×
07.06.2020
220.018.2512

Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления армирующих тарелей гибкого опорного шарнира

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно армирующих сферических тарелей гибкого опорного шарнира для силовых конструкций. Способ изготовления армирующих тарелей гибкого опорного шарнира включает разметку и выкраивание сегментов из пропитанной связующим углеродной ткани, выкладку сегментов на сферическую поверхность формообразующей оправки и отверждение полученной заготовки. Технический результат заключается в получении монолитной структуры композиционного материала армирующих тарелей гибкого опорного шарнира и повышении их прочности. Технический результат достигается тем, что изготавливают шаблон, контур которого представляет собой часть развертки боковой поверхности усеченного конуса, геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам сферической поверхности армирующей тарели. При выкраивании первого ряда сегментов вдоль полосы углеродной ткани переворачивают попеременно шаблон нижней кромкой вверх и верхней кромкой вниз, совмещая при этом боковые кромки шаблона и уже размеченного сегмента. Операцию повторяют при разметке второго и последующего рядов сегментов по ширине полосы углеродной ткани, опоясывают формообразующую оправку разметочной лентой, выполненной в виде кольцевого пояска с делениями, равными расстоянию при выкладке между боковыми кромками соседних сегментов, при выкладке смещают сегменты в кольцевом направлении относительно друг друга, совмещая при этом боковые кромки сегментов с соответствующими делениями на разметочной ленте, при этом первый сегмент выкладывают лицевой стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, второй сегмент выкладывают изнаночной стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, а последующие сегменты выкладывают, чередуя лицевую и изнаночную стороны углеродной ткани. 6 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно, армирующих сферических тарелей гибкого опорного шарнира для силовых конструкций.

В настоящее время находят применение гибкие опорные шарниры, состоящие из опорных колец и расположенных между ними чередующихся резиновых слоев и армирующих тарелей, выполненных из композиционного материала (см. патент РФ №158462 на полезную модель).

Выполнение армирующих тарелей из композиционного материала позволяет снизить массу гибкого опорного шарнира.

В гибком опорном шарнире (патент РФ №2540356 на изобретение) армирующие тарели выполнены из композиционного материала, армированного углеродной тканью.

Выполнение армирующих тарелей из композиционного материала, армированного углеродной тканью, позволяет повысить надежность гибкого опорного шарнира.

Из опыта отработки следует, что прочность и надежность деталей из композиционных материалов, применяемых в силовых конструкциях, во многом зависят от параметров технологического процесса изготовления.

Известен способ изготовления армирующих тарелей гибкого опорного шарнира, включающий разметку и выкраивание сегментов из пропитанной связующим углеродной ткани, выкладку сегментов на поверхность формообразующей оправки и отверждение полученной заготовки (см. И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр. 455-456), являющийся наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению.

Известный способ позволяет изготавливать тарели требуемой формы, в том числе и со сферической поверхностью.

Однако операции по разметке и выкраиванию сегментов из пропитанной связующим углеродной ткани не регламентированы, что приводит к повышению трудоемкости способа, при этом расход углеродной ткани может быть неоправданно большим, особенно при изготовлении значительного числа армирующих тарелей для комплектования гибкого опорного шарнира больших габаритов.

Процесс выкладки сегментов на поверхность формообразующей оправки не упорядочен, что не позволяет получение монолитной конструкции тарели с требуемыми геометрическими параметрами.

Затруднено получение равнопрочной структуры материала тарели, как в кольцевом и продольном направлениях, так и по толщине детали.

Невозможно получение улучшенной структуры материала и обеспечение равномерной толщины тарели.

В ряде случаев изготовления не удается получить достаточную прочность материала тарели, что недопустимо для таких силовых конструкций, как гибкий опорный шарнир.

Также при изготовлении, как правило, требуется значительный объем механической обработки материала тарели.

Технической проблемой данного изобретения является усовершенствование технологического процесса изготовления из композиционного материала армирующих тарелей гибкого опорного шарнира с целью повышения качества изготовления, уменьшения материалоемкости и объема механической обработки.

