Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Лебедев Дмитрий Владимирович

Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета
<
Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лебедев Дмитрий Владимирович. Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета : Дис. ... канд. техн. наук : 05.07.05 Москва, 2005 133 с. РГБ ОД, 61:06-5/1657

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Разработка общей концепции изготовления конструкции 9

1.1. Общая характеристика конструкции объекта 9

1.2. Анализ существующих методов намотки 10

1.2.1 .Технологические способы намотки. 10

1.2.2. Технологические схемы намотки 14

1.3. Содержание исследований и метод, предлагаемый для изготовления изделия 21

1.3.1. Структура и последовательность исследований в обоснование метода изготовления 21

1.3.2. Метод намотки, предлагаемый для изготовления воздухозаборника 22

1.3.3. Принципиальная схема изготовления конструкции 24

ГЛАВА 2. Разработка методики и расчёт напряжённо-деформированного состояния, прочности и жесткости конструкции воздухозаборника ..27

2.1. Постановка задачи расчёта напряжённо-деформированного состояния рассматриваемой конструкции 27

2.2. Математическая модель элемента анизотропной оболочки двойной кривизны 28

2.3. Примеры расчёта напряжённо-деформированного

состояния оболочки двойной кривизны... 35

2.4. Общий алгоритм конечно-элементного расчёта 39

2.5. Программная реализация алгоритма метода конечных элементов 42

ГЛАВА 3. Проектирование конструкции воздухоза борника 46

3.1. Исходные данные для расчёта конструкции 46

3.2. Проведение и анализ результатов расчёта, выводы 48

3.3. Расчёт и проектирование узла стыка с входным диффузором двигателя 54

ГЛАВА 4. Разработка технологического процесса изготовления вохдухозаборника 60

4.1. Конструкция технологической оправки для изготовления воздухозаборника 60

4.2. Технология изготовления и сборки элементов оправки 69

4.2.1. Технология изготовления тюбингов 69

4.2.2. Технология сборки оправки 72

4.3. Процесс удаления оправки из отвержденного изделия 75

4.4. Конструктивно-технологические особенности намоточного оборудования 76

4.5. Расчёт технологических параметров косослойной продольно-поперечной намотки 80

4.6. Выбор и разработка связующего для намотки 83

Выводы по диссертации 89

Список использованной литературы

Введение к работе

Среди наиболее важных требований, предъявляемых к конструкциям современных летательных аппаратов (ЛА), можно назвать: минимальный вес, максимальную жесткость и прочность узлов, максимальный ресурс работы конструкций в условиях эксплуатации, высокую надёжность. В значительной мере перечисленные требования к конструкции обеспечиваются выбором материала и совершенством технологии изготовления конструкции из данного материала.

Главным классом материала, удовлетворяющим всему комплексу перечисленных требований, являются композиционные материалы (КМ) на основе современных углеродных, борных, органических и стеклянных волокон в сочетании с полимерными, металлическими, углеродными, керамическими и другими видами матриц.

При изготовлении конструкций из композиционного материала совершенство технологии определяется выбором оптимальных параметров технологического процесса, техническим уровнем используемого оборудования и оснастки, наличием надёжных методов неразрушающего контроля композиционных конструкций и полуфабрикатов для их производства. В настоящее время технология производства элементов ЛА из КМ развивается опережающими темпами практически во всех промышленно развитых странах. Надёжность любой конструкции определяется правильным выбором проектных данных и стабильностью технологических параметров в процессе изготовления, достаточностью контрольных операций и возможностью ремонта в процессе контроля изделий. Конструкции из КМ, которые нашли широкое применение в аэрокосмической технике в общем машиностроении, поставили перед разработчиками современных технологий многочисленные проблемы, связанные с сокращением производственно-экономических потерь в процессе их изготовления и эксплуатации. Особенностью композиционных материалов является, как известно то, что они не являются материалом в классическом смысле этого слова, таким как, например металлы, а являются фактически конструкцией, создаваемой в процессе изготовления изделия. При этом композиты, изготавливаемые из одного и того же наполнителя (волокна) и связующего по одинаковой технологии, могут иметь различные физико-механические характеристики, которые могут изменяться в широком диапазоне за счёт выбора числа направлений армирования и объёмных долей волокна в каждом направлении армирования.

