EnKäytännöllinen kaavapohjainen opastus insinööreille, työpajapäälliköille ja ostajille, joiden on mitoitettava vetoakselin nopeus, ennakoitava teho ja ymmärrettävä, mikä itse asiassa ohjaa tuotantonopeutta langanvetolinjalla.
Ydinmenetelmä langanvetokoneen nopeuden laskemiseksi on vetolaitteen pintanopeuskaava. Minkä tahansa vetokelan tai vetokelan lineaarinen lankanopeus on yhtä suuri kuin vetoketjun ympärysmitta kerrottuna sen pyörimisnopeudella kierroksina minuutissa.
Missä V on langan nopeus metreinä minuutissa, D on vetoakselin halkaisija metreinä ja N on vetoketjun pyörimisnopeus kierroksina minuutissa. Koska lanka ohenee ja pitenee kulkiessaan jokaisen muotin läpi, nopeus jokaisella vetoasemalla on erilainen ja todellinen viimeistelynopeus on laskettava käyttämällä tilavuuden säilymissääntöä, joka on kuvattu alla olevassa osassa kolme.
Langanvetokone nopeus on yksi tuotantolattian väärinymmärretyimmistä luvuista. Kuljettajat mainitsevat usein yhden luvun, kuten 800 metriä minuutissa, ilmoittamatta mihin koneen vaiheeseen kyseinen luku kuuluu. Todellisuudessa monisärmäinen langanvetokone käy eri lineaarisella nopeudella jokaisella vetoakselilla, koska langan poikkileikkaus kutistuu jokaisella läpikäynnillä, kun taas linjan läpi kulkevan metallin tilavuus aikayksikköä kohti pysyy vakiona. Tämä opas erittelee laskennan askel askeleelta, antaa työstettyjä esimerkkejä todellisilla luvuilla, selittää saavutettavaa nopeutta rajoittavat mekaaniset tekijät ja vastaa myös useisiin läheisesti toisiinsa liittyviin kysymyksiin rullauskoneista, metalliverkkohitsauslaitteista ja tekstiilien käämityskoneista, jotka usein tulevat esille samassa osto- tai suunnittelukeskustelussa.
Mitä tämä opas kattaa
- Mikä on langanvetokone
- Ydinnopeuskaava
- Askel askeleelta toimiva esimerkki
- Tekijät, jotka muuttavat todellisen maailman nopeutta
- Viitenopeustaulukko langan halkaisijan mukaan
- Kannen halkaisija ja moottorin kierrosluku
- Yleisiä laskuvirheitä
- Nopeusohjaus metallityypin mukaan
- Lähtönopeuden optimointi
- Koneeseen liittyviä kysymyksiä
- Konetoimittajan valinta
Mikä on langanvetokone
Ennen kuin nopeuslaskennassa on järkeä, se auttaa vastaamaan peruskysymykseen, jota monet alan uudet tulokkaat etsivät suoraan: mikä on langanvetokone. Langanvetokone on metallin muovauslaite, joka pienentää metallitangon tai langan halkaisijaa vetämällä sitä sarjan muottien läpi, joissa on asteittain pienemmät aukot. Metallialia ei leikata tai poisteta, vaan sitä venytetään ja puristetaan, jolloin poikkileikkauspinta-ala pienenee ja pituus kasvaa suhteellisesti. Tästä syystä langanvetoa kuvataan mieluummin kylmämuovausprosessiksi kuin koneistusprosessiksi.
Tyypillinen langanvetokone on rakennettu muutaman ydinkomponentin ympärille: maksuteline, joka pitää sisään tulevaa tankoa tai karkeaa lankaa, sarja muottilaatikoihin asennettuja vetomuotit, sarja vetokoukkuja (kutsutaan myös lohkoiksi tai härkäkappaleiksi), jotka vetävät langan jokaisen muotin läpi ja varastoivat kireyden hallintaan tarvittavan lankasilmukan, voitelu- ja jäähdytysyksikön, joka viimeistelee langan, ja jäähdytysjärjestelmän. Koneet luokitellaan yleensä yksilohko-, monilohko- tai suoraviivaisiksi, ja ne voidaan rakentaa kuiva- tai märkävetoon riippuen siitä, levitetäänkö voiteluainetta jauheena vai nestehauteena.
