Устройство для формования оболочек изкомпозиционного материала

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическмхРеспублик и 804490ио делам изобретеиий и открытийа г.2 тмй 72) Авторы изобретен В. Н. Шалыгин, Д. А. Романов, В. А. Кузнецов, В. Т.Н. А. Панфилов и В. А. Козлов нинградский ордена Красно ени механическийий аявмтель(54) УСТРОЙСТВО Д ИЗ КОМПОЗИЦ ОРМОВАНИЯ ОБОЛОЧЕКНОГО МАТЕРИАЛА ментами в оболочках нической или эллипИзобретение 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 20 отрыва, сдвига или отщелкивания шпонгоутов от поверхности оболочки при нагружении или отрыве слоев оболочка разрушается. Особенно значима прочность соединения с подкрепляющими элесложной, например котической формы,Известно устройство, состоящее из распылителя ворсинок, электростатического устройства и термокамеры. Устройство позволяет увеличить сдвиговую и трансверсальную прочность материала ворсеризацией наполнителя в электростатическом поле 11,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 процесс формования.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для формования стеклопластиковых оболочек, включающее механизмы подачи арматуры и ленточного материала, оправку, расположенный над ней прижимной валок сориентирующими арматуру углублениямина рабочей поверхности и установленныена цапфах прижимного валка два встречновключенные электромагнита 2,Однако использование коротких прямолинейных отрезков арматуры исключаютвозможность радиального армирования зонысоединения шпангоутов с поверхностью оболочки при раздельном способе формованияшпангоутов и намотки оболочки из-за невозможности внедрения коротковолокнистойарматуры в отвержденную структуру материала шпангоутов. Устройство также неприменимо при последовательном изготовлении толстостенных оболочек, когда отвержденный после формования слой является оправкой для формования последующегослоя,Цель изобретения - обеспечение армирования арматурой П-образной формы.Указанная цель достигается тем, чтов устройстве, включающем 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 двавстречно включенные электромагнита, механизм подачи арматуры выполнен в виденакопителя с подпружиненной стенкой иподпружиненного выталкивателя, снабженного захватывающим элемент арматуры зоупором и роликом, взаимодействующимс профильным кулачком, смонтированнымна цапфе прижимного валка.На фиг, 1 изображена схема устройства,план; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1, взаимноеположение отрезка П-образной арматурыи прижимного ролика; на фиг. 3 - узел 11на фиг. 1; положение отрезка П-образнойарматуры на поверхности формуемого изделия.Устройство для формования оболочек 40из композиционного материала состоит изнакопителя 1 с комплектом П-образной коротковолокнистой магнитной, например изстальной проволоки, арматуры 2 (фиг. 2),в который упирается подпружиненная пружиной 3 стенка 4 выталкивателя 5 (фиг. 1), 45подпружиненного пружиной 6, который имеет выступ и ролик 7, взаимодействующийс кулачком 8, установленным на цапфе 9прижимного валка 10 на внешней цилиндри ческой поверхности которого выполнена 5 Оканавка 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 55обеспечена установкой на его цапфах двухвстречно 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 прикатываю- щего 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 - 4 О/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 концами804490 формула изобретениялопну Составитель М. ОсиповаТехред А. Бойкас КорректТираж 70 в Подписосударственного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5атент,. г, Ужгород, ул. Проектная, 4 едактор Ю. Петрушкоаказ 10484/3ВНИИПИпо дел13035, МоеФилиал ПППабин 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 фор мова ния 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 СССР596467, кл. В 29 Р 23/72, 14.06.76 (прототип).