|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Стальной корд (132), выполненный с возможностью армирования брекера или подпротекторного слоя резиновой шины, содержащий сердцевинную группу и оболочковую группу. Сердцевинная группа содержит от двух до четырех сердцевинных стальных нитей (102) с первым диаметром d c , а оболочковая группа содержит от одной до шести оболочковых стальных нитей (116) со вторым диаметром d s . Соотношение d c /d s первого диаметра d c ко второму диаметру d s составляет от 1,10 до 1,70. Две сердцевинные стальные нити (102) раскручены или имеют шаг скручивания свыше 300 мм. Оболочковая группа скручена вокруг сердцевинной группы с шагом скручивания корда и в направлении скручивания корда. Соотношение разницы в остаточных напряжениях кручения между сердцевинной группой и оболочковой группой к разнице в уровне насыщения между сердцевинной группой и оболочковой группой находится в диапазоне от 0,10 до 0,65, предпочтительно от 0,10 до 0,60. Стальной корд (132) не разлохмачивается, а пластическая деформация стальных нитей (102, 116) может быть снижена, не приводя к разлохмачиванию стального корда (132). Также раскрывается крутильное оборудование (100), содержащее банчер (106), и способ изготовления указанного стального корда (132). 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Стальной корд (132), выполненный с возможностью армирования брекера или подпротекторного слоя резиновой шины, содержащий сердцевинную группу и оболочковую группу. Сердцевинная группа содержит от двух до четырех сердцевинных стальных нитей (102) с первым диаметром d c , а оболочковая группа содержит от одной до шести оболочковых стальных нитей (116) со вторым диаметром d s . Соотношение d c /d s первого диаметра d c ко второму диаметру d s составляет от 1,10 до 1,70. Две сердцевинные стальные нити (102) раскручены или имеют шаг скручивания свыше 300 мм. Оболочковая группа скручена вокруг сердцевинной группы с шагом скручивания корда и в направлении скручивания корда. Соотношение разницы в остаточных напряжениях кручения между сердцевинной группой и оболочковой группой к разнице в уровне насыщения между сердцевинной группой и оболочковой группой находится в диапазоне от 0,10 до 0,65, предпочтительно от 0,10 до 0,60. Стальной корд (132) не разлохмачивается, а пластическая деформация стальных нитей (102, 116) может быть снижена, не приводя к разлохмачиванию стального корда (132). Также раскрывается крутильное оборудование (100), содержащее банчер (106), и способ изготовления указанного стального корда (132).
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201692253 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.03.31
(22) Дата подачи заявки 2015.04.07
(51) Int. Cl.
D07B1/06 (2006.01) D07B 5/12 (2006.0l) D07B 7/02 (2006.0l)
(54)
СТАЛЬНОЙ КОРД С УМЕНЬШЕННЫМ ОСТАТОЧНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ КРУЧЕНИЯ
(31) 14167476.2
(32) 2014.05.08
(33) EP
(вв) PCT/EP2015/057490
(87) WO 2015/169521 2015.11.12
(71) Заявитель:
НВ БЕКАЭРТ СА (BE)
(72) Изобретатель:
Галле Ян, Муллебрук Рик (BE), Дорнарт Гислайн (CR)
(74) Представитель:
Фелицына С.Б., Бутузов Ю.В. (RU) (57) Стальной корд (132), выполненный с возможностью армирования брекера или подпротекторно-го слоя резиновой шины, содержащий сердцевинную группу и оболочковую группу. Сердцевинная группа содержит от двух до четырех сердцевинных стальных нитей (102) с первым диаметром dc, а оболочковая группа содержит от одной до шести оболочковых стальных нитей (116) со вторым диаметром 4. Соотношение dc/ds первого диаметра dc ко второму диаметру ds составляет от 1,10 до 1,70. Две сердцевинные стальные нити (102) раскручены или имеют шаг скручивания свыше 300 мм. Оболочковая группа скручена вокруг сердцевинной группы с шагом скручивания корда и в направлении скручивания корда. Соотношение разницы в остаточных напряжениях кручения между сердцевинной группой и оболочковой группой к разнице в уровне насыщения между сердцевинной группой и оболочковой группой находится в диапазоне от 0,10 до 0,65, предпочтительно от 0,10 до 0,60. Стальной корд (132) не разлохмачивается, а пластическая деформация стальных нитей (102, 116) может быть снижена, не приводя к разлохмачиванию стального корда (132). Также раскрывается крутильное оборудование (100), содержащее банчер (106), и способ изготовления указанного стального корда (132).
1611462
СТАЛЬНОЙ КОРД С УМЕНЬШЕННЫМ ОСТАТОЧНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ
КРУЧЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к стальному корду, выполненному с возможностью армирования брекера или подпротекторного слоя резиновой шины. Изобретение также относится к крутильному оборудованию и способу изготовления подобного стального корда.
Уровень техники
Стальные корды для армирования брекера или подпротекторных слоев резиновой шины хорошо известны из уровня техники.
В US-A-4,408,444 раскрывается структура M+N и, в частности, структура 2+2. В данном корде используются две группы нитей, первая группа М, предпочтительно из двух нитей, и вторая группа N, предпочтительно из двух нитей. Преимущество данного корда, по меньшей мере по варианту его осуществления 2+2, заключается в полном проникновении резины, как подвергнутой напряжению, так и не подвергнутой напряжению. Между тем, недостатками данной структуры корда являются относительно низкий предел усталости и слишком большой диаметр корда.
Для устранения указанных недостатков в ЕР-В 1 -0 466 720 предлагается схожая, но отличающаяся структура M+N. Различие заключается в том, что диаметр нитей одной группы отличается от диаметра нитей другой группы. В результате при таком же армирующем эффекте увеличивается предел усталости, а иногда и уменьшается диаметр корда.