Nopeuslaskennan merkitys tämän tyyppisissä laitteissa on se, että jokaisen ketjun vetopyörän täytyy pyöriä hieman eri pyörimisnopeudella. Jos nopeus jollakin vetoakselilla on väärä suhteessa naapureihinsa, lanka joko löystyy, mikä aiheuttaa kiertymiä ja sotkeutumista, tai se on ylikiristynyt, jolloin vaijeri venyy, ohenee epätasaisesti tai katkeaa. Nopeussuhteen saaminen oikeaan koko koneeseen on jokaisen langanvetooperaattorin tärkein yksittäinen asennustehtävä.
Ydinkaava langanvetokoneen nopeuden laskemiseen
Tässä laskennassa on oikeastaan kaksi kerrosta. Ensimmäinen kerros on yhden vetopyörän mekaaninen nopeus, joka on yksinkertainen geometria. Toinen kerros on kapstaanien välinen nopeussuhde, joka perustuu tilavuuden säilymiseen, jota joskus kutsutaan vakiotilavuuden säännöksi.
1 Yhden kapasin pintanopeus
Jokainen vetoketju vetää lankaa lineaarisella nopeudella, joka on yhtä suuri kuin sen pintanopeus, koska lanka on kiedottu tiukasti sen ympärille ilman liukumista normaalikäytössä. Kaava on:
V on lineaarinen langan nopeus, joka lähtee vetoakselista, D on vetoketjun tehollinen halkaisija mitattuna lankakääreiden keskelle ja N on vetoketjun pyörimisnopeus kierroksina minuutissa. Pi on noin 3,1416.
2 Jatkuva tilavuus piirustusten välillä
Kun lanka kulkee muotin läpi, sen poikkileikkausala pienenee, mutta linjan läpi sekunnissa liikkuvan metallin tilavuus ei voi muuttua, koska metallia ei synny eikä tuhoudu prosessissa. Tämä antaa vakiotilavuussuhteen kahden peräkkäisen ajon välillä:
A1 ja V1 ovat poikkileikkauspinta-ala ja nopeus ennen tiettyä suulaketta, A2 ja V2 ovat pinta-ala ja nopeus sen jälkeen. Koska pyöreän langan poikkileikkauspinta-ala on verrannollinen halkaisijan neliöön, tämä voidaan kirjoittaa uudelleen halkaisijaksi:
Tämä kaava selittää, miksi monilohkoisen langanvetokoneen viimeinen vetopyörä pyörii aina dramaattisesti nopeammin kuin ensimmäinen. Langan, joka alkaa 3,0 millimetristä ja päättyy 1,0 millimetriin, poikkileikkaus on pienentynyt kertoimella yhdeksän, joten ulostulonopeus on yhdeksän kertaa suurempi kuin sisääntulonopeus, vaikka yhtä pitkää valmis lankaa syntyy minuutissa kuin kulutetaan jalkoja raakatankoa, kun otetaan huomioon kokonaisvenymä.
3 Lähtönopeus nopeudesta
Kun viimeistelynopeus on tiedossa, sen muuntaminen tuotantonopeudeksi on helppoa käyttämällä langan lineaarista massaa:
Lineaarinen paino riippuu langan halkaisijasta ja vedettävän metallin tiheydestä. Kuparilangan lineaarinen paino kilogrammoina metriä kohti on karkeasti ottaen poikkileikkauspinta-ala neliömillimetreinä kerrottuna 0,0089:llä. Teräslangan kerroin on lähellä 0,00785.
Askel askeleelta toimiva esimerkki
Selkein tapa ymmärtää langanvetokoneen nopeuden laskeminen on käydä läpi realistinen esimerkki raakatangosta valmiiseen kelaan.
Määritä sisään- ja poistumisehdot
Oletetaan, että kuparilanganvetokone ottaa tangon halkaisijaltaan 2,6 millimetriä ja lopullinen vetolaite vetää valmiin langan halkaisijaltaan 0,8 millimetriä. Ensimmäisen vetoakselin halkaisija on 0,32 metriä ja se pyörii 45 kierrosta minuutissa.
Laske sisääntulonopeus ensimmäisellä vetoakselilla
V1 = pi x 0,32 x 45 = noin 45,2 metriä minuutissa. Tämä on nopeus, jolla sauva vedetään ensimmäisen muotin läpi.