Важнейшее достоинство композитов - возможность создавать из них элементы конструкций с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы. Многообразие волокон и матричных материалов, возможных схем армирования, используемых при создании композитов, позволяет направленно регулировать прочность, жесткость, уровень рабочих температур и другие свойства путём подбора состава, соотношения компонентов и макроструктуры компонента.

При изготовлении композиционных материалов и конструкций из них важнейшее место занимают процессы формирования силовой основы - каркаса композита, структура которого определяется направлением действия главных напряжений для каждой конкретной конструкции и типом применяемого материала.

В современных конструкциях используются каркасы, образованные из слоев, армированных параллельными непрерывными волокнами, с хаотическим и пространственным армированием. Широко используются композиты, где структура каркаса образована пространственным плетением нитей и жгутов, и композиты со стержневым армированием (свойства их определяются свойствами стержней, изготовленных из прямолинейных нитей и жгутов). Например, волокнистое армирование позволяет использовать принципиально новые методы проектирования и изготовления изделий, основанные на том, что материал и изделие создаются одновременно в рамках одного и того же технологического процесса.

В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется новый комплекс свойств композита, в том числе и свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. Появление ряда новых свойств, связано с гетерогенной структурой, обуславливающей наличием раздела между волокнами и матрицей, в частности, наличие границы раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностоикость композита. Высокое сопротивление развитию разрушающих трещин в волокнистых материалах обусловлено их работоспособностью при значительных накопленных повреждениях.

Получение конструкции методом намотки явилось в 60-х годах подлинным прогрессом в технологии производства изделий из полимерных КМ. Это закономерно, поскольку метод намотки позволил получить высокопрочные материалы в конструкциях аэрокосмической и ракетной техники и заключал в себе огромные возможности совершенствования, многие из которых сегодня реализованы.

Намотка - технологический процесс, при котором непрерывный армирующий наполнитель в виде нитей, лент, жгутов, тканей, плёнок пропитывается полимером связующим, подаётся на оправку, имеющую конфигурацию внутренней поверхности изделия, и укладывается на ее поверхность в заданном направлении. После получения необходимой схемы армирования, заданной толщины и структуры материала производится отверждение изделия тем или иным способом и удаление оправки. Иногда оправка может быть элементом наматываемой конструкции, например, герметизирующей оболочкой.

Методом намотки изготавливаются изделия, имеющие форму тел вращения: баллоны давления, баки, корпуса ракетных двигателей, головные части, отсеки ракет, транспортно-пусковые контейнеры, корпуса подводных аппаратов, стволы орудий и корпуса снарядов, жидко наливные цистерны, трубопроводные магистрали, коробчатые шпангоуты, воздухозаборники самолётов, лопасти винтов вертолётов, различные профили, пространственно изогнутые трубы и т.д.

Основным элементом перечисленных конструкций является силовая оболочка. Структура материала оболочки создаётся в результате намотки п-го количества слоев, которые образуют узор намотки или схему армирования оболочки.

Технология изготовления изделий из КМ методом намотки имеет ряд преимуществ по сравнению с другими известными методами переработки композитов в изделиях. Важнейшим из этих преимуществ является, во-первых, возможность наиболее полной реализации в изделиях высокой прочности на растяжение волокон, составляющих намоточный материал, а во-вторых, возможность обеспечения высокой степени автоматизации подобного процесса, изготовления изделий на станках с программным управлением.

Наиболее эффективна укладка волокон и нитей в направлении действий главных напряжений, появляющихся в материале, вследствие действий силовых нагрузок, а также, если эти волокна одинаково натянуты и прочно скреплены между собой. Одинаково натянутыми волокна оказываются лишь при намотке нитей на тела, имеющие выпуклую поверхность типа цилиндра, сферы, овалоида, изотензоида, тора и других им подобных, называемых телами вращения. Поэтому технология намотки изделий композиционными материалами и является наиболее применимой для этого класса изделий.

С развитием и совершенствованием современной аэрокосмической техники всё более актуальным становится вопрос о возможности и использования высокопроизводительного метода намотки для изготовления сложно-профильных элементов конструкций, в том числе элементов с изогнутой пространственной осью. С многочисленными конструкциями такого типа мы встречаемся в современных сверхзвуковых самолётах и ракетно-космической технике. Однако в настоящее время в мировой практике нет опыта намотки таких конструкций, поскольку разработке технологических процессов их изготовления должны предшествовать в каждом конкретном случае разработка общей концепции создание конструкции, методов расчёта и проектирования, специального технологического оборудования для намотки с учётом всего многолетнего предшествующего опыта.

