Устройство для изготовления изделия из композиционных материалов методом намотки

Авторы патента:

Гусев Дмитрий Александрович (RU)

Ахметьянов Ильшат Расимович (RU)

Билалов Нурсултан Равхатович (RU)

Ихсанов Юламан Асгатович (RU)

B29C53/56 - навивка и соединение, например навивка по спирали

Владельцы патента RU 2770527:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом мокрой намотки. Устройство содержит смонтированную на станине оправку, каретку с установленными на ней шпулярником, измерителем натяжения наматываемой ленты, механизмом натяжения, резервуаром для связующего, оснащенным датчиком температуры, нагревательным элементом и датчиком уровня связующего. Пропиточная ванна установлена над резервуаром для связующего и выполнена с возможностью подачи связующего сверху на нить из резервуара посредством насоса подкачки по подающей трубке, отжима связующего с нити отжимным устройством и слива излишков обратно в резервуар. Механизм натяжения выполнен в виде двух цилиндрических валиков, верхний из которых оснащен электроприводом, и натяжного ролика, управляемого сервоприводом. Измеритель угловой скорости вращения оправки выполнен в виде энкодера, диск с прорезями которого установлен на валу оправки. Техническим результатом является снижение количества точек контакта обработанной нити с направляющими и натяжными устройствами, повышение степени пропитки нити. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом мокрой намотки и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки, принятый в качестве прототипа (Патент на изобретение №2322350 RU, опубл. 20.04.2008, бюл. №11), содержащее смонтированную на станине оправку, каретку с установленными на ней шпулярником, консолью с головкой нитераскладчика, пропиточной ванной, механизмом натяжения, измерителем натяжения наматываемой ленты.

Недостатками прототипа являются большие габариты каретки, множество точек контакта обработанной ленты с направляющими и натяжными устройствами, которые снижают степень пропитки ленты.

Технической задачей изобретения является снижение габаритных размеров каретки, количества точек контакта обработанной нити с направляющими и натяжными устройствами, повышение степени пропитки нити.

Техническая задача достигается тем, что в устройстве для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки, содержащем смонтированную на станине оправку, каретку с установленными на ней шпулярником, измерителем натяжения наматываемой ленты, механизмом натяжения, резервуаром для связующего, оснащенным датчиком температуры, нагревательным элементом и датчиком уровня связующего, пропиточная ванна установлена над резервуаром для связующего и выполнена с возможностью подачи связующего сверху на нить из резервуара посредством насоса подкачки по подающей трубке, отжима связующего с нити отжимным устройством и слива излишков обратно в резервуар, механизм натяжения выполнен в виде двух цилиндрических валиков, верхний из которых оснащен электроприводом, и натяжного ролика, управляемого сервоприводом, измеритель угловой скорости вращения оправки выполнен в виде энкодера, диск с прорезями которого установлен на валу оправки.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, представленными на фиг. 1, 2, 3, 4. На фиг. 1 изображен общий вид устройства (главный вид). На фиг. 2 изображен общий вид устройства (вид слева). На фиг. 2 изображена принципиальная схема устройства. На фиг. 4 изображена функциональная схема управления устройства.

Устройство для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки содержит смонтированную на станине 1 оправку 2, каретку 3 с установленными на ней шпулярником 4, измерителем натяжения 5 наматываемой нити 6. Каретка 3 установлена перпендикулярно оси оправки 2. Механизм натяжения выполнен в виде двух цилиндрических валиков 7, 8 и натяжного ролика 9, управляемого сервоприводом 10. Верхний валик 7 оснащен электроприводом 11. Резервуар 12 для связующего оснащен датчиком температуры 13, нагревательным элементом 14 и датчиком уровня 15 связующего. Пропиточная ванна 16 установлена над резервуаром 12 для связующего и выполнена с возможностью подачи связующего сверху на обводной ролик 17 и нить 6 из резервуара 12 посредством насоса подкачки 18 по подающей трубке 19 и отжима связующего с нити 6 отжимным устройством 20 и слива излишков обратно в резервуар 12 через сливной канал 21. Насос подкачки 18 установлен выше уровня связующего в резервуаре 12. Измеритель натяжения 5 установлен перед пропиточной ванной 16. Измеритель угловой скорости вращения оправки выполнен в виде энкодера 22, диск 23 которого установлен на валу оправки 2. Для поддерживания и направления нити 6 предусмотрены в конструкции каретки направляющие ролики 24, 25, 26. Каретка 3 сверху закрыта крышкой 27 с горловиной 28. Измеритель натяжения 5, электропривод 11, сервопривод 10, энкодер 22, датчик температуры 13, нагревательный элемент 14, датчик уровня 15 соединены в электрическую схему с возможностью управления их работой посредством программируемого блока управления 29 (фиг. 4). Оправка 2 имеет собственный привод 30. Каретка 3 оснащена приводом 31. Устройство работает следующим образом.