Käytä vakiotilavuuden sääntöä lopulliseen halkaisijaan
V2 = V1 x (2,6 / 0,8) neliö = 45,2 x 10,56 = noin 477 metriä minuutissa. Tämä on teoreettinen poistumisnopeus viimeisen muotin kohdalla, jos koko vähennys tapahtui yhdellä ajolla.
Tarkista viimeisen vetoakselin geometria kyseiseen kohteeseen nähden
Jos lopullinen vetoakselin halkaisija on 0,22 metriä, vaadittu pyörimisnopeus on N = V2 / (pi x D) = 477 / (pi x 0,22) = noin 690 kierrosta minuutissa. Tämä kertoo käyttäjälle, minkä moottorin ja vaihteiston asetuksen viimeinen lohko tarvitsee vastaamaan linjaa.
Muunna lähtönopeudeksi
Halkaisijaltaan 0,8 millimetriä poikkileikkauspinta-ala on noin 0,503 neliömillimetriä, jolloin kuparin lineaarinen paino on noin 0,00448 kilogrammaa metriä kohti. Teho = 477 x 60 x 0,00448 = noin 128 kilogrammaa tunnissa tästä yksinkertaisesta langanvetokoneesta.
Käytännön huomautus. Oikeat koneet törmäävät harvoin teoreettiseen kertakierrosnopeuteen tarkasti, koska liukukertoimet yhdestä kolmeen prosentin välillä ovat normaaleja välipyörissä oikean takajännityksen ylläpitämiseksi, ja jokainen meisti aiheuttaa myös pienen määrän jännityshäviötä, jonka taitava asettaja kompensoi hieman suuremmalla nopeudella myöhemmissä lohkoissa.
Tekijät, jotka vaikuttavat todellisen maailman langanvetonopeuteen
Yllä olevat kaavat kuvaavat ihannetapausta. Varsinaisessa konepajassa useat mekaaniset ja materiaaliset tekijät nostavat tai laskevat saavutettavaa nopeutta kyseisestä teoreettisesta numerosta.
Die Reduction aikataulu
Matala vähennys stangaa kohti mahdollistaa suuremman nopeuden pienemmällä rikkoutumisriskillä. Aggressiivinen vähennysaikataulu pakottaa hitaamman nopeuden hallitsemaan langan lämpöä ja jännitystä.
Voitelun laatu
Huono voitelu lisää kitkaa ja muotin kulumista, mikä rajoittaa suurinta turvallista nopeutta. Märkävetokoneet voivat yleensä toimia nopeammin kuin kuivavetokoneet samalla materiaalilla.
Materiaalin sitkeys
Pehmeät, erittäin sitkeät metallit, kuten hehkutettu kupari ja alumiini, kestävät suuremman vetonopeuden kuin kovemmat seokset, kuten ruostumaton teräs tai korkeahiilinen teräslanka.
Moottorin ja vaihteiston arvosanat
Asennettu moottorin teho ja vaihteiston välityssuhde asettavat voimakkaan katon vetoakselin pyörimisnopeudelle riippumatta siitä, mitä teoreettinen kaava ehdottaa mahdolliseksi.
Jäähdytyskapasiteetti
Piirustus tuottaa lämpöä kitkan ja muodonmuutosten kautta. Jos jäähdytys ei pysy vauhdissa, lanka ja meistit ylikuumenevat, mikä lyhentää muotin käyttöikää ja voi muuttaa raerakennetta.
Die kunto ja kohdistus
Kuluneet tai väärin kohdistetut meistit lisäävät vastusta ja tärinää, mikä pakottaa kuljettajat vähentämään nopeutta pintavirheiden tai langan katkeamisen välttämiseksi.
