способ изготовления объемных реберных конструкций

Формула изобретения

Способ изготовления объемных реберных конструкций из композиционного материала, включающий намотку раскладчиком по спиральным и поперечной траекториям жгутов на вращающуюся оправку, отличающийся тем, что в одном направлении движения раскладчика по спиральным траекториям жгуты укладывают с шагом, большим, чем в обратном направлении движения раскладчика, а поперечные слои жгутов укладывают по линиям, проходящим на равном расстоянии от точек пересечения спиральных траекторий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении изделий из армированных пластиков, в частности хвостовых балок вертолетов.

Отличительная особенность изготовления изделий из полимерных композиционных материалов состоит в том, что материал и конструкция создаются одновременно. Эффективность применения волокнистых композиционных материалов в конструкции определяется не только правильностью выбора состава материала, но и технологией изготовления, которая определяет стабильность состава, структуры и упруго-прочностных характеристик материала.

Для получения требуемой ориентации волокнистого наполнителя в изделиях, имеющих форму тел вращения, применяется, как правило, метод намотки.

Известен способ изготовления оболочки, наматываемой из композиционного материала, усиленного волокнами (заявка Франции N 2584341 от 01.09.87, МКИ B 29 C 67/14).

Известен способ приготовления объемных реберных конструкций из заявки Великобритании N 1580962 от 10.12.80, МКИ B 29 C 13/00.

Известен способ изготовления конструкций из композиционных материалов, включающий намотку жгутов (нитей) раскладчиком станка по спиральным и кольцевым траекториям на вращающуюся оправку (см. Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов, под реакцией А.Л.Абибова, изд. "Машиностроение", Москва, 1971 г. стр. 82-83 прототип). Используя этот способ намотки, армирующий материал (жгуты) для формования ребер укладывают в пазы, выполненные в оправке, с помощью точечных раскладчиков, движущихся непосредственно над пазами. Требуемая жесткость конструкции обеспечивается комбинацией спиральных и кольцевых ребер, наматываемых совместно. При этом, кольцевые ребра пересекают спиральные в определенной зоне (обычно в непосредственной близости от поперечной линии, проходящей через точки пересечения спиральных ребер между собой). Такая намотка осуществляется либо с использованием специальных приспособлений для крутого разворота укладываемых жгутов на каждом кольцевом ребре, либо с использованием большого числа раскладчиков, при этом каждое кольцевое ребро наматывается с помощью отдельного раскладчика. В первом случае (при намотке одним раскладчиком) переход от одного кольцевого ребра к другому сопровождается резким искривлением траектории укладки жгутов в зоне перехода, что приводит к искажению картины равных треугольников жесткости, образуемых ребрами при их пересечении и, соответственно, к снижению равнопрочности конструкции.

Во втором случае (с использованием большого числа раскладчиков) существенно усложняется оборудование станка, связанное как с увеличением числа раскладчиков, так и с синхронизацией их работы, обеспечением равных параметров намотки каждого ребра.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, более конкретно: повышение технологичности изготовления реберных конструкций, качества изготовления, улучшения физико-механических характеристик изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления объемных реберных конструкций из композиционных материалов, включающем намотку раскладывающим устройством (раскладчиком) по спиральным и поперечной траекториям жгутов на вращающуюся оправку, в одном направлении движения раскладчика по спиральным траекториям жгуты укладывают с шагом, большим чем в обратном направлении движения раскладчика, а поперечные слои жгутов укладывают по линиям, проходящим вблизи точек пересечения спиральных траекторий. При разном шаге между спиральными витками с одной и другой стороны оправки (в одном направлении шаг каждого витка один и тот же) точки пересечения спиральных траекторий также образуют спиральную (слабоспиральную) траекторию.

Для практического осуществления поперечной намотки ребер по слабоспиральной траектории одним раскладчиком достаточно увеличить шаг между спиральными витками с одной стороны оправки настолько, чтобы число разворотов с этой стороны было меньше чем с другой стороны на 1,0 разворот.

На чертеже показана развертка цилиндра с намотанными ребрами по предложенному способу. Здесь показаны:

1 спиральные траектории с меньшим шагом витков,

2 спиральные траектории с большим шагом витков,

3 слабоспиральная траектория поперечной намотки,

ABC треугольник жесткости (фрагмент).

Использование предложенного технического решения позволит:

повысить технологичность изготовления объемных реберных конструкций (намотка одним раскладчиком без перезакрепления жгутов);

максимально реализовать равномерное распределение жгутов по толщине и длине ребер (за счет равномерного нарастания толщины по всей длине ребер и равного числа проходов раскладчика по траектории каждого ребра);

исключить искривления поперечных ребер, т.е. получить в конструкции треугольники равной жесткости в любом поперечном сечении объемной конструкции.