Подвесной шарнир поворотного сопла из композиционных материалов и способ его изготовления
SUSPENSION HINGE OF ROTARY NOZZLE MADE OF COMPOSITE MATERIALS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к упругим элементам конструкций для соединения пространственно подвижных звеньев, например поворотных сопел.
Известен упругий шарнир по пат. RU №123079, МПК F16C 7/00 (2006.01) на полезную модель, содержащий чередующиеся между собой слои эластомера и армирующие тарели, установленные между опорными элементами конструкции по месту применения шарнира.
Известен гибкий опорный шарнир по пат. RU №2540356, МПК F16C 7/00 (2006.01), также содержащий чередующиеся между собой слои эластомера и армирующие тарели, установленные между опорными элементами конструкции. В нем армирующие тарели выполнены из композиционного материала на основе углеродной ткани. Они в пакете со слоями эластомера обеспечивают устойчивость и необходимую сдвиговую прочность шарнира в целом.
Известен эластичный опорный шарнир по заявке RU №2011139332, МПК В64D 27/00 (2006.01), также состоящий из чередующихся жестких тарелей и эластичных слоев, обеспечивающих их сдвиговую подвижность. Изобретение же касается способа испытания эластичных опорных шарниров данного конструктивного оформления.
Из анализа рассмотренных патентных источников следует, что все шарниры поворотных сопел конструктивно представляют собой набор жестких тарелей, чередующихся со слоями эластомеров, которые суммарно обеспечивают необходимую для поворота сопла сдвиговую деформацию и требуют больших усилий для поворота сопла, а по принципу действия являются опорными.
Задачей предлагаемого изобретения является создание подвесного шарнира для соединения звеньев конструкций с обеспечением возможности относительного перемещения, принцип работы которого не связан со сдвиговыми деформациями материала, и способа его изготовления.
Существенными признаками конструкции подвесного шарнира в части исключения сдвиговых деформаций в материале при его работе являются:
- выполнение упругой части его из плетеных и намоточных нитяных слоев с плотным их размещением, сформированных вокруг элементов закрепления, расположенных в одной или разных плоскостях;
- выполнение самих элементов закрепления с включением в их конструкцию силовых колец с перегибом вокруг них тех же нитей упругой части.
Существенными признаками способа изготовления подвесного шарнира являются:
- ведение предварительного изготовления конструктивно-технологического каркаса из, например, плетеного рукава с помещенными в него по ширине металлическими кольцами с соединением их концов, например, сваркой и концов рукава, например, склейкой с прошивкой;
- ведение обмотки полученного каркаса расчетным количеством нити с последующей прошивкой упругой части и пропиткой всего шарнира силиконом.
Предлагаемые конструкция подвесного шарнира и способ его изготовления поясняются чертежами.
На фиг. 1 и 2 представлена конструкция подвесного шарнира с расположением элементов закрепления в одной или разных плоскостях; на фиг. 3 и 4 - схемы формирования и прошивки упругой части шарнира соответственно; на фиг. 5 - схема применения шарнира в условиях поворотного сопла.
Подвесной шарнир (фиг. 1, 2) содержит упругую часть 1 с элементами закрепления 2 и 3. В нем упругая часть выполнена из плетеных 4 и намоточных 5 нитяных слоев с плотным их размещением.
Плетеные и намоточные нитяные слои сформированы вокруг расположенных в одной или разных параллельных (фиг. 2) плоскостях элементов закрепления 2 и 3 и в их зоне, входящие в их состав, а их расположение придает шарниру плоскую или слабоконическую форму.
Сами же элементы закрепления выполнены с включением в их конструкцию силовых колец 6 и 7 круглого или другого профиля сечения, например ромбического с перегибом вокруг них тех же нитей упругой части.
Способ изготовления подвесного шарнира заключается в выполнении последовательно проводимых сборочных и намоточных операций: вначале при его осуществлении предварительно изготавливают конструктивно-технологический каркас шарнира из, например, плетеного рукава с помещенными в него по ширине металлическими кольцами (при этом нити рукава должны быть натянуты), соединяют концы колец, например, сваркой, и рукава, например, склейкой с прошивкой.
Располагают и закрепляют кольца с раздвижением их плоскостей в соответствии с конструкцией шарнира и технологическими требованиями, учитывающими последующее изменение положения обмоточных нитей при формировании элементов закрепления.
После этого производят обмотку полученного каркаса расчетными количеством и углами армирования нитей - слои 5 на фиг. 3, прошивку упругой части в кольцевом направлении прошивной нитью 8 и пропитку всего шарнира силиконом.
В условиях применения (фиг. 5) подвесной шарнир устанавливается с закреплением на подвижной 9 и неподвижной 10 частях конструкции прижимными кольцами 11 и 12, например в составе поворотного сопла, и обеспечивает пространственный поворот подвижной части по принципу сферического соединения.
Данное предлагаемое изобретение технически проработано для возможности применения в условиях работы поворотного сопла.