| tekijä | Vaikutus saavutettavaan nopeuteen | Tyypillinen säätö |
|---|---|---|
| Vähennys per kuole | Suurempi alennus alentaa turvallista nopeutta | Pidä vähennys lähellä 15–22 prosenttia kulkua kohti useimmille metalleille |
| Voiteluaineen tyyppi | Nestemäinen voiteluaine tukee suurempaa nopeutta kuin kuivasaippua | Vaihda märkäpiirtoon noin 400 metrin minuuttinopeuden yläpuolella |
| Langan kovuus | Kovemmat seokset tarvitsevat pienemmän nopeuden ja enemmän läpikulkuja | Lisää välihehkutus kovaa terästä tai ruostumatonta lankaa varten |
| Die kulumista | Kuluneet meistit lisäävät kitkaa ja vikariskiä | Tarkasta ja kierrä meistit kiinteän tuntipohjaisen aikataulun mukaan |
| Capstan jäähdytys | Huono jäähdytys vähentää nopeutta ylikuumenemisen välttämiseksi | Lisää vesijäähdytteisiä vetoketjuja suurnopeuslinjoihin |
Viitenopeustaulukko langan halkaisijan mukaan
Alla olevassa taulukossa on tyypilliset viimeistelynopeudet keskitehoisille kuparilanganvetokoneille erilaisilla lopullisilla langanhalkaisijoilla. Nämä ovat edustavia korjaamon lukuja, eivätkä korvaa tietyn koneen valmistajan nimellisnopeutta.
Huomaa, että viimeistelynopeus yleensä kasvaa kohdehalkaisijan pienentyessä. Tämä seuraa suoraan osan kaksi vakiotilavuuskaavasta, koska pienempi lopullinen poikkileikkaus vaatii suhteellisesti suuremman lineaarisen nopeuden liikuttamaan samaa metallitilavuutta minuutissa.
Miten kapteenin halkaisija ja moottorin kierrosluku ovat vuorovaikutuksessa
Koska V on pi kertaa D kertaa N, on aina kaksi tapaa saavuttaa tavoitelinjan nopeus: suurempi vetoakseli kääntyy hitaammin tai pienempi vetoketju nopeammin. Koneenrakentajat valitsevat vetoakselin halkaisijan langan jännitysrajojen ja lattiatilan perusteella ja mitoivat sitten käyttömoottorin ja vaihteiston, jotta kierroslukualue vastaa haluttua nopeusikkunaa.
Tämä kaavio näyttää neljä erilaista vetoakselin halkaisijaa, jotka on asetettu saavuttamaan suunnilleen sama 700–900 metriä minuutissa pintanopeusalue puhtaasti kierroslukua muuttamalla. Suuremmat vetopyörät tarvitsevat suhteellisesti vähemmän kierroslukua saavuttaakseen saman lineaarisen nopeuden, mikä vähentää laakerien kulumista ja tärinää, mutta vie enemmän koneen pituutta.
Suunnitteluvinkki. Kun koneenvalmistaja suurentaa vetoakselin halkaisijaa alentaakseen käyttökierroslukua tietyllä nopeustavoitteella, muista laskea uudelleen jokainen myötävirtaan vetoakselin halkaisija ja kierrosluku käyttämällä samaa vakiotilavuussuhdetta, muuten lohkojen välinen jännitystasapaino on väärä, vaikka lopullinen linjan nopeus näyttää oikealta paperilla.
Yleiset virheet laskettaessa langanvetokoneen nopeutta
Käytä ulkohalkaisijaa
Mittaa aina lankakääreiden nousuviivan mukaan, älä paljaan rummun halkaisijan mukaan, muuten nopeusluku on jatkuvasti liian alhainen.
Ajan mittaan kulumisen huomioiminen
Kulunut suulake kulkee langan läpi sen nimelliskokoa hieman suuremmalla halkaisijalla, mikä muuttaa hiljaisesti alennussuhdetta ja todellista poistumisnopeutta.
Slip-korvaus unohtuu
Jokaisen vetopyörän käsitteleminen nollaluistona johtaa jännitysvirheisiin, koska todellisissa koneissa on yleensä pieni suunniteltu nopeusero lohkojen välillä.
Sekoitusyksiköt
Halkaisija millimetreinä on muutettava metreiksi ennen kuin sitä käytetään metriä minuutissa -kaavassa, joka on helppo ohittaa aikapaineessa.