Между тем, структуры M+N с разными диаметрами нитей трудней подвергаются обработке при производстве, в особенности на автоматизированных линиях. Нити разного диаметра имеют разный уровень насыщения остаточных напряжений кручения. В результате корд подвержен разлохмачиванию. Корд менее стабилен, а при заделывании подобного корда в резиновые слои происходит подъем кончика резинового слоя, т.е. подъему одной или нескольких кромок.
При воздействии кручения на стальной корд или стальную нить вначале наблюдается линейный эффект, т.е. число остаточных напряжений кручения равно числу прикладываемых кручений. Дальнейшее увеличение числа прикладываемых кручений приводит к увеличению числа остаточных напряжений кручения, но не в равной, а в
меньшей степени. Другими словами, наблюдается явление насыщения. Как только увеличение остаточных напряжений кручения прекращается, достигается уровень насыщения остаточных напряжений кручения.
Уровень насыщения остаточных напряжений кручения стальной нити зависит от материала стальной нити, предела прочности на разрыв стальной нити и, в особенности, диаметра стальной нити.
Для решения проблемы подъема кончика в WO-A1-2012/128372 предлагается структура 2xdc+Nxds, в которой диаметр dc нитей сердцевинной группы больше диаметра ds нитей оболочковой группы и в которой две сердцевинные нити пластически деформируются настолько, что они образуют волну такой амплитуды, что сердцевинные стальные нити прочно анкерируются резиной в последнем резиновом слое. Подобное анкерирование препятствует возникновению нежелательных остаточных напряжений кручения и уменьшает подъем кончика любых армированных резиновых слоев.
Однако структура 2xdc+Nxds из WO-A1-2012/128372 подвержена разлохмачиванию и может становиться менее прочной или менее устойчивой.
Термин "разлохмачивание" относится к явлению развертывания концов нитей или концов пряди после разрезания стального корда или стальной пряди. Стальной корд без разлохмачивания не подвержен подобному развертыванию, после разрезания нити или пучки остаются более-менее в прежнем положении.
В каждой из патентных заявок JP-A-2013199194, JP-A-2013199193, JP-A-2013199191, JP-A-2013199717, JP-A-2013199195, JP-A-2013199190, JP-A-2013199189 раскрывается структура 2xdc+Nxds стального корда, однако в них не предлагается ни решение проблемы разлохмачивания, ни решение чрезмерной волнистости сердцевинных стальных нитей.
В JP-A-06-306784 раскрывается способ изготовления структуры стального корда 2 (сердечник) + 2 (оболочка) посредством машины двойного кручения, в котором используется турбина или машина ложного кручения. Сердцевинные стальные нити и оболочковые стальные нити имеют одинаковый диаметр.
В US-A-5,487,262 раскрывается способ и устройство для изготовления стального корда, в которых поочередно используются две машины ложного кручения.
Раскрытие сущности изобретения
Общая задача изобретения заключается в том, чтобы устранить недостатки известного уровня техники.
Конкретная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить стальной
корд без разлохмачивания.
Другая задача изобретения заключается в том, чтобы предложить стальной корд с уменьшенной пластической деформацией.
Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить стальной корд повышенной прочности.
Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы сделать подъем кончика резинового слоя, армированного стальным кордом по изобретению, минимальным или нулевым.
По первому аспекту изобретения предлагается стальной корд, выполненный с возможностью армирования брекера или подпротекторного слоя резиновой шины.
Фраза "выполненный с возможностью армирования брекера или подпротекторного слоя резиновой шины" относится к стальному корду, в котором стальные нити изготовлены из нелегированной углеродистой стали (см. пример ниже), диаметр нитей которого находится в диапазоне от 0,10 мм до 0,40 мм, например, находится в диапазоне от 0,12 мм до 0,35 мм, обладающему достаточным пределом прочности на разрыв (предел прочности на разрыв Rm находится в диапазоне от 1500 МПа до 4000 МПа и выше) и на который нанесено покрытие, способствующее адгезии с резиной, такое как двойное латунное покрытие или тройное покрытие из цинка-кобальта-меди или цинка-меди-никеля.
Стальной корд содержит сердцевинную группу и оболочковую группу. Предпочтительно стальной корд содержит только сердцевинную группу и оболочковую группу.
В сердцевинной группе имеется от двух до четырех нитей с первым диаметром dc, например, две сердцевинные стальные нити с диаметром dc. Предпочтительно сердцевинные стальные нити имеют примерно одинаковый предел прочности на разрыв и одинаковый состав стали.
В оболочковой группе имеется от одной до шести стальных нитей со вторым диаметром ds, например от двух до четырех оболочковых стальных нитей со вторым диаметром ds. Предпочтительно оболочковые стальные нити имеют примерно одинаковый предел прочности на разрыв и одинаковый состав стали.
Первый диаметр dc больше второго диаметра ds. Предпочтительно соотношение диаметров dc/ds находится в диапазоне от 1,10 до 1,70, предпочтительно от 1,10 до 1,50. От двух до четырех сердцевинных стальных нитей раскручены или имеют шаг скручивания свыше 300 мм. Оболочковая группа и сердцевинная группа скручены вокруг друг друга с шагом скручивания корда в направлении скручивания корда.
Соотношение абсолютной величины разницы в остаточных напряжениях кручения между сердцевинной и оболочковой группами к абсолютной величине разницы в уровне насыщения между сердцевинной и оболочковой группами составляет от 0,15 до 0,65, предпочтительно от 0,15 до 0,60, например, от 0,15 до 0,55, например, от 0,25 до 0,50. Это применимо для случаев, когда корд не имеет остаточных напряжений кручения.
Уровень насыщения выражается в количестве оборотов на метр.
Количество остаточного напряжения кручения также выражается в количестве оборотов на метр.
Остаточные напряжения кручения стального корда или стальных нитей определяют следующим образом: одному концу стального корда или стальной нити определенной длины позволяют свободно вращаться, а другой конец удерживается неподвижным. Подсчитывают количество оборотов и определяют их направление.