Технический результат заключается в получении монолитной структуры композиционного материала армирующих тарелей гибкого опорного шарнира и повышения их прочности.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления армирующих тарелей гибкого опорного шарнира, включающем разметку и выкраивание сегментов из пропитанной связующим углеродной ткани, выкладку сегментов на сферическую поверхность формообразующей оправки и отверждение полученной заготовки, изготавливают шаблон, представляющий собой часть развертки боковой поверхности усеченного конуса, геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам сферической поверхности армирующей тарели, при выкраивании первого ряда сегментов вдоль полосы углеродной ткани переворачивают попеременно шаблон нижней кромкой вверх и верхней кромкой вниз, совмещая при этом боковые кромки шаблона и уже размеченного сегмента, операцию повторяют при разметке второго и последующего рядов сегментов по ширине полосы углеродной ткани, опоясывают формообразующую оправку разметочной лентой, выполненной в виде кольцевого пояска с делениями, равными расстоянию при выкладке между боковыми кромками соседних сегментов, при выкладке смещают сегменты в кольцевом направлении относительно друг друга, совмещая при этом боковые кромки сегментов с соответствующими делениями на разметочной ленте, при этом первый сегмент выкладывают лицевой стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, второй сегмент выкладывают изнаночной стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, а последующие сегменты выкладывают, чередуя лицевую и изнаночную стороны углеродной ткани.

Изготовление шаблона, представляющего собой часть развертки боковой поверхности усеченного конуса, геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам сферической поверхности армирующей тарели, является оптимальным с точки зрения получения из выкладываемых на оправку плоских сегментов сферической поверхности тарели с требуемыми геометрическими параметрами.

Кроме того, применение шаблона позволяет существенно облегчить процесс выкраивания сегментов из углеродной ткани.

Переворачивание попеременно шаблона нижней кромкой вверх и верхней кромкой вниз, при выкраивании первого ряда сегментов вдоль полосы углеродной ткани, совмещая при этом боковые кромки шаблона и уже размеченного сегмента, позволяет наиболее рационально использовать поверхность препрега при выкраивании сегментов.

Повторение операции по переворачиванию попеременно шаблона при разметке второго и последующего рядов сегментов по ширине полосы углеродной ткани позволяет до минимума сократить расход препрега при выкраивании сегментов.

Опоясывание формообразующей оправки разметочной лентой, выполненной в виде кольцевого пояска с делениями, в соответствии с которыми при выкладке смещают края сегментов относительно друг друга в кольцевом направлении, позволяет упорядочить процесс выкладки сегментов, соблюдая при этом шаг выкладки, что необходимо для улучшения структуры материала и обеспечения равномерной толщины тарели.

Смещение сегментов в кольцевом направлении относительно друг друга при выкладке, совмещая при этом боковые кромки сегментов с делениями, нанесенными при разметке на формообразующую оправку, позволяет придать оболочке требуемую форму и обеспечить оптимальную структуру материала.

Выкладывание первого сегмента лицевой стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, выкладывание второго сегмента изнаночной стороной к формообразующей оправке и выкладывание последующих сегментов, чередуя лицевую и изнаночную стороны углеродной ткани, позволяет получить равнопрочную структуру материала тарели, как в кольцевом и продольном направлениях, так и по толщине.

Предложенная конструктивно-технологическая схема изготовления тарелей из композиционного материала обеспечивает получение монолитной конструкции с требуемыми геометрическими параметрами.

В результате экспериментов, при проведении которых использовались известные операции и вводились новые операции, разработана совокупность расположенных в строго определенной последовательности технологических операций, позволяющая получить требуемое качество изготовления из композиционного материала армирующих тарелей гибкого опорного шарнира.

Структура материала армирующих тарелей, изготовленных по данному способу, является оптимальной с точки зрения обеспечения требуемой прочности и монолитности.

Сущность способа поясняется рисунками.

На фиг. 1 показан шаблон для разметки сегментов.

На фиг. 2 показана схема разметки и выкраивания сегментов из полосы углеродной ткани.

На фиг. 3 показана лицевая сторона углеродной ткани.

На фиг. 4 показана изнаночная сторона углеродной ткани.

На фиг. 5 показана схема выкладки сегментов на формообразующую оправку.

На фиг. 6 показана тарель, изготовленная из композиционного материала.

Изготовление армирующих тарелей осуществляется следующим образом.

