Hur beräknar man tråddragningsmaskinens hastighet?

Vad är en tråddragningsmaskin

Innan hastighetsberäkningen är vettig hjälper det att svara på en mer grundläggande fråga som många nykomlingar i branschen söker efter direkt: vad är en tråddragningsmaskin. En tråddragningsmaskin är en bit av metallformningsutrustning som minskar diametern på en metallstav eller tråd genom att dra den genom en serie stansar med gradvis mindre öppningar. Metalllen skärs eller tas inte bort, den sträcks och komprimeras, så tvärsnittsarean blir mindre medan längden blir proportionellt längre. Det är därför tråddragning beskrivs som en kallformningsprocess snarare än en bearbetningsprocess.

En typisk tråddragningsmaskin är uppbyggd kring ett fåtal kärnkomponenter: ett betalstativ som håller den inkommande staven eller grova tråden, en serie dragdynor monterade i stanslådor, en uppsättning kapstaner (även kallade block eller bull blocks) som drar tråden genom varje stans och lagrar den trådslinga som behövs för spänningskontroll, en lednings- och kylningsenhet som smörjer och kyler upp poolen. Maskiner klassificeras generellt som enkelblock, multiblock eller rak linje, och kan byggas för torrdragning eller våtdragning beroende på om smörjmedel appliceras som pulver eller som vätskebad.

Anledningen till att hastighetsberäkningen spelar så stor roll på den här typen av utrustning är att varje kapstan i kedjan måste köras med en något annorlunda rotationshastighet. Om hastigheten vid någon kapstan är fel i förhållande till sina grannar, kommer vajern antingen att bli slak, vilket orsakar lindningar och trassel, eller så blir den överspänd, vilket gör att vajern sträcker sig, tunnas ut ojämnt eller knäpper. Att få hastighetsförhållandet rätt över hela maskinen är den enskilt viktigaste installationsuppgiften för alla tråddragningsoperatörer.

Kärnformeln för beräkning av tråddragningsmaskinens hastighet

Det finns egentligen två lager i denna beräkning. Det första lagret är den mekaniska hastigheten för en enda kapstan, vilket är enkel geometri. Det andra lagret är hastighetsförhållandet mellan kapstaner, som bygger på bevarande av volym, ibland kallad konstantvolymregeln.

1 Single Capstan Ythastighet

Varje kapstan drar tråd med en linjär hastighet som är lika med dess ythastighet, eftersom tråden lindas tätt runt den utan att glida under normal drift. Formeln är:

V är den linjära trådhastigheten som lämnar denna kapstan, D är den effektiva diametern av capstan mätt till mitten av trådlindningarna, och N är rotationshastigheten för capstan i varv per minut. Pi är ungefär 3,1416.

2 Konstant volym mellan ritningspass

När tråden passerar genom en form, minskar dess tvärsnittsarea men volymen metall som rör sig genom linjen per sekund kan inte ändras, eftersom metall varken skapas eller förstörs i processen. Detta ger det konstanta volymförhållandet mellan två på varandra följande pass:

A1 och V1 är tvärsnittsarean och hastigheten före en given form, A2 och V2 är arean och hastigheten efter den. Eftersom tvärsnittsarean för rund tråd är proportionell mot kvadraten på diametern, kan detta skrivas om i termer av diameter:

Det här är formeln som förklarar varför den sista kapstanen på en tråddragningsmaskin med flera block alltid snurrar dramatiskt snabbare än den första. En tråd som börjar vid 3,0 millimeter och slutar på 1,0 millimeter får sin tvärsektion reducerad med en faktor nio, så utgångshastigheten är nio gånger högre än ingångshastigheten, även om samma längd av färdig tråd produceras per minut som foten av råstaven förbrukas, när du väl räknar med den totala förlängningen.

3 Utgångshastighet från hastighet

När sluthastigheten är känd är det enkelt att omvandla den till en produktionshastighet med hjälp av trådens linjära massa:

Linjär vikt beror på tråddiametern och densiteten hos den metall som dras. För koppartråd är linjär vikt i kilogram per meter grovt sett tvärsnittsarean i kvadratmillimeter multiplicerad med 0,0089. För ståltråd är multiplikatorn nära 0,00785.