Ниже будет рассмотрено то, каким образом определяют остаточные напряжения кручения сердцевинной группы или оболочковой группы.
Уровнем насыщения стальной нити является максимальное число упругих кручений (выражаемое в виде оборотов на метр), которое можно приложить к стальной нити. Уровень насыщения группы из одинаковых стальных нитей, т.е. с одинаковым диаметром, составом и пределом прочности на разрыв, равен уровню насыщения отдельно взятой стальной нити из данной группы. На практике, уровень насыщения определяют или измеряют перед процессом скручивания.
При скручивании, прикладываемом в направлении S, остаточные напряжения кручения, которые делают этап скручивания или шаг скручивания короче, имеют положительный знак, остаточные напряжения кручения, которые делают этап скручивания или шаг скручивания длинней, имеют отрицательный знак. При скручивании, прикладываемом в направлении Z, верно обратное.
Изобретение, в частности, направлено на конструкцию стального корда, изготавливаемого с использованием машин двойного кручения, поскольку в машинах двойного кручения отдельно взятые стальные нити могут быть подвергнуты скручиванию относительно самих себя, что неприменимо для стального корда, изготавливаемого традиционным образом в крутильных машинах сигарного типа. По настоящему изобретению оболочковые стальные нити предпочтительно скручивают относительно самих себя. Подобное индивидуальное скручивание стальных нитей, после скручивания групп и корда, может увеличивать величину остаточного напряжения кручения оболочковой группы.
Отличительный признак стального корда по изобретению можно выразить
следующей формулой:
0,10 <р = |RTc - RTs| / |SLc - SLs| < 0,65
Коэффициент p выражает соотношение между измеренным зазором кручения и (максимальным) зазором кручения, который может быть получен при использовании машины двойного ложного кручения. За счет использования машины двойного ложного кручения величину коэффициента р можно удерживать в пределах указанного диапазона. Это уменьшает разницу в остаточных напряжениях кручениях между сердцевинной и оболочковой группами, что способствует повышению прочности стального корда и уменьшению или даже полному исключению разлохмачивания, без необходимости значительной пластической деформации и большой амплитуды волн стальных сердцевинных нитей. За счет уменьшения разницы в остаточных напряжениях необходимость в анкерировании сердцевинных нитей в резиновый слой становится менее актуальной.
Для предотвращения разлохмачивания и повышения прочности не нужно доводить остаточные напряжений кручения сердцевинной группы и/или оболочковой группы, индивидуально или по-отдельности до нуля. Как раз наоборот, доведение остаточных напряжений кручения до нуля требует слишком больших энергозатрат в процессе скручивания.
По другому предпочтительному варианту осуществления величина остаточных напряжений кручения сердцевинной группы существенно отличается от величины остаточных напряжений кручения оболочковой группы.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления от одной до шести оболочковых стальных нитей стального корда по изобретению скручивают вокруг друг друга с шагом скручивания корда и в направлении скручивания корда.
Предпочтительная структура корда по первому аспекту изобретения содержит сердцевинную группу из двух сердцевинных стальных нитей и оболочковую группу из трех оболочковых стальных нитей. Таким образом, предпочтительной структурой корда является 2xdc + 3xds.
Как отмечалось, низкий уровень остаточных напряжений кручения как у сердцевинных стальных нитей, так и у оболочковых стальных нитей позволяет уменьшить пластическую деформацию отдельно взятых стальных волокон.
В результате подобного уменьшения пластической деформации каждая сердцевинная стальная нить может иметь высоту волны hc в диапазоне от 2,2xdc до 2,7xdc.
Аналогичным образом каждая из оболочковых нитей может иметь высоту hs в диапазоне от 2,2xds до 3,9xds.
За счет уменьшенной пластической деформации отдельно взятых стальных волокон линейная плотность корда по изобретению также уменьшается, например, более чем на один процент. В итоге это позволяет армировать резиновый слой и уменьшить вес шины.
Предпочтительно стальной корд по первому аспекту изобретения не подвержен разлохмачиванию.
Также стальной корд предпочтительно имеет предел прочности на разрыв свыше 2500 МПа, например, свыше 2700 МПа.
Стальной корд предпочтительно имеет разрывную нагрузку свыше 450 ньютонов, например, свыше 500 ньютонов.
По второму аспекту изобретения предлагается резиновый слой, содержащий множество стальных кордов по первому аспекту изобретения. Стальные корды расположены параллельно друг другу с плотностью в диапазоне от 6 концов на см до 12 концов на см, например, от 6,5 концов на см до 11 концов на см. Толщина резинового слоя варьируется от 0,65 мм до 1,6 мм, например, от 0,7 мм до 1,5 мм, например, составляет 1,2 мм. Подъем кончика резинового слоя составляет менее 10 мм, например, менее 5 мм. Подобное уменьшение подъема кончика упрощает автоматизированную обработку резиновых слоев при производстве шин.
Перед заделыванием в брекер или подпротекторный слой шины, резина, армированная стальным кордом, разрезается на слои в форме параллелограмма, например, с двумя острыми углами и двумя тупыми углами. Подъем кончика - это явление, при котором острый угол слоя может подниматься на некоторое расстояние от основания. Подъем кончика является вертикальным расстоянием, измеряемым в мм, между основанием и острым углом слоя. Степень подъема кончика главным образом обусловлена остаточными напряжениями кручения индивидуальных кордов. Поскольку подъем кончика затрагивает лишь один из углов слоя, его величина не зависит от длины и ширины резинового слоя.
По третьему аспекту настоящего изобретения предлагается оборудование для производства корда m+n по первому аспекту изобретения. Указанное оборудование содержит машину двойного кручения и подающие катушки, расположенные с первой стороны машины двойного кручения, для подачи от двух до четырех сердцевинных стальных нитей на машину двойного кручения.