Настоящая работа посвящается проектированию и разработке технологического процесса намотки сложно-профильных конструкций типа воздухозаборника современного сверхзвукового самолёта.

В предлагаемой диссертации представлена общая концепция изготовления конструкций такого типа, разработаны методики расчёта напряжённо деформированного состояния, прочности, жесткости, методы проектирования конструкции, технологические процессы изготовления.

Общая характеристика конструкции объекта

Воздухозаборник представляет собой пространственную конструкцию сложной конфигурации с криволинейной S-образной осью и, в большинстве случаев, сечениями неправильной формы, меняющейся от параллелограмма (на входе) с радиусно сопряжёнными углами до окружности диаметром 920 мм (на выходе). Общий вид внутренней поверхности воздухозаборника приведён нарис. 1.1.

Геометрическая характеристика внутренней поверхности воздухозаборника даётся в системе координат OXYZ, ось ОХ которой параллельна оси цилиндрического участка поверхности. На внутренней поверхности воздухосборника условно можно выделить 4 участка.

Поверхность первого участка характеризуется тем, что формой её поперечных сечений является параллелограмм с радиусно сопряжёнными углами. Изменение формы поперечного сечения связано здесь с укорачиванием коротких граней параллелограмма и удлинением длинных. Отрезок условной оси на данном участке можно, с некоторым приближением, представить в виде прямой параллельной оси ОХ.

Второй участок характеризуется сильной изогнутостью условной оси, приобретающей s-образную форму, квазипрямолинейный участок которой значительно повернут в пространстве относительно отрезка условной оси третьего участка. Протяжённость второго участка 1 м 75 см.

Третий участок характеризуется тем, что форма поперечных сечений поверхности всё ещё близка к окружности (начинает формироваться одно ребро и две прилегающие грани, третья грань слабо выражена). Участок условной оси можно представить прямой линией незначительно повёрнутой в пространстве относительно оси ОХ. Протяжённость третьего участка 4 м. В конце третьего участка поперечное сечение приобретают форму цилиндра с незначительными искажениями.

Поверхность четвёртого участка является цилиндром с диаметром 920 мм и длиной 1400 мм. Ось цилиндра лежит в плоскости XOY и ориентирована параллельно оси ОХ.

Следует отметить, что торец конструкции со стороны первого участка о ориентирован к условной оси под углом 83 в плоскости XOY и образован при этом двумя пересекающимися плоскостями. На прилагаемом чертеже представлены формы сечений рассматриваемой конструкции плоскостями перпендикулярными к продольной оси цилиндрического участка. На первом — третьем участках сечения расположены на расстояниях 250 мм друг от друга. С помощью координатной сетки, изображённой на контуре каждого из сечений можно получить математическое описание геометрии внутренней поверхности рассматриваемой конструкции.

Эти данные являются основой для расчётов схемы армирования оболочки воздухозаборника из композиционных материалов, а также для проектирования оправки используемой для намотки оболочки.

Анализ существующих методов намотки. 1.2.1. Технологические способы намотки В зависимости от способа нанесения связующего на волокнистый армирующий материал и обеспечения необходимого содержания его в материале изделия различают несколько технологических способов формирования изделий намоткой.

Способ «сухой» намотки заключается в том, что волокнистый армирующий материал перед формированием предварительно пропитывают связующим на пропиточных машинах, которые обеспечивают не только качественную пропитку, но и требуемое равномерное содержание связующего в препреге на основе стекло-, органно- и углеволокон за счёт применения различных растворителей для регулирования вязкости связующего в процессе пропитки. Особенно эффективно применение предварительно пропитанных ровингов, полотен стекло-, углетканей и лент.

