Устройство для формования оболочек изкомпозиционного материала

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗО6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистическмх

Республик

«» 804490

Ф с. л (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2707781/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.02.81. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 25.02.81 (51) X. Кл.

В 29 D 23/12

Геоударствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 678.027..94 (088.8) с (72) Авторы изобретения

В. Н. Шалыгин, Д. А. Романов, В. А. Кузнецов, В. Т

Н. А. Панфилов и В. А. Козлов мт,-„, . r

4 .. с с с сС

l „с . ; " с . j

Ленинградский ордена Красного Знамени механичеекийсийстй гут: - "

Ф

" - "..л (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ОБОЛОЧЕК

ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к переработке пластмасс намоткой, в частности к устройствам для изготовления оболочки из композиционных материалов, и может быть- использовано при производстве изделий ма.шиностроения, к которым предъявляются высокие требования по прочности и несущей способности, например подкрепленных шпангоутами корпусов глубоководных аппаратов и подводных транспортных средств из композиционных, например стеклопластиковых материалов, работающих при значительных наружных давлениях контейнеров для размещения аппаратуры, элементов конструкций, испытывающих сдвиговые и трансверсальные нагрузки, толстостенных многослойных конструкций, получаемых методами послойной намотки с многократным отверждение. Эксплуатационные характеристики таких оболочечных конструкций в определяющей степени зависят от сдвиговой межслоевой и трансверсальной прочности соединения шпангоутов с корпусом оболочки. В случае отрыва, сдвига или отщелкивания шпонгоутов от поверхности оболочки при нагружении или отрыве слоев оболочка разрушается.

Особенно значима прочность соединения с подкрепляющими элементами в оболочках сложной, например конической или эллиптической формы.

Известно устройство, состоящее из распылителя ворсинок, электростатического устройства и термокамеры. Устройство позволяет увеличить сдвиговую и трансверсальную прочность материала ворсеризацией наполнителя в электростатическом поле (1).

Однако это устройство не применимо для изготовления подкрепленных шпангоутами толстостенных оболочек по методу намотка-отверждение-намотка нового слоя, что обусловлено продольной нежесткостью ворсинок, невозможностью их внедрения в структуру материала при прикатке в процессе изготовления оболочек как «сухим», так и «мокрым» способами. Кроме того, необходимость частичного отверждения наполнителя до начала намотки изделия требует введения дополнительных операций, что удлиняет и удорожает технологический

20 процесс формования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для формования стеклопластиковых оболочек, включающее механизмы подачи арма804490 туры и ленточного материала, оправку, расположенный над ней прижимной валок с ориентирующими арматуру углублениями на рабочей поверхности и установленные на цапфах прижимного валка два встречно включенные электромагнита (2).

Однако использование коротких прямолинейных отрезков арматуры исключают возможность радиального армирования зоны соединения шпангоутов с поверхностью оболочки при раздельном способе формования шпангоутов и намотки оболочки из-за невозможности внедрения коротковолокнистой арматуры в отвержденную структуру материала шпангоутов. Устройство также неприменимо при последовательном изготовлении толстостенных оболочек, когда от- 15 вержденный после формования слой является оправкой для формования последующего слоя.

Цель изобретения — обеспечение армирования арматурой П-образной формы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем механизмы подачи арматуры и ленточного материала, оправку, расположенный над ней прижимной валок с ориентирующими арматуру углублениями на рабочей поверхности и установ- г5 ленные на цапфах прижимного валка два встречно включенные электромагнита, механизм подачи арматуры выполнен в виде накопителя с подпружиненной стенкой и подпружиненного выталкивателя, снабженного захватывающим элемент арматуры зо упором и роликом, взаимодействующим с профильным кулачком, смонтированным на цапфе прижимного валка.

На фиг. 1 изображена схема устройства, план; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1, взаимное положение отрезка П-образной арматуры и прижимного ролика; на фиг. 3 — узел 11 на фиг. 1; положение отрезка П-образной арматуры на поверхности формуемого изделия.

Устройство для формования оболочек 40 из композиционного материала состоит из накопителя 1 с комплектом П-образной коротковолокнистой магнитной, например из стальной проволоки, арматуры 2 (фиг. 2), в который упирается подпружиненная пружиной 3 стенка 4 выталкивателя 5 (фиг. 1), 4 подпружиненного пружиной 6, который имеет выступ и ролик 7, взаимодействующий с кулачком 8, установленным на цапфе 9 прижимного валка 10 на внешней цилиндри-ческой поверхности которого выполнена о канавка 11 глубиной 0,05 — 0,5 мм. Арматуру 2 укладывают на формуемое изделие, например шпангоут 12 с проточенной канавкой 13 и волокнистой арматурой (стеклолентой) 14 (фиг. 1 и 2).