В том случае, если количество подающих катушек будет меньше количества сердцевинных нитей, то некоторые сердцевинные нити наматываются на катушку в несколько параллельных рядов.
Машина двойного кручения содержит стационарную люльку. На люльку опираются подающие катушки, подающие от одной до шести оболочковых стальных нитей в точку сбора внутри машины двойного кручения.
Что касается количества подающих катушек снаружи машины двойного кручения, то количество подающих катушек также может быть меньше количества оболочковых нитей, в частности при использовании нескольких намоток.
Оборудование дополнительно содержит катушку для корда, на которую помещается скрученный стальной корд, выходящий из машины двойного кручения. Катушка для корда находится со второй стороны машины двойного кручения, предпочтительно оппозитной первой стороне.
Оборудование дополнительно содержит первую машину ложного кручения и вторую машину ложного кручения. Обе машины: первая машина ложного кручения и вторая машина ложного кручения, расположены между машиной двойного кручения и катушкой для корда.
Именно благодаря второй машине ложного кручения, которая вращается в направлении, противоположном направлению первой машины ложного кручения, уровень остаточных напряжений кручения сердцевинной группы и оболочковой группы снижается до приемлемого уровня.
Термин "машина ложного кручения" относится к устройству, которое совершает определенное количество кручений нити или корда в первом направлении (например, S), за которым непосредственно следует такое же количество кручений в противоположном направлении (например, Z). В итоге количество совершенных скручиваний оказывается нулевым, однако машина ложного кручения влияет на количество остаточных напряжений кручения.
По четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается способ изготовления корда m+n по первому аспекту изобретения.
Способ включает в себя следующие этапы:
- разматывание сердцевинных стальных нитей с одной или нескольких подающих катушек;
- направление размотанных сердцевинных стальных нитей на машину двойного кручения, которая вращается в направлении двойного скручивания;
- первое скручивание сердцевинных стальных нитей в первом направлении;
- разматывание оболочковых стальных нитей с одной или нескольких подающих катушек внутри машины двойного кручения;
- соединение размотанных оболочковых стальных нитей со скрученными
сердцевинными стальными нитями в точке сбора внутри машины двойного кручения;
- второе скручивание во втором направлении, оппозитном первому направлению, сердцевинных стальных нитей и оболочковых стальных нитей, раскручивая тем самым сердцевинные стальные нити и скручивая оболочковые стальные нити и создавая, таким образом, скрученную стальную структуру, содержащую сердцевинные стальные нити и оболочковые стальные нити;
- направление скрученной структуры наружу машины двойного кручения, на первую машину ложного кручения, вращающуюся в направлении, противоположном направлению вращения машины двойного кручения;
- затем направление скрученной структуры из первой машины ложного кручения на вторую машину ложного кручения, вращающуюся в том же направлении, что и машина двойного кручения, завершая тем самым формирование стального корда m+n;
- наматывание стального корда m+n на катушку для корда.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан схематический чертеж оборудования и процесса изготовления стального корда по первому аспекту изобретения;
На фиг. 2а показаны графики скручивания сердцевинной стальной нити и оболочковой стальной нити в машине двойного кручения, а затем в машине одиночного ложного кручения;
На фиг. 2Ь показаны графики скручивания сердцевинной стальной нити и оболочковой стальной нити в машине двойного кручения, а затем в машине двойного ложного кручения;
На фиг. 3 показано воздействие, оказываемой машиной двойного ложного кручения на подъем кончика резинового слоя;
На фиг. 4а, 4Ь, 4с и 4d показаны виды в сечении стального корда по первому аспекту изобретения;
На фиг. 5 показан продольный вид стального корда по первому аспекту изобретения;
На фиг. 6 показан резиновый слой.
Осуществление изобретения
Стальной корд по первому аспекту изобретения может быть изготовлен следующим образом.
В качестве исходного материала можно использовать стальной проволочный
стержень с минимальным содержанием углерода в 0,65%, например, с минимальным содержанием углерода в 0,75%, содержанием марганца в диапазоне от 0,40% до 0,70%, содержанием кремния в диапазоне от 0,15% до 0,30%, максимальным содержанием серы в 0,03%, максимальным содержанием фосфора в 0,30%, везде указаны весовые проценты. Использование микросплавных элементов, таких как хром и медь с процентным содержанием от 0,10% до 0,40%, допустимо, но необязательно.
Вначале проволочный стержень очищают от окалины механически и/или химическим травлением в растворе H2SO4 или HCI для удаления окисей, имеющихся на поверхности. Затем проволочный стержень промывают в воде и высушивают. После этого высушенный проволочный стержень подвергают первой серии операций сухого волочения для уменьшения диаметра до первого промежуточного диаметра.
С указанным первым промежуточным диаметром di, составляющим, например, от 3,0 до 3,5 мм, после сухого волочения стальная проволока подвергается первой промежуточной термообработке, именуемой патентированием. Патентирование означает первую аустенизацию до температуры примерно в 1000°С, с последующей фазой преобразования из аустенита в перлит при температуре примерно 600°С-650°С. После этого стальная проволока готова к дальнейшей механической деформации.
Затем стальную проволоку подвергают дополнительному сухому волочению с первого промежуточного диаметра di до второго промежуточного диаметра d2 в ходе второй последовательности этапов по уменьшению диаметра. Величина второго диаметра d2 обычно составляет от 1,0 мм до 2,5 мм.
При данном втором промежуточном диаметре d2 стальная проволока подвергается второму патентированию, т.е. повторной аустенизации при температуре примерно в 1000°С с последующей закалкой при температуре от 600°С до 650°С для преобразования в перлит.
