УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО ПЛЕТЕНИЯ СЛОЖНОАРМИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к устройствам для изготовления плетеных изделий из полимерных композиционных материалов, и может быть использована для получения изделий сложной формы для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики.
Из уровня техники известна оплеточная машина для оплетки протяженных изделий пряжей или металлической проволокой, состоящая из взаимосвязанных оплеточного и тянущего станков. На оплеточном станке смонтирована плита, на которой в подшипниковых узлах закреплены крылатки, в пазы которых вставлены держатели с сухариками и катушками с проволокой или пряжей, и система роликов. Машина содержит диск для раскладки оплетки перед сплетением изделия и двигатели постоянного тока с тиристорными регуляторами. Плита имеет два синусоидальных замкнутых паза, по которым скользят плоские направляющие сухариков и два загрузочных паза (Патент РФ №2235814, D04C 3/12, D04C 3/22, 2002 г.).
Достигаемый устройством технический результат заключается в повышении возможностей оплетения полиэтиленовых труб с наружным диаметром от 150 мм и повышение качества оплетки.
К недостаткам известного из уровня техники устройства, следует отнести его невысокие технологические возможности. Оплеточная машина не позволяет получать сложноармированные изделия из полимерных композиционных материалов.
Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути является устройство для трехмерного плетения сложноармированных изделий, программно организованном из пространственно расположенных и взаимосвязанных друг с другом, оплеточного и тянущего узлов, преформы со средством ее крепления на тянущем устройстве, плетельной головки с веретанами, модуля смежных крылаток, а также двигателей постоянного тока с тиристорными регуляторами, согласно полезной модели, средство крепления преформы выполнено с возможностью вращения относительно продольной оси преформы (решение о выдаче патента на полезную модель от 05.10.2012 г. по заявке №2012142496/12(068354).
Достигаемый устройством технический результат заключается в обеспечении возможности трехмерного плетения сложноармированных изделий с одинарной и двойной кривизной поверхности. Выполнение этой задачи обеспечивается конструкцией устройства для трехмерного плетения сложноармированных изделий, в котором средство крепления преформы имеет дополнительную возможность вращательного движения относительно продольной оси преформы. При этом нити основы и нити утка образуют в объеме плетеного изделия сложную трехмерную схему армирования с различными заданными углами взаимного расположения.
К недостаткам известного из уровня техники устройства для трехмерного плетения, следует отнести его невысокие технологические возможности. Устройство не позволяет производить процесс двунаправленного плетения преформ из полимерных композиционных материалов.
Техническая задача состоит в обеспечении возможности двунаправленного трехмерного плетения сложноармированных изделий с одинарной и двойной кривизной поверхности. Выполнение этой задачи обеспечивается конструкцией устройства для трехмерного плетения сложноармированных изделий, которое снабжено двумя обводными кольцами, установленными в зоне действия плетельной головки. При этом нити, участвующие в процессе плетения, проходят между двумя кольцами для обеспечения равномерной укладки при перемещении преформы в прямом и обратном направлении. Применение заявляемой конструкции позволяет расширить технологические возможности устройства для трехмерного плетения за счет обеспечения возможности двунаправленного трехмерного плетения сложноармированных изделий из полимерных композиционных материалов.
Для достижения поставленного технического результата устройство для трехмерного плетения сложноармированных изделий, программно организованное из пространственно расположенных и взаимосвязанных друг с другом, оплеточного и тянущего узлов, преформы со средством ее крепления на тянущем устройстве, выполненной с возможностью вращения относительно продольной оси преформы, плетельной головки с веретанами, модуля смежных крылаток и двигателей постоянного тока с тиристорными регуляторами, согласно полезной модели, снабжено двумя обводными кольцами, расположенными с зазором между собой и пространственно удаленными на технологически регламентированном расстоянии от плетельной головки, функционально обеспечивающими равномерную укладку нитей на преформе, таким образом, что нити в процессе плетения проходят в упомянутый зазор.
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где:
- на фиг. 1 схематично представлено устройство для трехмерного плетения (прямой ход);
- на фиг. 2 схема устройства для трехмерного плетения (обратный ход);
- на фиг. 3 - схема устройства для трехмерного плетения (вид справа).
Устройство для трехмерного плетения сложноармированных изделий из полимерных композиционных материалов включает оправку 1, стойку 2 с тянущим устройством 3, направляющие 4, плетельную головку 5 с веретенами 6, модуль 7 смежных крылаток 8 с пазами 9, средство крепления 10 преформы 11, двигатели постоянного тока 12 с тиристорными регуляторами (не показаны), обводные кольца 13 и 14, стойки крепления 15 и кронштейн 16.
