ОПРАВКА ДЛЯ НАМОТКИ ТРУБ И СПОСОБ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ
TUBE WINDING MANDREL AND METHOD OF ITS APPLICATION

Оправка для намотки труб и способ ее применения. Изобретение относится к изготовлению оправок для производства трубчатых изделий, в частности композиционных армированных труб на основе термореактивных связующих и волокнистых наполнителей, и может быть использовано для изготовления труб, получаемых как способом непрерывной намотки, так и способом периодической намотки.
Известна оправка для непрерывной намотки труб, содержащая вал и секторные планки, скрепленные кольцами в блоки (RU 2296050 C1, В29С 53/82, опубл. 2007.03.27).
Оправка содержит секторные планки, объединенные в блоки, которые образуют ее рабочую часть (поверхность для намотки). При вращении оправки с помощью вала блоки посредством кулачков копира перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси вращения. Недостатком оправки является наличие вала, значительная материалоемкость, высокая трудоемкость ее изготовления и необходимость высокой точности обработки секторных планок и колец.
Значительная трудоемкость объясняется сложной геометрией секторных планок, а необходимость изготовления с высокой точностью колец, посадочных мест и элементов крепления вызвана требованиями к точному соединению (скреплению) нескольких секторных планок в блок. Избыточный вес рабочей части оправки определяется необходимой прочностью скрепления секторных планок кольцами и обеспечением жесткости конструкции. Наличие вала со шпонкой приводит к появлению дополнительных сил трения, возникающих при возвратно-поступательном движении блоков, и преждевременному износу оправки. Кроме этого, указанная оправка обладает малой производительностью, сложной конструкцией и малой надежностью.
Данная оправка является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.
Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции, повышении надежности оправки, снижении ее веса, уменьшении материалоемкости и снижении энергозатрат на изготовление трубы.
Технический результат достигается за счет того, что в оправке для намотки труб (далее оправке), содержащей расположенные симметрично относительно оси ее вращения жестко соединенные в блоки секторные планки, секторные планки соединены в блок одним или большим количеством витых элементов.
На фиг.1 показан общий вид оправки, фронтальный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг 1. Оправка содержит расположенные симметрично относительно ее оси вращения секторные планки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и витые элементы 10, 11, 12, посредством которых каждые три секторные планки соединены в блок (группу).
Витой элемент 10 жестко соединяет в один блок секторные планки 1, 4 и 7. Витой элемент 11 жестко соединяет в один блок секторные планки 2, 5 и 8, а витой элемент 12 - соответственно секторные планки 3, 6 и 9.
l - шаг навивки витых элементов 10, 11, 12, m - расстояние между витыми элементами 10 и 11, 11 и 12, 12 и 10.
Оправка при непрерывном способе намотки трубы работает следующим образом.
Приводом вращательного движения (не показан) блоки (группы секторных планок) приводятся во вращение.
Одновременно привод возвратно-поступательного движения (не показан) приводит в движение блоки и заставляет их совершать возвратно-поступательное перемещение параллельно оси вращения оправки.
Труба, формируемая путем нанесения на оправку волокнистого материала со связующим, непрерывно перемещается к консольному концу оправки.
Расположение витых элементов по всей длине секторных планок значительно увеличивает жесткость оправки.
Количество секторных планок в разных блоках одной оправки может быть неодинаковым.
Возможны следующие варианты исполнения оправок.
1. Оправки, в которых витой элемент выполнен с поперечным сечением в форме тавра, или двутавра, или круга, или многоугольника, или пластины как сплошного, так и трубчатого сечения. Данная конструкция оправки позволяет снизить вес, обеспечить необходимую жесткость консольной конструкции и увеличить сопротивление моменту скручивания оправки вдоль оси вращения.
2. Оправки, в которых секторные планки выполнены с нулевым зазором по отношению друг к другу, что позволяет применять их при способе периодической намотки трубы.
3. Оправки, в которых витой элемент выполнен одного шага навивки. Такие оправки отличаются низкой трудоемкостью изготовления.
4. Оправки, в которых витой элемент выполнен переменного шага навивки для обеспечения сопротивления различным распределенным (вдоль оси оправки) нагрузкам.
5. Оправки, в которых витой элемент выполнен шагом навивки, равномерно увеличивающимся в сторону схода трубы с оправки. Такая конструкция оправки учитывает неравномерность изгибающих усилий, действующих на оправку по ее длине.
6. Оправки, в которых витой элемент выполнен одного радиуса навивки. Изготовление оправки с витыми элементами одного радиуса навивки характерно при использовании витых элементов с одним направлением навивки или по часовой стрелке, или против часовой стрелки в зависимости от требуемого направления вращения оправки.
7. Оправки, в которых витой элемент выполнен переменного радиуса навивки. Это позволяет обеспечить необходимую конусность навивки. Такая конструкция оправки, в которой витой элемент выполнен радиусом навивки, равномерно уменьшающимся в сторону схода трубы с оправки, улучшает сход готовой трубы.
8. Оправки, в которых витые элементы выполнены одного радиуса и одного направления навивки. Применяются при незначительных, возникающих в процессе намотки изгибающих усилиях и внешних распределенных нагрузках, действующих в направлении, перпендикулярном оси вращения оправки.
9. Оправки, в которых витые элементы выполнены разными радиусами и направлениями навивки, одинаково хорошо сопротивляются скручивающим (крутящим) моментам обоих направлений вращения и значительным внешним распределенным нагрузкам.
Оправки, которые содержат равное количество витых элементов, выполненных разными радиусами навивки, оптимальны по весогабаритным характеристикам.
Способ применения оправки, включающий намотку материала на оправку, заключается в том, что намотку материала осуществляют на оправку по любому из рассмотренных выше исполнений.
Предлагаемые технические решения обладают новизной, промышленно применимы, явным образом из уровня техники для среднего специалиста не следуют.