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拉丝模配模计算新观点、新概念

以下的观点和概念都是笔者在创建新原理过程中逐步发现和形成的,大多是传统理论中所没有或未能回答的问题,现都作为新原理的内容介绍于下。
  
  1模孔或线径d的精度问题
  
  以毫米为单位的d的取值精度应确定为三位有效数(如3.15、0.315、0.0315、0.350、0.0305等)计算的尾数按四舍五入处理。取两位有效数(如5.4、2.2、0.22等)将会引起u和r等的剧烈波动,并成为频繁断线的主要原因,取四位有效数将使模具费用大大增加且无此必要。
  
  模孔孔径d的加工精度原则上应是国内模具加工能达到的最好水平,例如d≥0.2mm时的允许偏差为士l%d。新加工的孔径d除特殊要求外一律不用正偏差。
  
  2u、y、r和T的计算精度
  
  在普遍使用电子计算机的条件下,这些参数的计算精度均应保留四位小数,如表2~3所示。实现这一要求在技术上并无任何困难。
  
  3关于拉拔力和拉拔功率
  
  (1)dn模和n鼓轮间线上承受的力称为拉拔力Fn,n-l鼓轮至dn线模间线上的力,以及n鼓轮至dn+1线模间线上的力分别为n-l和n鼓轮的初拉力Fn-1"和Fn"鼓轮上的初拉力通常只等于其拉拔力的若干分之一。拉拔力和初拉力都具有临界值的特点,即在连续拉伸中它们都只在其临界值上微量波动,故在计算功率时它们都可视作固定值。由于前一鼓轮所需初拉力是后一鼓轮拉拔力的附加载荷,因此在计算功率时可把前一道的初拉力计入后一道的拉拔力,而不必另行计算,这些概念在文献[8]中均有说明。
  
  (2)拉拔力就是线材通过线模所需的力,笔者推荐可用式(9)或式(10)进行计算
  
拉丝模配模计算新观点、新概念  
  式中:Fn为拉拔力,内含前一道的初拉力Fn-1"(MPa):An为线材截面积(m2):ab为线材的抗拉强度(MPa);k为综合修正系数,dn为模孔或线径(mm)。
  
  综合修正系数k主要随线材的品种和拉丝机的机型而变化,也包括所有能影响拉拔力和功率计算有关的已知和未知因素而修正该系数的大小可通过实测式(12)中的P总来进行验证或修正。
  
  (3)每道拉拔功率Pn的计算
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  (4)全机功率P总的计算。滑动式拉丝机能自动保持各道的秒流量相等,而秒流量AV中的A同拉拔力F成正比关系,因此可认为各道的拉拔功率也相等或基本相等,即F1V1=F2V2......FkVk。虽然鼓轮消耗的功率FB要略大于有效功率FV,但在低、微滑动拉伸中这一差别已经很小,因此全机功率可用劝拿盘丫┯槔止竟偻道的有效功率,例如PK以拉拔道次n来代表,即

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  (5)拉丝机(总)功率的确定和电机功率的选择。根据国内外资料拟设计一台13模铜线大拉机,进线铜杆do=8mm,出线dk=1~4mm,初定最高、最低出线速度分别为Vkmax=31.5m/s,Vkmin=6.3m/s。试求该机的所需功率、各种dk出线速度以及所配电机的功率?可按下列步骤进行设计和计算:
  
  1)根据预定的多种dk格和已知的各级鼓轮升速比r等条件,先完成各dk配模计算,从而得知dk=1mm时,n=13,dk=4mm时,n=5。
  
  2)用式(12)先算出拉制dkmin和dmmax所需最小与最大功率,即
  拉丝模配模计算新观点、新概念
  

式中,取硬铜线的抗拉强度ab=402MPa,修正系数k=1。
  
  3)根据以上计算,可选185kW的电机(交直流均可选用),其负荷率,即实际消耗功率与额定功率之比分别为69.9%(=129.29/185)和86%(=159.13/185),同笔者推荐的负荷率(一70%~85%)基本相符。
  
  4)用上述同样方法可计算出其它各道dk需功率,同时设定各自的Vk要求各道VK采用优先数,级间公比优选1.25,同时使各P总都处159.13和129.29kW之间,而尽量靠近159.13kW。结果将使Vk成为31.5、25、20、16、12.5、10、8、6.3m/s,共8级速度系列。最大变速范围为31.5/6.3=5倍,都很理想。
  
  在以上做法中,有两个问题需要回答:
  
  一是在P总min的计算中,Vk=31.5m/s可否提高,以同时提高P总min本身?回答是可以,但油水不大,而且有其它缺点。当dk由1mm增大至1.12mm时,P总min就将由129.29增大至162.2kW(从配模表得知此时仍需拉13道),已略大于P总max;当dk增大至1.2或1.25mm并减少道数为12时,更将使P总min超过P总/max的原计算值,而只能将Vk降至25m/s。其它缺点是指Vk大至31.5m/s以上时,该机的调速范围将大于5倍,给调速带来困难。
  
  二是拉丝机的调速范围和变速级数有无最好的选择?回答是有的。笔者认为调速范围最好不大于5倍。多级变速时不宜多于8级,级间的公比以1.25为宜,过大不便于选用;过小将使变速级数过多。即使这样,在采用交流JR型电
  
  机时需要配带8级齿轮变速机构(公比≈1.25);在采用24型或变频电机时仍不能在5倍范围内实现恒功率调速,而必须配带简单的扩速机构(例如将2倍扩大至5倍)。
  
  (6)拉丝机的负载性质和对动力配备的要求。拉丝机的负载纯属恒转矩性质。一台拉丝机要能拉制多种规格(dk)大的dk要用大的转矩,小的dk要用小的转矩。为了充分利用电机功率,因此要求大转矩时使用低速,小转矩时使用高速,而所需的功率则大致相近或相等。这就是拉丝机的动力应具有恒功率调速功能的理由。


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