В технологическом процессе шитья блоков проволокой наиболее ответственной является операция прокалывания изделия ножками скобы. Во время ее выполнения можно выделить шесть этапов, которые характеризуются своими особенностями.
На первом этапе происходит контакт ножек скобы с верхней поверхностью блока, затем постепенное уплотнение листов, вжатие верхних в нижние и образование концентрических пространственных прогибов в месте давления ножек скобы (рис. 8.5, а). Наибольшее напряжение возникает вследствие одновременной деформации сжатия, сгиба и растяжения и находится по периметру площадки контакта скобы с бумагой.
Второй этап начинается в момент, когда усилие прокалывания превышает предел прочности бумаги. Происходит вырыв (скалывание) части верхнего листа по окружности торца скобы размером, несколько меньшим диаметра проволоки. При движении в середину стопы ножка скобы продолжает уплотнять последующие листы бумаги, вырывая из них кружки, диаметр которых постепенно уменьшается, пока на конце не образуется спрессованный бумажный нарост в виде конуса с углом при вершине приблизительно 90° (рис. 8.5, б).
Третий этап характеризуется постоянством явлений, которые возникают при движении ножки скобы вглубь стопы. При продвижении вниз конус на торце ножки действует как заостренный инструмент, при этом в листах бумаги сначала образуются разрывы, которые совпадают с направлением расположения волокон бумаги (рис. 8.5, в). В эту трещину входит конус, а затем и ножка скобы. Этот этап характерен сравнительно небольшим возрастанием силы сопротивления вследствие увеличения поверхности трения ножки по листам бумаги.
Четвертый этап наступает тогда, когда ножки скобы продавливают последние нижние листы стопы. Они не имеют такого сильного уплотнения, как верхние, поэтому вместо прокалывания происходят все большие по размерам вырывы участков листов под ножками ско¬бы, которые по площади значительно превышают сечение проволо¬ки. Величина сопротивления скобе резко уменьшается (рис. 8.5, г).
На пятом этапе усилие почти не изменяется: происходит проскальзывание поверхности ножек относительно стенок отверстия, пока спинка скобы не достигнет поверхности стопы.
На шестом этапе происходит загиб ножек скобы, при этом появляются значительные местные напряжения сжатия и сгиба в нижней части блока, поскольку опорой для согнутых ножек являются внутренние листы блока. Величина этого напряжения зависит от спрессованности тетрадей блока. Если она недостаточная, могут появиться разрывы в нижних листах в местах сгиба скоб.
Поэтапность процесса шитья проволокой подтверждается графиком изменения величины усилия прокалывания (рис. В.5,д). На первом этапе (участок ОА) идет интенсивное возрастание усилия, на втором (АВ) — с образованием конуса на торце ножки оно несколько спадает. На третьем (ВС) — идет плавное возрастание уси¬лия, которое достигает максимума в конце. На четвертом этапе (CD) происходит резкое уменьшение величины усилия (идет прокалывание последних листов), на пятом — сила сопротивления неболь¬шая и постоянная. Шестой этап на графике не показан.
Усилие прокалывания скобой блока может быть определено по формуле
P^K,K2d2m, где К, — коэффициент, который зависит от физико-механических свойств бумаги (чем больше плотность бумаги, тем больше значение К , которое изменяется в пределах 104...133); К2 — коэффици¬ент, который учитывает условия прокалывания: предварительное сжатие стопы, площадь и геометрию обжимных элементов (для инженерных расчетов можно принять равным 1); d — диаметр проволоки, мм; Н — толщина блока, мм.
Немецкая справочная литература [10] приводит график (рис. 8.5, е) зависимости усилия прокалывания Р (Н) от толщины блока Н(мм) и плотности бумаги (проволока диаметром 0,8 мм, скорость шитья 120 цикл/мин, отрезной нож новый). На нем заштрихованная зона 1 — для жесткой бумаги, зона 2 — для мягкой.
В проволокошвейном аппарате технологические нагрузки возникаюттакже при подаче проволоки, отрезке заготовки, формировании скобы и зажиме блока формирующей планкой на столе.
Величина усилия отрезки О будет зависеть от площади поперечного сечения проволоки, характеристики материала проволоки, остроты кромок ножа и скорости процесса резки:
Отдельно следует сказать об усилии зажима блока на столе. Фор-мирующая планка в нижнем положении подходит к нему и зажимает. Таким образом, кроме формирования скобы, она выполняет роль прижима блока, уплотняет его и фиксирует неподвижно на столе во время шитья. Усилие прижима Р будет определяться известной зависимостью для обжима блоков
P=pF, (1)
где р — удельное давление, МПа; F — площадь обжима или размеры торца планки, м2.
Р = а ^ F,[H].
где аиК — физико-механические характеристики бумаги, МПа; начальная толщина блока, м; АН— величина деформации блока, м. Подставляя выражение (2) в (1), получим
Из последней формулы видно, что усилие прижима Р зависит от величины деформации блока АН, которая в свою очередь зависит от положения швейного аппарата над столом. А оно определяется зажимом блока между двумя роликами, один из которых неподвижный, а другой смонтирован на швейной головке, имеющей регулировку. При этом большое значение будет иметь величина усилия зажима блока между роликами, которую косвенно определяют по величине усилия вытягивания блока из них. Это усилие выбирается субъективно, по опыту работы на проволокошвейной машине. Учитывая, что мелованная бумага имеет величину а в десятки раз большую, чем мягкая, получаемая величина Р может быть в столько же раз больше, если все остальные параметры в формуле (3) неизменны.
Отсюда вытекает вывод, что регулировку проволокошвейного аппарата при шитье блоков из жестких и плотных бумаг необходимо выполнять осторожно. Величину деформации в таких случаях следует брать несколько меньше, чем для мягких бумаг.
Исследованиями проволокошвейных аппаратов занимались В.Д.Жмутский (Россия) [15], Ю.П. Мамонов и С.Е.Столяр (Украина) [34]. В.Д.Жмутский первым исследовал технологические нагрузки в проволокошвейной машине и определил их величину в зависимости от параметров проволоки и характеристик изделия. Ю.П.Мамонов исследовал эти нагрузки для более широкого диапазона материалов и толщин изделия относительно проволокошвейных машин унифицированного ряда. С.Е.Столяр провел исследования новых конструкций проволокошвейных аппаратов.
|
