SU1761898A2 - Ring frame support from composite material - Google Patents

Abstract

Использование: в строительной технике , а именно при изготовлении силовых деталей и узлов. Техническа  сущность: опорный шпангоуте кольцевыми выступами образован чередующимис  сло ми непрерывных волокон спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов. В днище шпангоута и его кольцевых выступах размещены волокна кольцевой намотки. Шпангоут выполнен со скрепленными между собой в кольцевой плоскости кольцевыми заплечиками, которые охватывают слои кольцевой намотки в днище шпангоута. 5 ил.Usage: in construction equipment, namely in the manufacture of power parts and assemblies. Technical essence: the support frame with annular protrusions is formed by alternating layers of continuous fibers of spiral winding, made in the form of annular tapered sleeves. In the bottom of the frame and its annular protrusions fibers of the annular winding are placed. The frame is made with annular shoulders fastened together in an annular plane, which cover the layers of annular winding in the bottom of the frame. 5 il.

Description

Изобретение относитс  к строительной технике, в частности к отрасли промышленности , св занной с изготовлением силовых деталей и узлов из композиционных материалов методом намотки, и  вл етс  усовершенствованием известного опорного шпангоута из композиционного материала с кольцевыми выступами.The invention relates to construction equipment, in particular, to the industry associated with the manufacture of power parts and assemblies from composite materials by the winding method, and is an improvement of the known support frame made of composite material with annular projections.

Известный шпангоут образован чередующимис  сло ми непрерывных волокон спиральной и кольцевой намотки, причем слои спиральной намотки выполнены в виде кольцевых сплющенных корытообразных рукавов и в кольцевых выступах.The known frame is formed by alternating layers of continuous fibers of the spiral and ring winding, and the layers of the spiral winding are made in the form of annular flattened trough-shaped sleeves and in the annular projections.

Недостатком известной конструкции  вл етс  ее ограниченна  прочность и надежность . Повышение прочности, а следовательно , и надежности шпангоута должно с неизбежностью привести к общему увеличению слоев сплющенных рукавов, дать ненужное утолщение днища и балластное увеличение толщины стенок по всей их высоте . Кроме того, шпангоут коробчатой конструкции с отдельно сто щими боковыми стенками требует об зательного подкреплени  этих стенок путем введени  дополнительных элементов.A disadvantage of the known construction is its limited strength and reliability. Increasing the strength and, consequently, the reliability of the frame should inevitably lead to a general increase in the layers of flattened sleeves, give an unnecessary thickening of the bottom and a ballast increase in wall thickness along their entire height. In addition, the frame of the box structure with separately standing side walls requires the necessary reinforcement of these walls by introducing additional elements.

Целью изобретени   вл етс  повышение прочности конструкции при сохранении массы.The aim of the invention is to increase the structural strength while maintaining mass.

Это достигаетс  тем, что в опорном шпангоуте из композиционного материала кольцевые сплющенные рукава спиральной намотки совмещены в плоскости симметрии сечени  шпангоута с охватом по наружной поверхности слоев кольцевой намотки днищ.This is achieved by the fact that in the supporting frame of a composite material the annular tapered sleeves of the spiral winding are aligned in the plane of symmetry of the section of the frame with coverage of the bottom winding layers on the outer surface of the layers.

На фиг. 1 изображен общий вид опорного шпангоута; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент шпангоута в аксонометрической проекции; на фиг, 4 - оправка дл  намотки шпангоута в исходном состо нии; на фиг. 5 - оправка в сомкнутом состо нии .FIG. 1 shows a general view of the support frame; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 - fragment of the frame in axonometric projection; Fig. 4 shows a mandrel for winding a frame in the initial state; in fig. 5 - mandrel in the closed state.

сл Сsl C

ч оh about

00 |Ю 0000 | S 00

юYu

Опорный шпангоут 1 из композиционного материала с кольцевыми выступами 2 образован чередующимис  сло ми 3 непрерывных волокон 4 спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов. В днищах 5 и кольцевых выступах 2 шпангоута 1 размещена кольцева  намотка 6. Шпангоут 1 снабжен выполненными на боковинах кольцевых сплющенных рукавов спиральной намотки кольцевыми заплечиками 7, которые охватывают слои кольцевой намотки 6 в днищах 5. Заплечики 7 скреплены между собой по кольцу в общей плоскости шпангоута.The support frame 1 of a composite material with annular protrusions 2 is formed by alternating layers 3 of continuous fibers 4 of spiral winding, made in the form of annular tapered sleeves. In the bottoms 5 and the annular protrusions 2 of the frame 1 is placed ring winding 6. The frame 1 is provided with circular winding 7 which are covered on the sides of the annular tapered sleeves of spiral winding, which cover the layers of ring winding 6 in the bottom 5. The shoulders 7 are fastened together in a ring in the common plane of the groove .

Изготавливаетс  опорный шпангоут следующим образом.The support frame is made as follows.