Steg för steg bearbetat exempel

Det tydligaste sättet att förstå hur man beräknar tråddragningsmaskinens hastighet är att arbeta igenom ett realistiskt exempel från råstav till färdig spole.

Faktorer som påverkar den verkliga tråddragningshastigheten

Formlerna ovan beskriver det ideala fallet. I en verklig verkstad pressar flera mekaniska och materiella faktorer den uppnåbara hastigheten upp eller ner från det teoretiska talet.

Referenshastighetsdiagram efter tråddiameter

Tabellen nedan ger typiska efterbehandlingshastigheter för medelstarka koppartråddragningsmaskiner vid olika slutliga tråddiametrar. Dessa är representativa verkstadssiffror, inte en ersättning för tillverkarens märkhastighet för en specifik maskin.

Lägg märke till att sluthastigheten i allmänhet ökar när måldiametern blir finare. Detta följer direkt av formeln för konstant volym i avsnitt två, eftersom ett mindre slutligt tvärsnitt kräver proportionellt högre linjär hastighet för att flytta samma volym metall per minut.

Hur Capstan Diameter och Motor RPM interagerar

Eftersom V är lika med pi gånger D gånger N, finns det alltid två sätt att nå en mållinjehastighet: en större axel som svänger långsammare eller en mindre axel som svänger snabbare. Maskintillverkare väljer kapstandiameter baserat på trådspänningsgränser och golvyta, och dimensionerar sedan drivmotorn och växellådan för att leverera det varvtalsintervall som matchar det önskade hastighetsfönstret.

Detta diagram visar fyra olika kapstandiametrar inställda för att nå ungefär samma 700 till 900 meter per minut ythastighetsområde enbart genom att ändra varvtal. Större kapstaner behöver proportionellt mindre varv per minut för att nå samma linjära hastighet, vilket minskar lagerslitage och vibrationer men tar upp mer maskinlängd.

Vanliga misstag vid beräkning av tråddragningsmaskinens hastighet

Hastighetsguide efter metalltyp

Olika metaller har olika maximala praktiska draghastigheter på grund av hur de härdar och hur mycket värme processen genererar i dem.

Optimera tråddragningsmaskinens hastighet för produktivitet

När beräkningsmetoden väl är förstådd skiftar det praktiska målet från vilken hastighet som är teoretiskt möjlig till vilken hastighet som är hållbar över ett helt produktionsskifte. Några få justeringar ger konsekvent de största vinsterna utan ny kapitalutrustning.

Relaterade maskinfrågor som folk ställer också

Tråddragning sitter sällan isolerat på ett fabriksgolv. Den matar vanligtvis, eller matas av, spollindningsutrustning, mesh-svetslinjer och allmänna textillindningsmaskiner. Frågorna nedan kommer ofta upp i samma inköps- eller ingenjörskonversation, så de besvaras här direkt.

Att välja en leverantör av tråddragnings- och lindningsmaskiner

Att få hastighetsberäkningen rätt på papper är bara användbart om själva maskinen är byggd med exakta kapstandiametrar, en korrekt klassad drivlina och konsekvent stansverktyg. Det är därför leverantören bakom utrustningen spelar lika stor roll som formeln som används för att dimensionera den.

Viktiga takeaways

Att beräkna tråddragningsmaskinens hastighet kommer ner till två formler som används tillsammans: den enkla ythastighetsformeln V är lika med pi gånger D gånger N för varje enskild kapstan, och regeln för konstant volym som länkar hastighet och diameter över varje ritningspass på linjen. När de två sambanden väl har förståtts blir dimensionering av en ny maskin, diagnostisering av ett spänningsproblem eller uppskattning av produktionen för en produktionsoffert enkla aritmetiska snarare än gissningar. Para ihop beräkningen med uppmärksamhet på smörjning, formskick och motorhöjd, så kommer de teoretiska siffrorna i den här guiden att stämma överens med vad som faktiskt händer på fabriksgolvet.