Если общего уменьшения в ходе первого и второго сухого волочения будет недостаточно, можно осуществлять операцию прямого волочения проволоки до диаметра
После указанного второго патентирования на стальную проволоку обычно наносят латунное покрытие: стальную проволоку покрываются медью, а медь покрывают цинком. Для формирования латунного покрытия используется термодиффузионная обработка.
Затем стальную проволоку с латунным покрытием подвергают заключительной серии уменьшения сечения с использованием станков для мокрого волочения. Готовая продукция представляет собой стальную нить с содержанием углерода свыше 0,65 весовых процентов (например, свыше 0,75 весовых процентов), с пределом прочности на
разрыв обычно свыше 2000 МПа (например, свыше 2500 МПа) и допускающую армирование эластомерами.
Для изготовления стального корда по настоящему изобретению необходимы две стальные нити с разным диаметром, например, стальные нити диаметром 0,16, 0,17 или 0,20 мм и стальные нити диаметром 0,22, 0,24 и 0,265 мм.
На фиг. 1 схематически показано оборудование 100, которое можно использовать для изготовления стального корда по изобретению.
Начиная с левой части фиг. 1, три сердцевинные стальные нити 102 с диаметром dc нитей вытягивают с двух подающих катушек 104 и направляют на машину двойного кручения или банчер 106. После прохождения через первый стационарный шкив 108, три сердцевинные стальные нити 102 подвергают первому скручиванию в направлении Z за счет направления 109 вращения первой свивающей рогульки 110. Непосредственно перед прохождением через стационарный реверсивный шкив 112, три сердцевинные стальные нити 102 подвергают второму скручиванию в направлении Z. Затем скрученные подобным образом сердцевинные стальные нити 102 направляют в точку 113 сбора.
Три оболочковые стальные нити 116с диаметром ds нитей вытягивают с подающих катушек 118, которые находятся в стационарной люльке (не показана) внутри машины 106 двойного кручения. Три оболочковые стальные нити 116 соединяют с тремя скрученными сердцевинными стальными нитями 102 в точке 103 сбора. На уровне второго стационарного реверсивного шкива 114 как сердцевинные стальные нити 102, так и оболочковые стальные нити 116 подвергают скручиванию в направлении S. Это значит, что три сердцевинные стальные нити 102 частично раскручивают (с 2xZ-CKpy4HBaHnft до одного Z-скручивания), тогда как оболочковые стальные нити 116 скручивают. Узел из двух сердцевинных стальных нитей 102 и трех оболочковых стальных нитей 116 направляют через вторую свивающую рогульку 120 на второй стационарный направляющий шкив 122. На уровне второго стационарного направляющего шкива 122 узел подвергают второму скручиванию в направлении S. Это значит, что теперь три сердцевинные стальные нити 102 полностью раскручены (с Z-скручиваний до нуля), а три оболочковые стальные нити 116 дважды скручены в направлении S.
В результате из машины 106 двойного кручения выходит готовое изделие в виде стального корда с сердцевинной группой и оболочковой группой. Сердцевинная группа состоит из трех раскрученных сердцевинных стальных нитей 102. Оболочковая группа содержит три оболочковые стальные нити 116 с S-скручиванием. Оболочковая группа скручена в направлении S вокруг сердцевинной группы. Получаемый готовый стальной корд пока еще не обладает всеми признаками по изобретению.
Стальной корд выходит из машины 106 двойного кручения и направляется через первую машину 124 ложного кручения, которая вращается в направлении 126, оппозитном направлению вращения машины 106 двойного кручения. Эффект от использования указанной первой машины 124 ложного кручения будет рассмотрен со ссылкой на фиг. 2а и фиг. 2Ь.
В последующем стальной корд также направляют на вторую машину 128 ложного кручения, которая вращается в направлении 130, оппозитном направлению вращения первой машины 124 двойного кручения. Эффект от использования указанной второй машины 128 ложного кручения будет рассмотрен со ссылкой на фиг. 2Ь.
Наконец стальной корд 132, обладающий всеми признаками стального корда по изобретению покидает вторую машину 128 ложного кручения и наматывается на вторую катушку 134 для корда.
На фиг. 1 также показаны различные положения a-b-c-d-e-f-g-h на траектории, по которой следуют либо сердцевинные стальные нити 102, либо оболочковые стальные нити 116, либо и те и другие.
На фигурах 2а и 2Ь показаны графики скручивания с указанием:
- a-b-c-d-e-f-g-h: которые всякий раз отражают степень скручивания сердцевинных стальных нитей в разных положениях a-b-c-d-e-f-g-h по фиг. 1;
a'-b'-c'-d'-e'-f-g'-h': которые всякий раз отражают степень скручивания оболочковых стальных нитей в разных положениях a-b-c-d-e-f-g-h по фиг. 1;
На фиг. 2а показаны кривая 200 скручивания сердцевинной стальной нити 102, подвергнутой двойному скручиванию и проходящей через единственную машину 124 ложного кручения, и кривая 202 скручивания оболочковой стальной нити 116, подвергнутой двойному скручиванию и проходящей через единственную машину 124 ложного кручения.
Ось абсцисс показывает приложенные скручивания (количество оборотов на метр): S - в направлении вправо, Z - в направлении влево.
Ось ординат показывает остаточные напряжения кручения (количество оборотов на метр): Z - в направлении вверх, S - в направлении вниз.
Пунктиром 204 показан уровень насыщения кручения (количество оборотов на метр) сердцевинной стальной нити 102.
Пунктиром 206 показан уровень насыщения кручения (количество оборотов на метр) оболочковой стальной нити 116.
Уровень 204 насыщения кручения сердцевинной стальной нити ниже уровня 206 насыщения кручения оболочковой стальной нити, поскольку сердцевинная стальная нить
толще и быстрей достигает зону пластической деформации.
