Устройство для орбитальной намотки оболочек вращения

Использование: полезная модель относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов путем орбитальной намотки. Задача: обеспечение максимального заполнения объема силового слоя армирующими нитями при орбитальной намотке оболочек. Сущность полезной модели: что в устройстве для орбитальной намотки оболочек вращения, включающее вращающуюся вокруг двух осей оправку, установленную в устройство консольно, вращающийся вокруг третьей оси нитеукладчик, шпулярник с армирующими нитями, нитеукладчик и шпулярник размещены на вертлюге, нитеукладчик выполнен в виде равномерно расположенных вокруг оси вращения вертлюга нитепроводников с наконечниками, имеющими возможность регулирования таким образом, чтобы соответствующая нить укладывалась на оправку со смещением на ширину предыдущей нити, на шпулянике размещены шпули с армирующими нитями, количество которых равно количеству нитепроводников, при этом каждая нить со шпули укладывается на оправку с помощью своего нитепроводника.

Полезная модель относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов путем орбитальной намотки.

Известны различные способы изготовления композитной оболочки, например, в з. №99126514 от 15.12.1998 г. описан способ изготовления композитной оболочки намоткой нити и оправка из пеноматериала для осуществления этого способа, содержащий следующие этапы: получают оправку, имеющую наружную поверхность требуемой формы, наматывают одну или большее число нитей вокруг наружной поверхности указанной оправки, чтобы образовать не отвержденную оболочку, у которой имеется, по меньшей мере, одно отверстие для доступа внутрь, отверждают указанную оболочку, чтобы получить отвержденную композитную оболочку, затем отделяют оправку от композитной оболочки.

Известно, что основное преимущество орбитального вида намотки армирующих нитей на оправку, имеющую форму тела вращения, состоит в высокой производительности процесса намотки. Однако традиционные схемы таких устройств с неподвижным шпулярником имеют следующий недостаток: при намотке несколькими нитями с использованием неподвижного шпулярника нити на оправку укладываются в виде жгута, а не ленты. Такая форма поперечного сечения укладываемых нитей приводит к образованию большого количества пустот в экваториальной области. При этом перерасходуется компаунд, заполняющий пустоты при пропитке, и, соответственно, неоправданно увеличивается вес конструкции. Конструкция устройства, в котором реализован данный принцип орбитальной намотки армирующих нитей на сферическую оправку, описана в «Справочнике по

конструкционным материалам» под ред. Дж.Любина, (М., Машиностроение, 1988, стр.215). Устройство содержит вращающуюся вокруг двух осей оправку, вращающийся вокруг третьей оси нитеукладчик, и неподвижный шпулярник с армирующими нитями. Управление может быть механическим или числовым программным (ЧПУ). Движения в станке для намотки с ЧПУ осуществляются гидравлическими сервоприводами, управляемыми перфорированной лентой, причем каждая ось координат имеет свой собственный гидромотор.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Задачей полезной модели является обеспечение максимального заполнения объема силового слоя армирующими нитями при орбитальной намотке оболочек.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для орбитальной намотки оболочек вращения, включающее вращающуюся вокруг двух осей оправку, установленную в устройство консольно, вращающийся вокруг третьей оси нитеукладчик, шпулярник с армирующими нитями, нитеукладчик и шпулярник размещены на вертлюге, нитеукладчик выполнен в виде равномерно расположенных вокруг оси вращения вертлюга нитепроводников с наконечниками, имеющими возможность регулирования таким образом, чтобы соответствующая нить укладывалась на оправку со смещением на ширину предыдущей нити, на шпулянике размещены шпули с армирующими нитями, количество которых равно количеству нитепроводников, при этом каждая нить со шпули укладывается на оправку с помощью своего нитепроводника.

Размещение нитеукладчика и шпулярника на вертлюге, возможность подачи нескольких нитей через регулируемые наконечники с последующей укладкой их на оправку позволило обеспечить такое взаимное положение нитей на оправке, при котором в поперечном сечении укладываемых армирующих элементов образуется форма, близкая к форме ленты. В свою очередь использование при орбитальной намотке армирующего элемента в

форме ленты обеспечивает максимальное заполнение объема силового слоя оболочки армирующими нитями, что приводит к более экономичному расходу компаунда.

Существо изобретения поясняется чертежом.

Устройство содержит оправку 1, вращающуюся вокруг оси 2, и имеющую возможность наклона вокруг оси 3, вертлюг 4, вращающийся вокруг третьей оси с закрепленными на нем нитеукладчиком 5, выполненным в виде равномерно расположенных вокруг оси вращения вертлюга 4 нитепроводников 6, и шпулярником 7, на котором размещены шпули 8 с армирующими нитями. На концах нитепроводников 6 имеются регулируемые наконечники 9, определяющие взаимное положение армирующих нитей на поверхности оправки 1. Количество шпуль 8 равно количеству нитепроводников 6, при этом каждая нить со шпули 8 укладывается на оправку 1 с помощью своего нитепроводника 6. Устройство содержит приводной механизм, программное устройство (на рис. не показаны).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

После установки оправки 1 в устройство и размещения шпуль 8 с нитями на шпулярник 7, с помощью программного устройства задаются определенные параметры намотки нити на оправку 1, такие как количество витков армирующих нитей в каждом слое и величина угла поворота оправки вокруг оси наклона 3 оправки 1. Основное движение, обеспечивающее укладку армирующих нитей на оправку 1, осуществляется при вращении вертлюга 4 с закрепленными на нем нитеукладчиком 5 и шпулярником 7. Оправка 1 при этом вращается вокруг оси 2, что обеспечивает укладку нитей на всю поверхность оправки.

Каждая армирующая нить во время работы устройства сматывается со шпуль 8 и укладывается на оправку 1 с помощью своего нитепроводника 6. Армирующие нити перемещаются со шпулей 8 на оправку 1 по своим

траекториям, не соприкасаясь, и укладываются рядом друг с другом, образуя ленту.

После завершения поворота оправки на 360° наклоняют оправку 1 вокруг оси 3 на определенный угол и укладывают следующий слой нитей и т.д. до тех пор, пока оправка 1 вокруг оси 3 не повернется на угол, близкий к 90°. При этом образуется плотный слой нитей, полностью покрывающий оправку.

Таким образом, с помощью вращающегося шпулярника 7 и нитеукладчиков 5, а также достаточно простой регулировкой взаимного положения укладываемых на оправку 1 нитей было достигнуто максимальное заполнение объема силового слоя армирующими нитями.

Устройство для орбитальной намотки оболочек вращения, включающее вращающуюся вокруг двух осей оправку, установленную в устройство консольно, вращающийся вокруг третьей оси нитеукладчик, шпулярник с армирующими нитями, отличающееся тем, что нитеукладчик и шпулярник размещены на вертлюге, нитеукладчик выполнен в виде равномерно расположенных вокруг оси вращения вертлюга нитепроводников с наконечниками, имеющими возможность регулирования таким образом, чтобы соответствующая нить укладывалась на оправку со смещением на ширину предыдущей нити, на шпулярнике размещены шпули с армирующими нитями, количество которых равно количеству нитепроводников, при этом каждая нить со шпули укладывается на оправку с помощью своего нитепроводника.