Радиальная намагниченность валка 10 55 обеспечена установкой на его цапфах двух встречно включенных постоянных электромагнитов (не показаны) .

Устройство работает следующим образом.

При вращении формуемого иэделия, например отвержденного шпангоута 12 с проточенной кольцевой канавкой 13 глубиной 0,05 — 0,5 мм в механизме подачи ленточного материала любой известной конструкции на поверхность канавки 13 наматывается, например стеклолента 14 (или жгут), которая предварительно пропускается через кольцевую канавку 11 радиально валка 10.

В связи с натяжением волокнистой арматуры 14 и возникшей при этом силе трения между нею и валком 10 последний вращается в направлении, .встречном вращению шпангоута 12. Соединенный с валком 10, например болтами, кулачок 8 при этом также вращается. При взаимодействии выталкивателя 5 с кулачком 8 ролик 7 попадает на его выступ (фиг. 2) и поднимает выталкиватель 5 вверх. При поднятии выталкивателя 5 накопитель 1 пружиной 3 со стенкой 4 подает один элемент П-образной арматуры 2, свободные концы которого направлены вниз в захватывающую выемку с упором а. При дальнейшем вращении кулачка 8 ролик 7, благодаря действию пружины 6 попадает в его впадину. При этом выталкиватель, опираясь упором а,переносит

П-образный элемент на валок 10, который радиально располагается на нем благодаря магнитному полю, создаваемому магнитами на цапфах валка 10, т. е. свободными концами к его оси. Вращаясь совместно с валком 10, П-образный элемент арматуры 2 достигает точки контакта с поверхностью канавки 13 шпангоута 12 и с этого момента в связи с натяжением стеклоарматуры 14 надежно радиально фиксируется. При этом свободные концы П-образного элемента арматуры 2 направлены вдоль радиуса шпангоута 12 от его центра. Аналогично П-образные элементы арматуры 2 располагаются по всему периметру шпангоута 12. Расстояние (шаг) между радиально установленными свободными концами П-образной арматуры 2 регулируют количеством впадин и выступов кулачка 8 и диаметром прикатывающего валка 10. Длина свободных концов

П-образной арматуры 2 варьируется в пределах 2 — 10 мм, диаметр проволоки — 0,15—

1,0 мм. Расстояние между свободными концами арматуры 2 выбирают, исходя из ее объемного содержания в структуре материала формуемой на шпангоуте 12 оболочки, равного 0,3 — 40/о. После установки радиальной арматуры 2 шпангоут 12 термообрабатывают с целью отверждения намотанного на его поверхность фиксирующего волокнистого композита 14. Затем шпангоут поступает на участок намотки оболочки.

При формовании на шпангоуте 12 оболочки, например пропитанной связующим стеклотканью, последняя прокалывается радиально расположенными свободными концами

804490

Формула изобретения обрную

Д 14

Фиг.g

Составитель М. Осипова

Редактор Ю. Петрушко Техред А. Бойкас Корректор Н. Бабинец

Заказ 10484/3! Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент»,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4 апматугы 2, что после отверждения конструкции обеспечивает надежное соединение шпангоута 12 с оболочкой.

Предлагаемое устройство позволяет решить техническую проблему увеличения прочности соединения оболочек из композиционных материалов со шпангоутами, что влечет значительное повышение общей несущей способности конструкции. Устройство также обеспечивает повышение прочности соединения слоев при последовательном изготовлении толстостенных конструкций по схеме намотка-отверждение-намотка следующего слоя.

Устройство для формования оболочек из композиционного материала, включающее механизмы подачи арматуры и ленточного материала, оправку, расположенный над ней прижимной валок с ориентирующими арматуру углублениями на рабочей поверхности и установленные на цапфах прижимного валка два встречно включенные электромагнита, отличающвеся тем, что, с целью обеспечения армирования арматурой П-образной формы, механизм подачи арматуры выполнен в виде накопителя с подпружиненной стенкой и подпружиненного выталкивателя, снабженного захватывающим элемент арматуры упором и роликом, взаимодействующим с профильным кулачком, смонтированным на цапфе прижимного валка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Браверман Б. Г. и др. Ворсеризация наполнителя в электрическом поле. «Пластические массы», 1977, № 6, с. 47 — 48.

2. Авторское свидетельство СССР № 596467, кл. В 29 Р 23/72, 14.06.76 (прототип).