Также со ссылкой на фиг. 2а, следуя далее по кривой 200 скручивания, сердцевинную стальную нить 102 подвергают первому Z-скручиванию в положении а и второму Z-скручиванию в положении Ь. В положении с сердцевинная стальная нить 102 частично раскручивается вследствие первого S-скручивания. В положении d сердцевинная стальная нить покидает машину двойного кручения в раскрученном состоянии, т.е. с нулевым приложенным скручиванием за счет второго S-скручивания. Затем сердцевинная стальная нить 102 направляется на машину 124 ложного кручения, где она подвергается первым скручиваниям в направлении S (точка е), и сразу после этого скручиваниям в направлении Z, оказываясь в точке f с нулевым приложенным скручиванием, но с +3 остаточными оборотами на метр.
Также со ссылкой на фиг. 2а, следуя далее по кривой 202 скручивания, оболочковая стальная нить 116 подвергается первому S-скручиванию в точке с' и второму S-скручиванию в точке d' прежде чем покинуть машину 106 двойного кручения. Затем оболочковая стальная нить 116 направляется через машину 124 ложного кручения, где она подвергается первым дополнительным скручиваниям в направлении S (точка е'), и сразу после этого скручиваниям в направлении Z, оказываясь в точке f с несколькими приложенными скручиваниями, в зависимости от требуемого шага свивки или шага скручивания корда, и с -4,5 остаточными оборотами на метр.
С одной машиной 124 ложного кручения разница в остаточных напряжениях кручения у сердцевинной стальной нити 102 и оболочковой стальной нити 116 составляет 7,5 остаточных оборотов на метр.
Подобная значительная разница в остаточных напряжениях кручения на метр приводит к нестабильности стального корда и требует высокой степени деформации сердцевинных стальных нитей при анкерировании стального корда в резиновый слой и предотвращения подъема кончика резинового слоя, армированного указанным стальным кордом.
Усовершенствование, предлагаемое изобретением, поясняется со ссылкой на фиг.
2Ь.
Кривая 208-210 является кривой скручивания сердцевинной стальной нити 102. Участок 208 является участком лишь с одной машиной 124 ложного кручения, пунктирный участок 210 является участком с дополнительной второй машиной 128 ложного кручения.
Сердцевинная стальная нить 102 подвергается первому Z-скручиванию в положении а и второму Z-скручиванию в положении Ь. В положении с сердцевинная
стальная нить 102 частично раскручивается вследствие первого S-скручивания. В положении d сердцевинная стальная нить покидает машину двойного кручения в раскрученном состоянии, т.е. с нулевым приложенным скручиванием за счет второго S-скручивания. Затем сердцевинная стальная нить 102 направляется на первую машину 124 ложного кручения, где она подвергается первому скручиванию в направлении S (точка е), и сразу после этого первой серии скручиваний в направлении Z, за счет наличия первой машины 124 ложного кручения, и второй серии скручиваний в направлении Z, за счет наличия второй машины 128 ложного кручения (точки f-g). В завершении вторая серия скручиваний в направлении Z компенсируется скручиваниями в направлении S (за счет второй машины 128 ложного кручения), оказываясь в точке h с нулевым приложенным скручиванием и всего лишь с +1,8 остаточными оборотами на метр.
Кривая 212-214 является кривой скручивания оболочковой стальной нити 116. Участок 212 является участком лишь с одной машиной 124 ложного кручения, пунктирный участок 214 является участком с дополнительной второй машиной 128 ложного кручения.
Оболочковая стальная нить 116 подвергается первому S-скручиванию в точке с' и второму S-скручиванию в точке d' прежде чем покинуть машину 106 двойного кручения. Затем оболочковая стальная нить 116 направляется в машину 124 ложного кручения, где она подвергается первым дополнительным скручиваниям в направлении S (точка е'). После этого оболочковая стальная нить 116 подвергается первой серии Z-скручиваний (при помощи первой машины 124 ложного кручения) и второй серии Z-скручиваний (при помощи второй машины 128 ложного кручения), точки f-g'. В завершении вторая серия Z-скручиваний компенсируется серией S-скручиваний (при помощи второй машины 128 ложного кручения), оказываясь в точке h', при этом количество приложенных скручиваний соответствует требуемому шагу свивки или шагу скручивания корда, и с -2,5 остаточными оборотами на метр
Количество остаточных напряжений кручения определяется по группам, т.е. количество остаточных напряжений кручения определяется для сердцевиной группы в целом, и отдельно для оболочковой группы в целом.
Для определения количества остаточных напряжений кручения для каждой из групп берется образец стального корда длиной 4 м. Предварительно все остаточные напряжения кручения снимаются. Указанный 4-х метровый образец неподвижно закрепляют между двумя зажимами, расстояние между которыми составляет 100 см. С целью исключения повреждений стального корда у зажимов имеется резиновая дорожка, соприкасающаяся со стальным кордом.
Цель заключается в том, чтобы определить количество остаточных напряжений кручения для указанного отрезка в 100 см.
Снаружи зажимов стальной корд обрезают, оставляя лишь запас длиной 10 см. С одного конца, снаружи зажимов, стальной корд пластически изгибают таким образом, чтобы отрезок длиной примерно 5 см был направлен вертикально вверх. Количество оборотов указанного изогнутого участка указывает на количество остаточных напряжений кручения на метр.
Для определения остаточных напряжений кручения у сердцевинной группы один конец стального корда разжимают. Оболочковые стальные нити распутывают при помощи захватного устройства до того места за пределами зажима, где загнутый участок сердцевинной группы удерживается вертикально. Затем сердцевинную группу вновь зажимают, а оболочковые стальные нити распутывают до второго зажима. Теперь можно определять остаточные напряжения кручения в оборотах на метр у сердцевинной группы: первый зажим вновь расцепляют, удерживая при этом загнутый участок сердцевинной группы вертикально, после чего загнутый участок освобождают и подсчитывают количество оборотов.