Оправку, содержащую вал 8 и установленные на него кольца 9 большего диаметра и кольцо 10 меньшего диаметра, устанавливают в намоточном станке. Кольца 9 и 10 фиксируют на валу 8 при помощи болтов 11 в последовательности: одно кольцо меньшего диаметра 10 между двух колец большего диаметра 9. Кольца 9 имеют на одной из своих торцовых поверхностей кольцевые выточки 12, а кольцо 10 на своей образующей поверхности выполнено с пр моугольным кольцевым пазом 13 (фиг. 4).The mandrel containing the shaft 8 and the rings 9 of a larger diameter installed on it and the ring 10 of a smaller diameter are installed in the winding machine. Rings 9 and 10 are fixed on the shaft 8 with bolts 11 in sequence: one ring of smaller diameter 10 between two rings of a larger diameter 9. The rings 9 have annular recesses 12 on one of their end surfaces, and ring 10 on their generator surface is made with a square groove 13 (Fig. 4).

Армирующий материал в виде сплющенного рукава, пропитанный св зующим составом, содержащий непрерывные волокна 4 спиральной намотки и волокна кольцевой намотки 6, наматывают на кольца 9 и 10. Одна часть волокон кольцевой намотки 6 расположена по кра м сплющенного рукава и фиксирует его в кольцевых выточках 12 колец 9, а друга  часть волокон кольцевой намотки 6 расположена посередине сплющенного рукава и ут гивает срединную его часть в кольцевой паз 13 кольца 10 меньшего диаметра. Части сплющенного рукава, зафиксированные в кольцевых выточках 12, образуют кольцевые выступы 2 шпангоута, а часть сплющенного рукава, ут нута  в кольцевой паз 13, образует днище 5 шпангоута . Наматыва  расчетное количество чередующихс  слоев 3 непрерывных волоконA reinforcing material in the form of a flattened sleeve, impregnated with a binder composition containing continuous spiral winding fibers 4 and fibers of a circular winding 6, is wound onto rings 9 and 10. One part of the fibers of the circular winding 6 is located along the edges of the flattened sleeve and fixes it in circular dimples 12 rings 9, and the other part of the fibers of the annular winding 6 is located in the middle of the flattened sleeve and tightens its middle part in the annular groove 13 of the ring 10 of smaller diameter. Parts of the tapered sleeve, fixed in annular recesses 12, form annular protrusions 2 of the frame, and part of the flattened sleeve that fits in the annular groove 13 forms the bottom of the frame 5. Winding the estimated number of alternating layers of 3 continuous fibers

4 спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов, получают заготовку шпангоута. В качестве материала непрерывных волокон 4 спиральной намотки и волокон кольцевой намотки 6 используют высокомодульные волокна (углеволокно, органоволокно и т.д.). В качестве св зующего состава используют эпоксидное св зующее .4 spiral winding, made in the form of annular tapered sleeves, get the workpiece frame. As the material of the continuous fibers 4 of the spiral winding and the fibers of the ring winding 6, high-modulus fibers (carbon fiber, organic fiber, etc.) are used. Epoxy binder is used as the binder composition.

Затем приступают к деформированию заготовки с целью получени  шпангоута. Дл  этого освобождают болты 11, фиксирующие кольца 9 относительно вала 1, и сдвигают их вдоль горизонтальной оси валаThen proceed to the deformation of the workpiece in order to obtain the frame. To do this, release the bolts 11, the locking rings 9 relative to the shaft 1, and shift them along the horizontal axis of the shaft

навстречу друг другу до соприкосновени . После окончани  сдвижки кольца 9 вновь фиксируют с помощью болтов 11. В результате деформировани  заготовки (методом сдвижки колец 9) части 14 (фиг.5) слоевtowards each other before touching. After the end of the shift, the rings 9 are again fixed with the help of the bolts 11. As a result of the workpiece deforming (using the shift of the rings 9) parts 14 (Fig. 5) of the layers

сплющенных рукавов, расположенные по торцевым поверхност м колец 9, соприкасаютс , скрепл ютс  за счет клеевого соединени  друг с другом и образуют пару кольцевых заплечиков 7, охватывающихtapered sleeves located on the end surfaces of the rings 9 are in contact, fastened by adhesive bonding to each other and form a pair of ring shoulders 7, covering

слои кольцевой намотки 6 в днищах 5.layers of the coil 6 in the bottom 5.

Далее провод т полимеризацию заготовки , механическую обработку торцев шпангоута, демонтаж оправки и извлечение готового шпангоута.Next, the polymerization of the workpiece, the machining of the ends of the frame, the dismantling of the mandrel and the extraction of the finished frame are carried out.

Наличие кольцевых заплечиков позволит предотвратить разрушение шпангоуте при нагружении его сосредоточенными силами из его плоскости,The presence of ring shoulders will prevent the destruction of the frame when loaded with concentrated forces from its plane,

Примен   данное техническое решеApply this technical solution

ние, можно повысить прочность, а следова тельно, и надежность шпангоута, не увеличива  его массы.can increase durability and, consequently, the reliability of the frame without increasing its mass.

Claims (1)

Формула изобретени  Опорный шпангоут из композиционноInvention Formulation Composite Frame го материала по авт.св. Ms 1318760, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышена прочности при сохранении массы, кольце вые сплющенные рукава спиральной намот ки совмещены в плоскости симметртgo material avh.St. Ms 1318760, about tl and due to the fact that, in order to increase strength while maintaining mass, the ring flattened sleeves of the spiral winding are aligned in the plane of symmetry сечени  шпангоута с охватом по наружное поверхности слоев кольцевой намотк днищ.the section of the frame with coverage on the outer surface of the layers of the annular winding of the bottoms. // ss fU 2fU 2 1U31U3