Изготавливают из картона шаблон 1, представляющий собой часть развертки боковой поверхности усеченного конуса, геометрические параметры (радиус R1 и R2) которого соответствуют геометрическим параметрам (наружному и внутреннему радиусам сферической поверхности) армирующей тарели).

Шаблон 1 снабжен ручкой 2.

Комплектуют препрег (полуфабрикат), в количестве, исходя из расхода в погонных метрах, рассчитанного на изготовление одной тарели.

Препрег представляет собой пропитанную эпоксидным связующим углеродную ткань, облицованную разделительной пленкой с обеих сторон.

Раскладывают скомплектованный препрег на столе раскроя и выкраивают из препрега сегменты 3 с помощью шаблона 1.

При этом переворачивают попеременно шаблон 1 нижней кромкой вверх и верхней кромкой вниз, при выкраивании первого ряда сегментов вдоль полосы углеродной ткани, совмещая боковые кромки шаблона 1 и уже размеченного сегмента 3.

В процессе выкраивания сегментов 3 переворачивают попеременно шаблон 1 при разметке второго и последующего рядов сегментов 3 по ширине полосы углеродной ткани, одна из сторон которой является лицевой, а другая изнаночной.

На лицевой стороне переплетение нитей направлено из правого нижнего угла в левый верхний угол.

На изнаночной стороне переплетение нитей направлено из левого нижнего угла в правый верхний угол.

При выкраивании каждого сегмента 3 отмечают на разделительной пленке лицевую сторону углеродной ткани в препреге.

Вырезанные из полосы углеродной ткани сегменты 3 складывают в стопы по 10 штук, ориентируя лицевой стороной углеродной ткани вверх.

Опоясывают формообразующую оправку 4 разметочной лентой 5, выполненной в виде кольцевого пояска с делениями, равными расстоянию при выкладке между боковыми кромками соседних сегментов 3.

Удаляют с сегментов 3 разделительную пленку и выкладывают сегменты 3 в кольцевом направлении против часовой стрелки со смещением относительно друг друга, совмещая при этом боковые кромки сегментов 3 с соответствующими делениями на разметочной ленте 5.

Первый сегмент 3 выкладывают лицевой стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, второй сегмент 3 выкладывают изнаночной стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, а последующие сегменты 3 выкладывают, чередуя лицевую и изнаночную стороны углеродной ткани.

Затем производят отверждение композиционного материала тарели 6 в шахтной печи.

После чего производят механическую обработку и используют изготовленные тарели в составе гибкого опорного шарнира.

Использование изобретения позволяет повысить качество изготовления армирующих тарелей гибкого опорного шарнира, что подтверждено при практическом применении предлагаемого способа.

Способ изготовления армирующих тарелей гибкого опорного шарнира, включающий разметку и выкраивание сегментов из пропитанной связующим углеродной ткани, выкладку сегментов на сферическую поверхность формообразующей оправки и отверждение полученной заготовки, отличающийся тем, что изготавливают шаблон, представляющий собой часть развертки боковой поверхности усеченного конуса, геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам сферической поверхности армирующей тарели, при выкраивании первого ряда сегментов вдоль полосы углеродной ткани переворачивают попеременно шаблон нижней кромкой вверх и верхней кромкой вниз, совмещая при этом боковые кромки шаблона и уже размеченного сегмента, операцию повторяют при разметке второго и последующего рядов сегментов по ширине полосы углеродной ткани, опоясывают формообразующую оправку разметочной лентой, выполненной в виде кольцевого пояска с делениями, равными расстоянию при выкладке между боковыми кромками соседних сегментов, при выкладке смещают сегменты в кольцевом направлении относительно друг друга, совмещая при этом боковые кромки сегментов с соответствующими делениями на разметочной ленте, при этом первый сегмент выкладывают лицевой стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, второй сегмент выкладывают изнаночной стороной углеродной ткани к формообразующей оправке, а последующие сегменты выкладывают, чередуя лицевую и изнаночную стороны углеродной ткани.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 76 items.
12.07.2018
№218.016.6ff3

Приспособление для вымывания песчано-полимерной оправки из корпуса ракетного двигателя

Изобретение относится к приспособлению для вымывания песчано-полимерной оправки из корпуса ракетного двигателя. Техническим результатом является снижение температуры массива материала теплозащитного покрытия корпуса РДТТ в районе фланцев в процессе вымывания формующей части оправки с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660873
Дата охранного документа: 10.07.2018
12.07.2018
№218.016.6ffa