Для определения остаточных напряжений кручения у оболочковой группы один конец стального корда разжимают. Оболочковые стальные нити распутывают при помощи захватного устройства не только за пределы первого зажима, но вплоть до второго зажима, удерживая при этом захватное устройство горизонтально, таким образом, чтобы загнутый участок оболочковых стальных нитей также прочно удерживался. После того как распутывание вплоть до второго зажима завершено, можно определять остаточные напряжения кручения у оболочковой группы в оборотах на метр: захватное устройство, удерживающее оболочковую группу, расцепляют и подсчитывают количество оборотов загнутого участка оболочковой группы.
За счет использования двух машин 124, 128 ложного кручения разница в остаточном напряжении кручения между сердцевинной группой и оболочковой группой уменьшается до 4,3 остаточных оборотов на метр. В результате корд становится значительно более стабильным, не разлохмачивается, не подвержен подъему кончика резинового слоя, приводящего к значительной деформации сердцевинных стальных нитей.
На фиг. 3 показано воздействие, оказываемой машиной двойного ложного кручения на подъем кончика резинового слоя. Ось абсцисс выражает в процентах скорость ю вращения второй машины 128 ложного кручения. Ось ординат выражает в миллиметрах подъем Т кончика резинового слоя, армированного стальным кордом. Кривая 30 выражает высоту hc волны сердцевинных стальных нитей 2,7xdc, тогда как
кривая 32 выражает высоту hc волны сердцевинных стальных нитей l,6xdc.
Например, подъем Т кончика может быть ограничен 10 мм при высоте hc волны 2,7xdc и скорости ю вращения в 35%. Увеличение скорости ю вращения до 75% может уменьшать высоту hc волны до 0,36 мм, без увеличения подъема Т кончика.
На фигурах 4а, 4Ь, 4с и 4d показаны различные виды в сечении стального корда 132 по первому аспекту изобретения.
Со ссылкой на фиг. 4а стальной корд 132 имеет группу из трех параллельных стальных нитей 102, каждая из которых имеет диаметр dc нити. У стального корда 132 дополнительно имеется оболочковая группа из трех скрученных оболочковых стальных нитей 116, каждая из которых имеет диаметр ds нити. За счет того, что три сердцевинные стальные нити 102 раскручены, корд 132 имеет овальное сечение, с большой осью или большим диаметром Dmaj и малой осью или малым диаметром Dmin.
На фиг. 4Ь показан вид в сечении этого же самого корда 132, но на расстоянии в УА шага скручивания корда по сравнению с ситуацией по фиг. 4а.
На фиг. 4с показан вид в сечении этого же самого корда 132, но на расстоянии в Уг шага скручивания корда по сравнению с ситуацией по фиг. 4а.
На фиг. 4d показан вид в сечении этого же самого корда 132, но на расстоянии в % шага скручивания корда по сравнению с ситуацией по фиг. 4а.
В результате процесса двойного скручивания в машине 106 двойного кручения оболочковые стальные нити 116 не только скручиваются вокруг друг друга, но все оболочковые стальные нити 116, как таковые, также имеют скручивание в одинаковом направлении и с одинаковой степенью вокруг своих собственных продольных осей.
На фиг. 5 показан продольный вид стального корда 132 по изобретению. Высота hc волны сердцевинных стальных нитей 102 является амплитудой, образуемой волной сердцевинных стальных нитей 102, включая диаметр сердцевинных стальных нитей.
Как отмечалось выше, за счет использования машины 128 двойного ложного кручения, можно уменьшить разницу в остаточном напряжении кручения между сердцевинными стальными нитями 102 и оболочковыми стальными нитями 116. Благодаря этому также можно уменьшить высоту hc волны, что позволяет сделать структуру более стабильной и замкнутой, без разлохмачивания и подъема кончика.
На фиг. 6 показан резиновой слой 60, который был армирован стальным кордом 132 и который был разрезан для использования в качестве составной части брекера или подпротекторного слоя шины. Резиновый слой 60 не подвержен подъему кончика, т.е. кромка 62 не поднимается.
т: количество нитей в сердцевинной группе п: количество нитей в оболочковой группе dc: диаметр сердцевинных стальных нитей ds: диаметр оболочковых стальных нитей Rm: предел прочности на разрыв стальных нитей
Без DFT: процесс из известного уровня техники без использования машины двойного ложного кручения
DFT: процесс по изобретению с использованием машины двойного ложного кручения
Фактор (р: зависит от величины предела прочности на разрыв
Коэффициент р: соотношение разницы в измеренном агрегатном зазоре к разнице в уровне насыщения
Six: уровень насыщения сердцевинной группы
SLs: уровень насыщения оболочковой группы
RTc: остаточное напряжение кручения сердцевинной группы
RTs: остаточное напряжение кручения оболочковой группы
НТ: высокая прочность на разрыв
ST: сверхвысокая прочность на разрыв
UT: ультрасверхвысокая прочность на разрыв
Высокая прочность (НТ) на разрыв означает, что стальная нить имеет предел прочности на разрыв в диапазоне от 3800 - 2000xd МПа до 4000 - 2000xd МПа, где d обозначает диаметр нити и указывается в мм.
Сверхвысокая прочность (ST) на разрыв означает, что стальная нить имеет предел прочности на разрыв в диапазоне от 4000 - 2000xd МПа до 4400 - 2000xd МПа, где d обозначает диаметр нити и указывается в мм.
Ультрасверхвысокая прочность (UT) на разрыв означает, что стальная нить имеет предел прочности на разрыв в 4400 - 2000xd МПа.