Оплеточный узел включает плетельную головку 5 с веретенами 6, модуль 7 смежных крылаток 8 с пазами 9. Тянущий узел включает оправку 1, стойку 2 с тянущим устройством 3, направляющие 4, средство крепления 10 преформы 11 и двигатели постоянного тока 12.
Устройство для трехмерного плетения сложноармированных изделий работает следующим образом.
Материал плетеной заготовки выкладываются на оправку 1, которая закрепляется в стойке 2 с одной стороны. Подача оправки 1 в область плетения осуществляется тянущим устройством 3 за счет перемещения стойки 2 по направляющим 4. Плетельная головка 5 в процессе работы перемещает веретена 6 по заданным траекториям. Устройство для трехмерного плетения включает в себя модуль 7 из нескольких расположенных в одной плоскости и смежных друг с другом крылаток 8, на периферии которых имеются специальные пазы 9 для установки веретен 6. В процессе работы устройства каждое из установленных на ней веретен 6 перемещается под действием смежной крылатки 8, в пазу 9 которой оно расположено. После перемещения на определенный угол веретено 6 переходит в другой паз 9 смежной крылатки 8 и с этой смежной крылаткой 8 также совершает часть оборота, затем оно перемещается на следующую смежную крылатку 8. Переход веретена 6 с крылатки 8 на крылатку 8 происходит в тот момент, когда пазы 9 смежных крылаток 8 при вращении совпадают.
В заявленном устройстве для трехмерного плетения средство крепления 10 преформы 11 имеет возможность вращательного движения относительно продольной оси преформы 11 за счет дополнительно установленного двигателя постоянного тока 12 с тиристорным регулятором (не показан). Тиристорный регулятор предназначен для плавного изменения скорости вращения преформы 11. Вращение преформы 11 в процессе плетения позволяет смещать нити основы относительно нитей утка на заданный угол, получая тем самым сложную схему трехмерного армирования изделия.
При перемещении стойки 2 по направляющим 4 осуществляется отвод преформы 11 из зоны плетения. При этом преформа 11 может перемещаться в прямом и обратном направлениях. Для обеспечения равномерной укладки нитей на преформе на плетельной головки 5 установлены два обводных кольца 13 и 14. Обводное кольцо 13 крепится стойками крепления 15 к плетельной головке 5. Обводное кольцо 14 установлено на кронштейне 16. Обводные кольца 13 и 14 установлены таким образом, что нити в процессе плетения проходят в зазор между обводными кольцами 13 и 14, обеспечивая равномерную укладку на преформе при ее перемещении в прямом (Фиг. 1) и обратном направлении (Фиг. 2). При перемещении преформы 11 в прямом направлении нити проходят через зазор между обводными кольцами 13 и 14, вращаются совместно с плетельной головкой 5, и в процессе плетения обегают и касаются поверхностей обоих обводных колец. При перемещении преформы 11 в обратном направлении нити проходят через зазор между обводными кольцами 13 и 14, вращаются совместно с плетельной головкой 5, и в процессе плетения обегают и касаются поверхности обводного кольца 13.
Существует отдельный класс изделий, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности, для которых обычные способы трехмерного плетения не позволяют получить однородную или требуемую структуру изделия ввиду сложной поверхности и связанного с этим искривления траектории нитей при плетении. Возможность программного и согласованного с вращением плетельной головки возвратно-поступательного и вращательного движения преформы 11 позволяет осуществлять трехмерное плетение сложноармированных изделий с одинарной и двойной кривизной поверхности.
Поверхности одинарной и двойной кривизны наиболее часто встречаются у изделий из композиционных материалов, применяющихся в авиационной и ракетно-космической технике. Трехмерное плетение таких изделий представляет собой весьма трудоемкий процесс. Предлагаемая полезная модель позволяет осуществить двунаправленное трехмерное плетение качественных изделий сложной формы, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности, из полимерных композиционных материалов.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - обеспечение возможности двунаправленного трехмерного плетения сложноармированных изделий из полимерных композиционных материалов, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности.
Анализ заявленной полезной модели на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата -обеспечения возможности двунаправленного трехмерного плетения сложноармированных изделий из полимерных композиционных материалов, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для двунаправленного трехмерного плетения сложноармированных изделий из полимерных композиционных материалов, и может быть использован для получения изделий сложной формы, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности, для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики.
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.