Структура и последовательность исследований в обоснование метода изготовления

Как следует из проведённого анализа, в настоящее время в мировой практике нет опыта изготовления аналогичных рассматриваемому воздухозаборнику конструкций с использованием метода намотки. Отдельные участки воздухозаборника возможно изготовить известными методами (см. предыдущий парафаф), однако в соответствие с поставленной задачей требуется разработать единый метод изготовления всей конструкции. Для чего необходимо:

В первую очередь определить оптимальную схему армирования конструкции, исходя из анализа её геометрической формы. Известно, что для прямолинейных труб оптимальной в большинстве случаев для различных видов нагружения является продольно-поперечная схема армирования. В нашем случае, учитывая необычную геометрию конструкции, необходимо разработать методику расчёта и провести расчёт напряжению деформированного состояния прочности и жёсткости, а на базе анализа результатов расчёта провести оценку возможности реализации такой схемы. - Выбрать и обосновать, с точки зрения обеспечения требуемой конструктивной прочности, метод намотки обеспечивающий оптимальную схему армирования. - Разработать принципиальную схему и метод изготовления изделия в целом. - Разработать и обосновать конструктивно-технологические особенности используемого намоточного оборудования. - Определить материалы и их свойства для изготовления конструкции (наполнитель, связующее), назначить технологические режимы её изготовления. - Разработать конструкцию и технологические процессы изготовления, сборки и удаления оправки из отверждённого изделия.

Для изготовления изделия предлагается использовать косослойную продольно-поперечную намотку разработанную российскими специалистами. Метод заключается в том, что слой продольно-поперечного армирования

формируется не на всей длине оправки, а в пределах технологической ленты, укладываемой на оправку спирально-винтовым методом с малой подачей. Набор требуемой толщины стенки формируемого изделия осуществляется обычно за один ход раскладывающего устройства (рис. 1.12).

Формируемое изделие образуется путём спирально-винтовой намотки на оправку псевдоленты, образованной лентой кольцевого армирования, состоящей из п прядей, и нитями осевого армирования, подаваемых с вертлюга.

Пряди ленты кольцевого армирования представляют собой заранее подготовленный препрег или пропитываются связующим непосредственно в процессе намотки «мокрым» способом. В качестве осевых нитей используется заранее подготовленный препрег или при мокром методе сухие нити пропитываются на оправке за счёт избытка связующего в кольцевой ленте.

Станки, осуществляющие намотку, оснащены специальными устройствами - вертлюгами, вращающимися вокруг движущей ленты и осуществляющими с большой скоростью поперечную обмотку этой ленты. В случае применения сухого метода намотки помимо вертлюгов на станке необходимо иметь дополнительное устройство для нагрева лент. Так как намотку такой ленты на оправку проводят с шагом значительно меньшим, чем её ширина, то суммарный нахлёст с каждым витком увеличивается, и лента укладывается с наклоном к образующей цилиндра («косослойно») до тех пор, пока произведение шага намотки и числа оборотов, сделанных оправкой, не станет равным ширине наматываемой ленты. При этом нити ленты, ориентированные в окружном направлении, являются несущей арматурой для окружных рабочих напряжений, а перпендикулярные ленты, волокна её наружной обмотки - несущей арматурой для осевых напряжений.

Такой метод намотки оболочек является особенно перспективным при намотке труб бесконечной длины, так как в этом случае сразу, за один проход, наматывается вся расчётная толщина трубы.

Кроме того, его широко используют для изготовления напорных труб малого и среднего диаметров, а также конических изделий с углом конусности не более 20

Постановка задачи расчёта напряжённо-деформированного состояния рассматриваемой конструкции

Рассматриваемая конструкция представляет собой тонкостенную оболочку из КМ со сложной схемой армирования. Для оптимизации схемы армирования требуется проведение большого количества параметрических расчётов её напряжённо-деформированного состояния под действием заданных нагрузок, прочности и жесткости. С этой целью была разработана методика, основанная на использовании известного метода конечных элементов (МКЭ), позволяющего учесть в явной форме все характерные особенности формы и схемы армирования рассматриваемой конструкции.

Расчётно-теоретическое исследование деформирования тонкостенных конструкций из композиционных материалов затруднено следующими обстоятельствам и:

1. Анизотропия конструкции приводит к существенной зависимости напряжённого состояния от граничных условий и, следовательно, к невозможности использования упрощённых расчётных моделей, не учитывающих краевые эффекты и реальные условия сопряжения тонкостенных элементов с другими элементами конструкций.

2. Прочность конструкции оказывается зависящей не только от параметров самой конструкции, но и от структуры её материала.

Указанные обстоятельства определяют необходимость использовать для расчёта деформирования рассматриваемой конструкции приближённые методы решения задач строительной механики в их строгой постановке. Для этой цели успешно используются различные дискретные методы.

