostních linkách přidejte vodou chlazené pláště navijáku |
Referenční rychlostní tabulka podle průměru drátu
Níže uvedená tabulka uvádí typické dokončovací rychlosti pro středně náročné stroje na tažení měděného drátu při různých konečných průměrech drátu. Jedná se o reprezentativní dílenské údaje, které nenahrazují jmenovité otáčky výrobce konkrétního stroje.
Všimněte si, že rychlost dokončování obecně stoupá s tím, jak se cílový průměr zjemňuje. To vyplývá přímo ze vzorce konstantního objemu v sekci dva, protože menší konečný průřez vyžaduje úměrně vyšší lineární rychlost k pohybu stejného objemu kovu za minutu.
Jak se ovlivňují průměr vřetena a otáčky motoru
Protože V se rovná pí krát D krát N, existují vždy dva způsoby, jak dosáhnout cílové rychlosti linky: větší naviják se otáčí pomaleji nebo menší naviják se otáčí rychleji. Výrobci strojů vybírají průměr navijáku na základě mezí napětí drátu a podlahové plochy, poté dimenzují hnací motor a převodovku tak, aby poskytovaly rozsah otáček, který odpovídá požadovanému rychlostnímu oknu.
Tento graf ukazuje čtyři různé průměry navijáku nastavené pro dosažení zhruba stejného rozsahu povrchové rychlosti 700 až 900 metrů za minutu čistě změnou otáček. Větší navijáky potřebují proporcionálně nižší otáčky, aby dosáhly stejné lineární rychlosti, což snižuje opotřebení ložisek a vibrace, ale zabírá více délky stroje.
Designový tip. Když výrobce stroje zvýší průměr navijáku na nižší provozní otáčky pro danou cílovou rychlost, nezapomeňte přepočítat každý průměr navijáku a otáčky za minutu pomocí stejného vztahu konstantního objemu, jinak bude vyvážení napětí mezi bloky chybné, i když konečná rychlost linky vypadá na papíře správně.
Časté chyby při výpočtu rychlosti drátu tažného stroje
Použití vnějšího průměru hřídele
Vždy měřte podle čáry rozteče ovinutí drátu, nikoli podle průměru holého bubnu, jinak bude číslo rychlosti trvale příliš nízké.
Ignorování opotřebení matrice v průběhu času
Opotřebená matrice prochází drátem s mírně větším průměrem, než je jeho jmenovitá velikost, což tiše mění redukční poměr a skutečnou výstupní rychlost.
Zapomenutí skluzu
Zacházení s každým navijákem jako s nulovým prokluzem vede k chybám v napětí, protože skutečné stroje jsou obvykle nastaveny s malým plánovaným rozdílem rychlosti mezi bloky.
Míchací jednotky
Průměr v milimetrech musí být převeden na metry, než se použije ve vzorci metrů za minutu, což je krok, který lze pod časovým tlakem snadno minout.
Navádění rychlosti podle typu kovu
Různé kovy mají různé maximální praktické rychlosti tažení kvůli tomu, jak pracují, vytvrzují a kolik tepla v nich proces generuje.
| Kovové | Typický rozsah rychlostí | Poznámky |
|---|---|---|
| Měď | 300 až 900 metrů za minutu | Vynikající tažnost, podporuje nejvyšší běžné rychlosti |
| hliník | 250 až 800 metrů za minutu | Podobné jako měď, ale citlivější na leštění a teplo |
| Nízkouhlíková ocel | 150 až 500 metrů za minutu | Vyžaduje častější mezižíhání na jemné tloušťky |
| Vysoce uhlíková ocel | 80 až 300 metrů za minutu | Vyžaduje se pomalejší průchody a přísnější regulace teploty |
| Nerezová ocel | 60 až 250 metrů za minutu | Vyšší rychlost zpevňování omezuje rychlost a redukci na matrici |
Optimalizace rychlosti stroje pro tažení drátu pro produktivitu
Jakmile pochopíme metodu výpočtu, praktický cíl se posune z toho, jaká rychlost je teoreticky možná, na rychlost, která je udržitelná během celé výrobní směny. Několik úprav trvale přináší největší zisky bez nového kapitálového vybavení.
Vyrovnejte redukční plán
Rozložte celkové snížení rovnoměrně na všechny matrice, spíše než provádějte těžké řezy brzy a lehké řezy později, což umožňuje, aby se každý naviják dostal blíže svému praktickému maximu.
Přizpůsobte lubrikant rychlostnímu cíli
Upgrade z mazání suchým mýdlem na cirkulační tekuté mazivo se správnou filtrací je často jedinou změnou, která odblokuje další rychlostní stupeň.
Udržujte inventář kostek čerstvý
Strukturovaný plán výměny matrice založený na tažené délce spíše než na kalendářním čase udržuje celou linku v chodu při jmenovité rychlosti namísto tichého zpomalování při opotřebení matric.
Před tlačením rychlosti ověřte světlou výšku motoru
Před zvýšením otáček přepočítejte požadovaný točivý moment a výkon při nových cílových otáčkách, protože překročení jmenovitého výkonu motoru vede k nepříjemným výpadkům a zkrácení životnosti měniče.
Výběr dodavatele strojů pro tažení a navíjení drátu
Správný výpočet rychlosti na papíře je užitečný pouze v případě, že samotný stroj je vyroben s přesnými průměry navijáku, správně dimenzovaným hnacím ústrojím a konzistentním lisovacím nástrojem. To je důvod, proč na dodavateli zařízení záleží stejně jako na receptuře použité k jeho dimenzování.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd. dodává stroje na tažení drátu, stroje na navíjení cívek a související zařízení na zpracování drátu postavená na konzistentní geometrii navijáku a spolehlivých systémech pohonu, díky čemuž se výpočty rychlosti v této příručce převádějí přímo do předvídatelného výstupu na dílně. Jejich inženýrský tým podporuje zákazníky celým procesem dimenzování, od výběru průměru navijáku a jmenovitého výkonu motoru až po přizpůsobení rozvrhů zmenšování matrice konkrétní tažené slitině.
Klíčové věci
Výpočet rychlosti stroje pro tažení drátu sestává ze dvou vzorců používaných společně: jednoduchý vzorec povrchové rychlosti V se rovná pi krát D krát N pro jakýkoli jednotlivý válec a pravidlo konstantního objemu, které spojuje rychlost a průměr napříč každým tažením na lince. Jakmile jsou tyto dva vztahy pochopeny, dimenzování nového stroje, diagnostika problému s napětím nebo odhad výstupu pro cenovou nabídku výroby, to vše se stane přímočarou aritmetikou spíše než dohady. Spárujte výpočet s ohledem na mazání, stav matrice a světlou výšku motoru a teoretická čísla v této příručce budou přesně odpovídat tomu, co se skutečně děje v továrně.