Шпулярник с выбранной нитью 6 устанавливают на каретку 3. Нить 6 пропускают через ролики 26, 24, 17, пропиточную ванну 16, отжимное устройство 20, валики 7 и 8, натяжной ролик 9, направляющие ролики 25 и закрепляют на оправке 2.

Запускают блок управления 29 и автоматически включается нагревательный элемент 14. Необходимая температура связующего контролируется датчиком 13 поддерживается нагревательным элементом 14 на уровне, заданном блоком 29. Количество связующего в резервуаре 12 поддерживают по показаниям датчика уровня 15.

После подогрева связующего блок управления 29 включает насос подкачки 18 и связующий подается по подающей трубке 19 в пропиточную ванну 16 на нить 6. Излишки связующего сливаются обратно в резервуар 12 через сливной канал 21. Содержание связующего в нити задается отжимным устройством 20 путем регулирования зазора между его валиками.

При включении электродвигателя 30, разматываемая со шпулярника 4, нить 6 проходит через ролики 27 и 24, измеритель натяжения 5, пропиточную ванну 16, отжимное устройство 20, валики 7 и 8, натяжной ролик 9, направляющие ролик 25, наматывается на оправку 2. Скорость вращения оправки 2 контролируется энкодером 22 по диску 23. Укладка нити 6 на оправку 2 осуществляется согласованным по программе блока управления 29 продольным движением каретки 3 посредством привода 31 и вращением оправки 2 приводом 30.

При уменьшении натяжения нити 6 измеритель натяжения 5 подает сигнал на блок управления 29, который включает сервопривод 10 и натяжной ролик 9 натягивает нить 6. Одновременно блок управления 29 уменьшает частоту вращения валика 7 электроприводом 11. При увеличении натяжения нити 6 натяжной ролик 9 опускается, а частота вращения валика 7 увеличивается.

Таким образом изобретение обеспечивает снижение габаритных размеров каретки, количества точек контакта обработанной нити с направляющими и натяжными устройствами, повышение степени пропитки нити.

Устройство для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки, содержащее смонтированную на станине оправку, каретку с установленными на ней шпулярником, измерителем натяжения наматываемой ленты, механизмом натяжения, резервуаром для связующего, оснащенным датчиком температуры, нагревательным элементом и датчиком уровня связующего, отличающееся тем, что пропиточная ванна установлена над резервуаром для связующего и выполнена с возможностью подачи связующего сверху на нить из резервуара посредством насоса подкачки по подающей трубке, отжима связующего с нити отжимным устройством и слива излишков обратно в резервуар, механизм натяжения выполнен в виде двух цилиндрических валиков, верхний из которых оснащен электроприводом, и натяжного ролика, управляемого сервоприводом, измеритель угловой скорости вращения оправки выполнен в виде энкодера, диск с прорезями которого установлен на валу оправки.

Изобретение относится к полимерной трубе карданного вала, армированной волокнами, и способу ее изготовления. Карданный вал содержит удлиненную монолитную композитную трубу (20) с передним шарниром (10), содержащим вилку (12) трубы, и задним шарниром (40) на расстоянии от переднего шарнира (10).

Способ изготовления листов из полимерных композиционных материалов // 2750379

Изобретение относится к области машиностроения, главным образом, космического и авиационного, связанного с производством многослойных сотовых панелей с высокими удельными значениями прочности и жесткости, применяемых в качестве обшивок многослойных сотовых панелей солнечных батарей космических аппаратов, а также гибких элементов трансформируемых космических антенн.

Установка и способ формования волокнистой заготовки в виде тела вращения, имеющей изменяющийся в радиальном сечении профиль // 2741944

Изобретение относится к формованию волокнистых заготовок путем наматывания волокнистой текстуры, полученной посредством трехмерного (3D) или многослойного тканья волокнистых усилительных структур деталей из композиционного материала. Предложены установка и способ для формования волокнистой заготовки.

Поточный способ изготовления пружинного планочного профиля для реечной решетки // 2702561