Наибольшее распространение среди численных методов решения краевых задач получил метод конечных элементов. Его достоинствами являются: сочетание физической наглядности методов строительной механики и строгости, присущей классическим разностным схемам; высокая алгоритмичіюсть, открывающая возможность эффективной реализации его на ЭВМ; возможность расчёта конструкций, содержащих как дискретные, так и континуальные элементы.

Исходя из этого, представляется целесообразным производить построение методики исследования деформирования рассматриваемой композитной конструкции на базе метода конечных элементов в варианте перемещений.

С точки зрения строительной механики рассматриваемая конструкция представляет собой тонкостенную классическую оболочку общего вида. Для адекватного моделирования её формирования целесообразно использовать следующие типы конечных элементов: - конечный элемент классической анизотропной пластины (моделирует плоские стенки конструкции на начальном участке); - конечный элемент классической анизотропной оболочки двойной кривизны (моделирует, фрагменты конструкции, обладающие естественной кривизной).

Для моделирования плоских стенок конструкции может быть использован известный элемент треугольной формы с неполной кубической аппроксимацией перемещений. Построению эффективной конечно-элементной аппроксимации анизотропной оболочки двойной кривизны посвящен следующий раздел.

Примем, что деформирование конструкции с достаточной степенью точности описывается с помощью гипотезы Кирхгофа-Лява. Запишем вектор деформаций для оболочки: т Б = { Є1 , Є2 , Є12 , Kj , K2 , К)2 }

Здесь Сі, Є2- мембранные деформации растяжения-сжатия, S\2 - деформация сдвига в срединной плоскости оболочки, Кі, К2, - параметры изменения кривизны, Ki2 - параметр кручения. Формулы для деформаций имеют вид: -зо 2 2 2 2 к, = - б w ІR ба + ди ІR da , 2 2 2 2 K2 = -6w/r6p + sina 6v / г бр - cosa 6w / Rr6a + u cosa / Rr , 2 2 2 к]2 = - б w / Rr6a6p + cosa 6w / r 6(3 + sina 6v / Rr6a - cosa sina v / r + + би I Rr6p ,

Рассмотрим четырехугольный конечный элемент с узлами в вершинах, образованный пересечением оболочки с двумя плоскостями, перпендикулярными оси вращения и с двумя плоскостями, проходящими через ось вращения. Таким образом, элемент имеет 4 узла и 20 степеней свободы, по 5 в каждом узле : u., v., w., и ., и , где и = sina v / г - dw І гбр - угол поворота нормали вокруг оси а, up = u / R - 6w I R6a - угол поворота нормали вокруг оси р. Определим вектор перемещений элемента: u = u + u , (2.2) 0 т где u = ( uQ, vQ, wQ ) - вектор перемещений элемента как твердого тела: uQ = (a cosp + a sinP) sina + (а3 cosp +а4 sinp) rQ cosa + a5 cosa, v0 = - (a sinp - a2 cosP) + (a3 sinP - a4 cosp) X cosa + a6 r , wQ = («1 cosp +a2 sinP) cosa - (a3 cosp + a4 sinP) (x + rQ sina) -- a sina , d T u = ( ud, vd, wd ) - вектор перемещений, вызванных деформацией оболочки: ud = а7 a + а8 Р + ag ap , 2 2 2 2 3 3 wd = а12 аР + я13 а + дг14 Р + а а Р + я16 ар + «17 а + а Р + з 3 + я19ар + а,0 ,

Подставляя выражения (2.2) в (2.1), легко проверить, что составляющие деформаций от жёстких перемещений элемента, соответствующих коэффициентам а\,..., 0 тождественно равны нулю.

Соотношение (2.2) может быть записано в матричном виде: и = Т(х,Р)а (2.3) где и = (u, v, w)T - вектор перемещений текущей точки, Т(х, (3) - матрица базисных функций, а = \а.\ і—, аю) Учитывая однозначную связь неопределённых констант аппроксимации с перемещениями узлов конечного элемента, можно выразить перемещения в любой точке элемента через узловые перемещения (поочерёдно подставляя в (2.2) координаты узловых точек и решая образуемую таким образом систему линейных уравнений относительно а;). В матричном виде эта зависимость имеет вид: u=Nq (2.4) где и = {u, v, w}T - вектор перемещений текущей точки, N = N (г, Р) - матрица базисных функций, q = {u,, v,, w,, их1 ир1,..., : и4, v4, w4, их4, ир4}т - вектор узловых перемещений элемента.