Перечень ссылочных позиций
100 оборудование для изготовления стального корда по изобретению
102 сердцевинная стальная нить
104 подающая катушка для сердцевинных стальных нитей
106 машина двойного кручения
108 стационарный направляющий шкив
109 направление вращения машины двойного кручения
110 первая свивающая рогулька
112 первый стационарный реверсивный шкив
113 точка сбора
114 второй стационарный реверсивный шкив
116 оболочковая стальная нить
118 подающая катушка для оболочковых стальных нитей
120 вторая свивающая рогулька
122 второй стационарный направляющий шкив
124 первая машина ложного кручения
126 направление вращения первой машины ложного кручения
128 вторая машина ложного кручения
130 направление вращения второй машины ложного кручения
132 стальной корд
134 катушка для наматывания стального корда
200 кривая скручивания сердцевинной стальной нити в машине одиночного
ложного кручения
202 кривая скручивания оболочковой стальной нити в машине одиночного
ложного кручения
204 уровень насыщения кручения оболочковой стальной нити
208-210 кривая скручивания сердцевинной стальной нити в машине двойного ложного кручения
212-214 кривая скручивания оболочковой стальной нити в машине двойного ложного кручения
30 кривая подъема кончика в зависимости от скорости вращения второй машины ложного кручения
32 кривая подъема кончика в зависимости от скорости вращения второй машины ложного кручения
60 резиновый слой
62 кромка резинового слоя
а положение первого стационарного направляющего шкива 108 b положение первого стационарного реверсивного шкива 112 с положение второго стационарного реверсивного шкива 114 d положение второго стационарного направляющего шкива 120 е положение перед входом в первую машину 124 ложного кручения f положение после выхода из первой машины 124 ложного кручения g положение перед входом во вторую машину 128 ложного кручения h положение после выхода из второй машины 128 ложного кручения
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Стальной корд, выполненный с возможностью армирования брекера или подпротекторного слоя резиновой шины и содержащий сердцевинную группу и оболочковую группу, при этом сердцевинная группа содержит от двух до четырех сердцевинных стальных нитей с первым диаметром dc,
а оболочковая группа содержит от одной до шести оболочковых стальных нитей со вторым диаметром ds,
причем соотношение dc/ds первого диаметра dc ко второму диаметру ds составляет от 1,10 до 1,70,
при этом сердцевинные стальные нити раскручены или имеют шаг скручивания свыше 300 мм,
а оболочковая группа и сердцевинная группа скручены вокруг друг друга с шагом скручивания корда в направлении скручивания корда,
отличающийся тем, что соотношение р абсолютной величины разницы в остаточных напряжениях кручения между сердцевинной и оболочковой группами к абсолютной величине разницы в уровне насыщения между сердцевинной и оболочковой группами находится в диапазоне от 0,15 до 0,65, предпочтительно от 0,25 до 0,50.
2. Стальной корд по п. 1, в котором величина остаточных напряжений кручения сердцевинной группы существенно отличается от величины остаточных напряжений кручения оболочковой группы.
3. Стальной корд по п.п. 1 или 2, в котором оболочковые нити скручены относительно самих себя.
4. Стальной корд по любому из п.п. 1-3, в котором от одной до шести оболочковых стальных нитей скручены вокруг друг друга с указанным шагом скручивания и в указанном направлении скручивания.
5. Стальной корд по любому из п.п. 1-4, в котором каждая из сердцевинных стальных нитей имеет высоту hc волны в диапазоне от 2,2xdc до 2,7xdc.
6. Стальной корд по любому из п.п. 1-5, в котором каждая из оболочковых стальных нитей имеет высоту hs волны в диапазоне от 2,2xds до 3,9xds.
7. Стальной корд по любому из п.п. 1-6, в котором стальной корд не имеет разлохмачивания.
8. Стальной корд по любому из п.п. 1-7, в котором указанный стальной корд имеет предел прочности на разрыв свыше 2500 МПа, предпочтительно свыше 2700 МПа.
9. Резиновый слой, содержащий множество стальных кордов по любому из п.п. 1-8,
расположенных параллельно друг другу, при этом подъем кончика резинового слоя составляет менее 30 мм.
10. Крутильное оборудование для изготовления стального корда по любому из п.п. 1-8, содержащее машину двойного кручения, подающие катушки, расположенные с первой стороны машины двойного кручения и обеспечивающие подачу от двух до четырех сердцевинных стальных нитей в машину двойного кручения,
причем машина двойного кручения содержит стационарную люльку, на которую опираются подающие катушки, обеспечивающие подачу от одной до шести оболочковых стальных нитей в точку сбора внутри машины двойного кручения,
при этом указанное оборудование дополнительно содержит катушку для корда, выполненную с возможностью принятия скрученного стального корда, выходящего из машины двойного кручения,
причем катушка для корда расположена со второй стороны машины двойного кручения,
при этом указанное оборудование дополнительно содержит первую и вторую машины ложного кручения, расположенные между машиной двойного кручения и катушкой для корда.
11. Способ изготовления стального корда по любому п.п. 1-8, включающий в себя следующие этапы:
разматывание от двух до четырех сердцевинных стальных нитей с подающих катушек;
направление сердцевинных стальных нитей в машину двойного кручения, которая вращается в направлении двойного скручивания;
первое скручивание сердцевинных стальных нитей в первом направлении;
разматывание от одной до шести оболочковых стальных нитей с подающих катушек внутри машины двойного кручения;
соединение оболочковых стальных нитей со скрученными сердцевинными стальными нитями в точке сбора внутри машины двойного кручения;
второе скручивание во втором направлении, противоположном указанному первому направлению, сердцевинных стальных нитей и оболочковых стальных нитей, раскручивая тем самым сердцевинные стальные нити и скручивая оболочковые стальные нити и создавая, таким образом, скрученную стальную структуру;
направление скрученной структуры из машины двойного кручения на первую машину ложного кручения, вращающуюся в направлении, противоположном направлению вращения машины двойного кручения;
направление скрученной структуры из первой машины ложного кручения во вторую машину ложного кручения, вращающуюся в том же направлении, что и машина двойного кручения, завершая тем самым формирование указанного стального корда; и
наматывание стального корда на катушку для корда.
3/5
4/5
|