Изобретение относится к поточному способу изготовления пружинного планочного профиля для реечной решетки. Поточный способ изготовления пружинного планочного профиля для реечной решетки, в котором пружинный планочный профиль содержит по меньшей мере один центральный стержень из армированной волокном пластмассы и по меньшей мере один термопластичный окружающий слой, который окружает центральный стержень, включает следующие стадии: объединение множества волокон, нитей и/или элементарных волокон в волоконный пучок; пропитку волоконного пучка термически активируемым реактивным полимером, формирование наружного контура пропитанного реактивным полимером волоконного пучка; термическое активирование реактивного полимера для образования затвердевающего центрального стержня; введение центрального стержня в головку (110) экструдера; нанесение термопластичного расплава в головке (110) экструдера для образования окружающего слоя на пружинном планочном профиле; охлаждение и калибровку пружинного планочного профиля в охлаждающем и калибровочном устройстве (111, 112, 113); в обмоточной машине (105) наружный контур волоконного пучка обматывают по меньшей мере одной подаваемой сбоку к волоконному пучку нитью или элементарным волокном по меньшей мере в один слой и с одной ориентацией, причем на нагревательном участке (106), перед введением центрального стержня в головку (110) экструдера, вызывается по меньшей мере частично затвердевание реактивного полимера в обмотанном наружном слое волоконного пучка и причем время прохождения центрального стержня между началом термического активирования и концом охлаждения и калибровки является более коротким, чем необходимое для затвердевания по всему поперечному сечению центрального стержня время реакции.

Способ изготовления многослойных изделий из полимерных композиционных материалов и станок для осуществления способа // 2697334

Группа изобретений относится к технологии и оборудованию для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов и может быть использована для изготовления широкого спектра многослойных изделий сложного профиля. Способ включает установку на станок формообразующей оправки с последующей намоткой на нее заданного количества слоев полимерного композиционного материла при согласованной скорости вращения оправки и осевого перемещения наматываемого на нее материала.

Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов // 2664942

Изобретение относится к технологии изготовления крупногабаритных изделий в виде тел вращения с поверхностью переменной кривизны из полимерных композиционных материалов (ПКМ) многослойной разборной конструкции и может быть использовано при изготовлении оболочек, оправок и других изделий. Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов заключается в послойном нанесении на поверхность полноразмерной формы внутреннего несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани с закладными элементами, облегченного заполнителя и наружного несущего слоя в виде пропитанной связующим угле- или стеклоткани, склеивание слоев угле- или стеклоткани и облегченного заполнителя производят с одновременным отверждением.

Способ изготовления изделий из волокнистого материала и волокнистого композита и автоматизированный комплекс для его осуществления // 2653987

Группа изобретений относится к автоматизированному комплексу и способу изготовления изделий из волокнистого материала или волокнистого композита. Техническим результатом является повышение производительности, исключение влияния человеческого фактора в процессе производства, а также создание трехмерных волокнистых изделий и конструкций.

Способ изготовления пластмассовой трубы // 2623266

Изобретение относится к способу изготовления пластмассовой трубы. Согласно способу материал пластмассовой трубы подают на оправку, диаметр которой соответствует внутреннему диаметру трубы.

Устройство и способ для изготовления заготовок для роторных лопастей ветроэнергетических установок, а также роторная лопасть и ветроэнергетическая установка с такой роторной лопастью // 2620419

Группа изобретений относится к устройству (1) и способу для изготовления заготовок (101) концевых частей для роторных лопастей ветроэнергетических установок (варианты) и ветроэнергетической установке. Устройство содержит намоточную оправку (3a), которая выполнена с возможностью вращения для намотки предпочтительно лентообразного волокнистого композиционного материала.

Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружными кольцевыми утолщениями и выступами // 2771885

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно, многослойных оболочек вращения для силовых конструкций. При изготовлении многослойной оболочки вращения с наружными кольцевыми утолщениями и выступами осуществляют выкраивание заготовок из пропитанной эпоксидным связующим углеродной ткани. Производят выкладку заготовок на наружную поверхность предварительно изготовленной из углепластика внутренней части оболочки. Выкраивают три партии заготовок различной конфигурации. Контур заготовок первой партии представляет собой половину трапеции с боковой поверхностью, сопряженной с кольцевыми языками, ширина которых соответствует ширине кольцевых утолщений изготавливаемой оболочки. Один из кольцевых языков сопряжен с выполненным в виде треугольника кольцевым язычком, ширина которого соответствует ширине кольцевых выступов изготавливаемой оболочки. Контур заготовок второй партии повторяет контур заготовок первой партии за исключением кольцевого язычка. Контур заготовок третьей партии, выполненных в виде треугольника, соответствует контуру кольцевого язычка заготовок первой партии. Высота трапеции заготовок первой и второй партий равна длине образующей оболочки вращения. При выкладке сначала последовательно выкладывают заготовки первой партии, смещая заготовки в кольцевом направлении и формируя наружные кольцевые утолщения. Затем последовательно выкладывают заготовки второй партии, смещая заготовки в кольцевом направлении. На язычок каждой из заготовок первой партии укладывают стопку сдублированных заготовок третьей партии, продолжая формирование кольцевых утолщений и формируя выступы, после чего повторяют операции по выкладки заготовок всех трех партий в той же очередности до получения требуемой толщины выкладываемого пакета и осуществляют отверждение полученного пакета. Обеспечивается получение монолитной структуры материала многослойной оболочки в зоне наружных кольцевых утолщений и повышение прочности выступов. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.