Конструкция технологической оправки для изготовления воздухозаборника

В соответствии с конструктивным оформлением оправки подразделяют на цельные, разборные и разрушаемые. Возможно применение и комбинированных оправок, включающие в себя элементы одноразового и многоразового использования.

Цельные оправки применяют в серийном производстве при формовании изделий, из которых оправку можно извлечь полностью (цилиндры, конусы, полусферы и т.п.). В этих случаях извлечение оправки из изделия не представляет принципиальных трудностей, если на её поверхность предварительно нанесено антиадгезионное покрытие. Для обеспечения демонтажа поверхность цилиндрических оправок выполняют с небольшим технологическим конусом (1:100, 1:200). Цельные оправки изготавливают из сталей и алюминиевых сплавов. Выбор материала оправки определяется размером изделий, их точностью и масштабом производства. Извлекают оправку вручную (если она небольшая). Либо с помощью специальных станков - кабестанов (в случае больших изделий).Разборные оправки используются при формовании изделий, из которых цельные оправки извлечь нельзя (цилиндрические оболочки с днищами, сферические оболочки с большими полюсными отверстиями). Для изготовления таких конструкций применяют металлические разборные оправки. Характерный пример такой оправки показан на рисунке 4.1.

Разборная оправка разделена на три части, соответствующие профилированным днищам и цилиндрической части оболочки; каждая из них разрезана по образующей на тринадцать секторов, один из которых плоский. Части оправки, из которых формируют днища, устанавливаются в посадочных местах вала, а затем после установки секторов цилиндрической части всю оправку закрепляют гайками. Для демонтажа оправки достаточно извлечь вал и плоские секторы в каждой части, после чего остальные секторы можно свободно удалить из отверждённой оболочки через полюсные отверстия.

Разборная оправка обеспечивает точность и жёсткость конструкции, является оправкой многоразового использования, сравнительно легко удаляется из готового изделия. Однако конструкция этой оправки сложная и процесс изготовления её дороже по сравнению с другими типами оправок. Разборные многоразовые оправки целесообразно использовать при изготовлении не менее 25 изделий диаметром от 500 до 1500 мм.

Разрушаемые оправки применяют в тех случаях, когда контур изделия замкнутый или близок к такому (сферические, овалоидньте, торовые оболочки с малыми полюсными отверстиями). Для их изготовления можно использовать такие материала, как гипс, эвтектические соли и легкоплавные металлы, песок, связанный раствором поливинилового спирта в воде, парафиновосковую смесь. Такие оправки получают методами литья или прессования в специальных пресс-формах, поверхность которых покрыта кремнийорганической или графитовой смазкой. Их недостаток заключается в том, что они дают усадку, которая часто бывает неравномерной, а это приводит к нарушению точности размеров и геометрической формы готовых изделий. Удаляются такие оправки механическим разрушением, вымыванием, растворением в соответствующих жидкостях при нормальной или повышенной температуре.

Наиболее широко на практике применяют песчано-полимерные оправки. Пример такой оправки приведён на рисунке 4.2. Оправка состоит из двух половинок, в одну из которых впрессована втулка с уплотнительным кольцом. Эти детали, а также штуцер являются элементами заправочного узла торового сосуда. Штуцер размещают во внутренней полости оправки и фиксируют в нужном положении с помощью разжимной цанги или винта. Конус служит для определения места расположения штуцера, раздвигания нитей и вытаскивания штуцера из оправки после окончания намотки.

Основными факторами, определяющими тип разрабатываемой оправки и способ её извлечения из готового изделия, являются следующие: - пространственная кривизна условной оси; - несоосность центров тяжестей торцов; - неправильность и непрерывная изменчивость формы поперечных сечений; - возможность условного выделения характерных зон; - значительные габариты изделия и отношение длины к габаритному размеру поперечного сечения.

При этом конструкция оправки для изготовления изделия методом намотки должна отвечать следующим требованиям: соответствовать геометрии и форме внутренней конфигурации изделия; обладать достаточной прочностью при сжимающих нагрузках; не прогибаться под собственной массой; не проскальзывать на валу; легко удаляться после отверждения изделия; иметь гладкую и ровную поверхность.

Похожие диссертации на Проектирование и разработка технологического процесса намотки сложнопрофильных конструкций типа воздухозаборника двигателя самолета