Nopeusohjaus metallityypin mukaan
Eri metalleilla on erilaiset käytännölliset maksimivetonopeudet sen mukaan, miten ne kovettuvat ja kuinka paljon lämpöä prosessi tuottaa niihin.
| Metal | Tyypillinen nopeusalue | Huomautuksia |
|---|---|---|
| Kupari | 300-900 metriä minuutissa | Erinomainen sitkeys, tukee korkeimpia rutiininopeuksia |
| Alumiini | 250-800 metriä minuutissa | Samanlainen kuin kupari, mutta herkempi kiillotukselle ja lämmölle |
| Vähähiilinen teräs | 150-500 metriä minuutissa | Vaatii tiheämpää välihehkutusta hienoilla mitoilla |
| Korkeahiilinen teräs | 80-300 metriä minuutissa | Tarvitaan hitaampia kuluja ja tiiviimpää lämpötilan säätöä |
| Ruostumaton teräs | 60-250 metriä minuutissa | Korkeampi työkarkaisuaste rajoittaa nopeutta ja vähennystä muotia kohti |
Langanvetokoneen nopeuden optimointi tuottavuuden parantamiseksi
Kun laskentatapa on ymmärretty, käytännön tavoite siirtyy teoreettisesti mahdollisesta nopeudesta kestävään koko tuotantovuoron ajan. Muutamat säädöt tuottavat jatkuvasti suurimmat voitot ilman uusia pääomalaitteita.
Tasapainota vähennysaikataulu
Jaa kokonaisvähennys tasaisesti kaikille muotteille sen sijaan, että tekisit raskaan leikkauksen aikaisin ja kevyet leikkaukset myöhemmin, jolloin jokainen vetoketju pääsee lähemmäs käytännöllistä maksimiaan.
Yhdistä voiteluaine nopeustavoitteeseen
Päivittäminen kuivasaippuavoitelusta kierrätettyyn nestemäiseen voiteluaineeseen, jossa on oikea suodatus, on usein ainoa muutos, joka avaa seuraavan nopeustason.
Pidä kuolinvarasto tuoreena
Strukturoitu muotinvaihtoaikataulu, joka perustuu venytettyyn pituuteen eikä kalenteriaikaan, pitää koko linjan käynnissä nimellisnopeudellaan sen sijaan, että se hidastuisi hiljaa meistien kuluessa.
Tarkista moottorin korkeustila ennen työntämistä
Laske tarvittava vääntömomentti ja teho uudelleen uudella tavoitenopeudella ennen kierrosluvun lisäämistä, koska moottorin nimellisarvon ylittäminen johtaa häiritseviin laukaisuihin ja lyhentää käyttöikää.
Langanveto- ja käämityskonetoimittajan valinta
Nopeuslaskennan saaminen oikein paperille on hyödyllistä vain, jos itse koneessa on tarkat vetoakselin halkaisijat, oikein mitoitettu voimansiirto ja yhtenäinen meistityökalu. Siksi laitteen takana oleva toimittaja on yhtä tärkeä kuin sen mitoituskaava.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd. toimittaa langanvetokoneita, käämityskoneita ja niihin liittyviä langankäsittelylaitteita, jotka on rakennettu johdonmukaisen vetoakselin geometrian ja luotettavien käyttöjärjestelmien ympärille, minkä ansiosta tässä oppaassa esitetyt nopeuslaskelmat muuttuvat suoraan ennakoitavissa olevaksi tehoksi tehtaalla. Heidän insinööritiiminsä tukee asiakkaita koko mitoitusprosessin ajan vetoakselin halkaisijan ja moottorin nimellisarvojen valinnasta muottipuristusaikataulujen sovittamiseen tiettyyn vedettävään seokseen.
Avaimet takeawayt
Langanvetokoneen nopeuden laskeminen perustuu kahteen kaavaan, joita käytetään yhdessä: yksinkertainen pintanopeuskaava V on yhtä kuin pi kertaa D kertaa N mille tahansa yksittäiselle vetoakselille, ja vakiotilavuuden sääntö, joka yhdistää nopeuden ja halkaisijan linjan jokaisessa vedossa. Kun nämä kaksi suhdetta on ymmärretty, uuden koneen koon mitoitus, jännitysongelman diagnosointi tai tuotantotarjouksen tuotoksen arvioiminen muuttuvat yksinkertaiseksi aritmeettiseksi arvaukseksi. Yhdistä laskelma huomioimalla voitelu, muotin kunto ja moottorin korkeustila, ja tämän oppaan teoreettiset luvut vastaavat tarkasti sitä, mitä tehtaalla todella tapahtuu.
