устройство для изготовления жестких труб из композиционного материала

Формула изобретения

Устройство для изготовления жестких труб из композиционного материала, содержащее корпус оправки и средства для крепления препрега на ее концах, одно из которых установлено с возможностью перемещения вдоль оси, отличающееся тем, что подвижное средство крепления препрега закреплено на ползуне с осевым отверстием, в котором установлен шток с буртом, упирающийся в торец корпуса оправки, подпружиненный относительно соединенного с ползуном посредством резьбы стакана, зафиксированный на нем контровочным узлом через контрольную шайбу, причем ползун и стакан имеют средства для удержания их от проворачивания в момент создания натяжения препрега.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для производства жестких высокопрочных цилиндрических труб (стержней) из полимерных композиционных материалов типа угле-, стекло-, органопластиков с преимущественным армированием вдоль оси трубы, получаемых выкладкой-намоткой препрега на вращающуюся оправку, которые могут быть использованы для создания различных машиностроительных конструкций, а также спортивного инвентаря.

Известны устройства для изготовления жестких труб для композиционного материала методом выкладки-намотки, включающие отпускной механизм, оправку, средства выкладки-намотки.

Известное устройств не обеспечивает поднапряжение арматуры вдоль оси изделия, что не позволяет получить высокие прочностные характеристики изделий.

Известно также устройство для изготовления жестких труб из композиционного материала, содержащее корпус оправки и средства для крепления препрега на ее концах, одно из которых установлено с возможностью перемещения вдоль оси.

Известное устройство не обеспечивает нагружение арматуры тарированным усилием. Для решения этой задачи в устройстве для изготовления жестких труб из композиционного материала, содержащем корпус оправки и средства для крепления препрега на ее концах, одно из которых установлено с возможностью перемещения вдоль оси согласно изобретению, подвижное средство крепления препрега закреплено на ползуне с осевым отверстием, в котором установлен шток с буртом, упирающийся в торец корпуса оправки, подпружиненный относительно соединенного с ползуном посредством резьбы стакана, зафиксированный на нем контровочным узлом через контрольную шайбу, причем ползун и стакан имеют средства для удержания их от проворачивания в момент создания натяжения препрега.

Существо изобретения поясняется на чертежах. На фиг.1 изображен общий вид устройства (продольный разрез); на фиг.2 приведено поперечное сечение оправки.

Устройство состоит из оправки 1, закрепляемой в оборудовании с возможностью вращения. На оправке 1 размещены вкладыши 2. С одной стороны оправки имеется приспособление 3 для закрепления препрега 4 с преимущественно продольным расположением армирующих нитей, а с другой стороны направляющий палец 5. Направляющий палец 5 взаимодействует с механизмом для создания и контроля предварительного натяжения 6, находясь соосно внутри него. Механизм для создания и контроля предварительного натяжения 6 выполнен в виде, соединенных между собой через резьбу ползуна 7 и стакана 8. Ползун 7 снабжен с одной стороны приспособлением 9 для закрепления препрега 4. Стакан 8 выполнен в виде пустотелого цилиндра, внутри которого соосно с ним расположены упругий элемент 10 и шток 11 с буртом 12. Шток 11 буртом 12 взаимодействует с упругим элементом 10, расположенным между буртом штока и дном стакана 8. На одном конце штока 11 расположен контровочный узел 13, а с другой конец взаимодействует с направляющим пальцем 5 оправки 1, находясь внутри ползуна 7 соосно с ним. Шток 11 снабжен выступами 14, взаимодействующими со стаканом 8 и исключающими его проворачивание в момент создания натяжения. Между контровочным узлом 13 и торцом стакана 8 расположена контрольная шайба 15. Ползун 7 и стакан 8 снабжены приспособлениями 16 и 17 для удерживания от проворачивания в момент создания натяжения (например, лысками под гаечный ключ).

Изготовление труб (стержней) производится следующим образом.

Перед выкладкой препрега 4 на оправку 1 осуществляется тарировка механизма для создания и контроля предварительного натяжения. Для этого механизм 6 со снятым ползуном 7 помещается в тарировочное приспособление. К одному из торцов штока 11 поэтапно прикладывается (например, с помощью динамометра или пресса) необходимое для создания натяжения препрега определенное заранее экспериментально усилие, что приводит к обжатию упругого элемента 10 (например, пружины). После этого производится контровка контровочного узла 13 (например, с помощью резьбы на штоке 11 и двух гаек) таким образом, чтобы в момент появления на штоке 11 заданного усилия, появлялась возможность смещения (вращения) контрольной шайбы 15. Производится разгрузка механизма для создания и контроля предварительного натяжения, а затем повторное контрольное нагружение. При заданной величине усилия контрольная шайба 15 должна проворачиваться от руки. В процессе тарировки разгрузка и контрольное нагружение производятся несколько раз до получения стабильных результатов.

Затем на оправку 1 устанавливаются вкладыши 2. На направляющий палец 5 оправки 1 устанавливается ползун 7 и производится выкладка (намотка) на оправку 1 и ползун 7 препpeгa с преимущественно продольным расположением армирующих волокон. С помощью приспособления для закрепления препрега 3 и 9, препрег закрепляется на оправке 1 и ползуне 7. Далее, удерживая ползун 7 от проворачивания за приспособление 16, стакан 8 за приспособление 17 наворачивается по резьбе на ползун 7. При этом шток 11, упираясь в палец 5, производит натяжение препрега 4. Момент достижения заданного усилия фиксируется по возможности смещения (или вращения) контрольной шайбы 15. Затем производится уплотнение препрега одним из известных способов (например, викелевкой, прессованием) и весь комплект устройства помещается в полимеризационную печь для отверждения связующего. После завершения процесса полимеризации, комплект вынимается из печи. Производится обрезка готовой трубы (стержня) по вкладышам 2. Вкладыши 2 изготавливаются из легкообрабатываемого материала (например, из фторопласта). Готовая труба, после демонтажа механизма для создания и контроля натяжения, снимается с оправки. Остатки отвержденного препрега из приспособлений для закрепления препрега удаляются механическим путем или выжигаются. После замены вкладышей 2 процесс изготовления труб (стержней) можно повторять. В случае перехода на новый типоразмер труб (стержней) или другой вид материала необходимо произвести перетарировку механизма для создания и контроля предварительного натяжения.

Таким образом, данное устройство позволяет в процессе полимеризации связующего обеспечить состояние растяжения, армирующего волокна, что приводит к распрямлению волокон и как следствие, к повышению уровня физико-механических свойств композиционного материала и обеспечению стабильности свойств. Повышение упругих и прочностных свойств материала труб приводит к повышению качества, снижению веса и стоимости изделий.