Способ получения поверхностно-активированного волокнистого углеродного материала

Изобретение относится к технологии получения поверхностно-активированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано при изготовлении эрозионно-стойких деталей и элементов конструкций в авиационном, ракетном и других отраслях машиностроения. Описан способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660865
Дата охранного документа: 10.07.2018
12.07.2018
№218.016.709e

Раздвижное сопло ракетного двигателя

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при разработке и изготовлении ракетных двигателей с соплами большой степени расширения для верхних ступеней ракет и космических аппаратов. Раздвижное сопло ракетного двигателя содержит неподвижный раструб и сдвигаемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660978
Дата охранного документа: 11.07.2018
14.07.2018
№218.016.70f0

Линейный элемент сборно-разборного трубопровода

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, в частности к сборно-разборным трубопроводам с раструбным соединением. Линейный элемент сборно-разборного трубопровода содержит трубу, один торец которой выполнен в виде конуса, имеющего на наружной поверхности кольцевую канавку, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661202
Дата охранного документа: 13.07.2018
07.09.2018
№218.016.84a3

Сопло ракетного двигателя на роликовой опоре

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетных двигателей. Сопло ракетного двигателя на роликовой опоре содержит неподвижную часть, поворотную часть, резиновое уплотнительное кольцо, герметизирующее объем камеры сгорания по сферическому поясу на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666031
Дата охранного документа: 05.09.2018
09.09.2018
№218.016.856a

Эпоксидное связующее

Изобретение относится к области получения эпоксидных связующих и может использоваться при приготовлении препрегов на основе на их основе с использованием стекло-, угле-, органонаполнителей методом пропитки для изготовления высокопрочных термостойких полимерных композиционных материалов для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666438
Дата охранного документа: 07.09.2018
03.10.2018
№218.016.8d6c

Корпус ракетного двигателя на твердом топливе

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива из композиционных материалов. Корпус ракетного двигателя содержит днище с жестким металлическим фланцем, расположенным в центральном отверстии днища,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668516
Дата охранного документа: 01.10.2018
21.12.2018
№218.016.aa00

Оправка для изготовления намоткой тонкостенных цилиндрических оболочек из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии намотки тонкостенных оболочек из полимерных композиционных материалов, и может быть использовано при изготовлении стыковочных узлов корпусов ракетных двигателей на твердом топливе. Оправка для изготовления намоткой тонкостенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675574
Дата охранного документа: 19.12.2018
16.01.2019
№219.016.b043

Эпоксидное связующее

Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе волокнистых армирующих наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, ракетно-космической и машиностроительной отраслях промышленности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677210
Дата охранного документа: 15.01.2019
16.01.2019
№219.016.b06c

Способ формирования термостойкого влагозащитного покрытия

Изобретение относится к технологии формирования термостойкого влагозащитного покрытия на поверхности теплонапряженных металлоконструкций и может быть использовано при изготовлении выхлопных труб газотурбинных установок топливно-энергетических комплексов: газоперекачивающих агрегатов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677040
Дата охранного документа: 15.01.2019
Showing 31-34 of 34 items.
03.06.2020
№220.018.235a

Способ изготовления изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно деталей в виде оболочек вращения для силовых конструкций. Способ изготовления изделий из композиционных материалов включает изготовление каркаса из исходного материала, установку каркаса на жесткую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722532
Дата охранного документа: 01.06.2020
24.07.2020
№220.018.36eb

Устройство для испытаний на прочность армирующих тарелей эластичного шарнира сопла ракетного двигателя на твердом топливе

Изобретение относится к области экспериментальной отработки прочности эластичных шарниров (ЭШ) поворотных управляющих сопел ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) и может быть использовано при оптимизации конструкции ЭШ. Предлагается устройство для испытаний на прочность тарелей путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727211
Дата охранного документа: 21.07.2020
20.05.2023
№223.018.65f4

Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружными кольцевыми утолщениями и выступами

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002771885
Дата охранного документа: 13.05.2022
20.05.2023
№223.018.65f5

Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружными кольцевыми утолщениями и выступами

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002771885
Дата охранного документа: 13.05.2022
+ добавить свой РИД