Узел заделки силовой оболочки
POWER SHELL TERMINATION UNIT

Изобретение относится к устройствам соединения, а именно к заделкам тканых силовых оболочек, рукавов, шлангов, канатов и т.п.
Из уровня техники известны устройства заделки силовой оболочки по авторскому свидетельству SU 1093867 А от 23.05.1984 г., авторскому свидетельству SU 1569505 А1 от 07.06.1990 г. содержащие штуцер с наружным конусом, сопряженную с ним эластичную втулку, упругое кольцо, накидной стакан.
Данные устройства, основанные на использовании эластичной (растяжимой - резиновой) конической втулки, в ряде разработанных Институтом ответственных Изделий и на протяжении нескольких десятилетий обеспечивают необходимую прочность и надежность действия в отношении входившим в состав Изделий капроновых силовых оболочек.
Прототипом заявляемого технического решения является конструкция по авторскому свидетельству SU 1093867 А от 23.05.1984 г., в которой узел заделки силовой оболочки содержит собственно силовую оболочку с упругим кольцом ее обратного отгиба, штуцер с наружным конусом, сопряженную с конусом штуцера кольцевую втулку из эластичного материала и накидной стакан.
В настоящее время идет освоение новых материалов и изделий из них, экстремально высокой прочности - углепластиков, кевларовых нитей, сверхвысокомолекулярного полиэтилена и пр. Потребовалось увеличение силовых возможностей, соответственно, и узлов заделки силовых оболочек.
Недостатком известной конструкции узла заделки силовой оболочки является пониженная по отношению к современным требованиям прочность узла заделки при импульсной, экстремальной, повышенной нагрузке.
В известных конструкциях для изготовления эластичной втулки используется морозостойкая, наиболее твердая резина, которая при экстремально повышенных, импульсных нагрузках, деформируется, сминается до стадии текучести через зазоры, выходит за пределы накидного стакана, ввиду чего заделываемые нити или участки оболочки проскальзывают в заделке, а это позволяет использовать только 50…60% фактической прочности материала заделанной силовой оболочки.
Использование других, менее текучих, чем резина однородных материалов для изготовления эластичной втулки, таких как полиэтилен, капрон и пр. не привело к положительному результату.
Техническая проблема заключалась в создании заделки силовой оболочки, лишенной вышеуказанных недостатков.
Выбор авторами за основу указанной конструкции прототипа объясняется способностью втулки под нагрузкой одновременно скользить по наружному конусу штуцера, растягиваться при этом по диаметру, прижимая нити оболочки к внутреннему диаметру накидного стакана и это без относительного сдвига оболочки в зоне защемления. Дополнительно было необходимо обеспечить удержание эластичной втулки, не позволить ей выходить за пределы накидного стакана при экстремальных, повышенных, импульсных нагрузках.
Технические результаты, обеспечиваемые предполагаемым изобретением:
- повышение прочности заделки силовой оболочки при экстремальных, повышенных, импульсных нагрузках до прочности максимально близкой к нормативной прочности материала оболочки, по меньшей мере, на уровне нормативной прочности, экспериментально подтвержденной и заявляемой производителем.
В заявляемой авторами новой конструкции заделки силовой оболочки, технические результаты обеспечиваются за счет применения кольцевой втулки, выполненной составной из цилиндрических по наружной поверхности сегментов из алюминиевого сплава, выполненных с наружной канавкой и стяжным резиновым кольцом, образующих внутреннюю часть втулки с внутренним конусом с продольной опорой на конус штуцера и обрезиненных с наружной поверхности кольцевой втулки слоем резины толщиной 0,03 диаметра кольцевой втулки, заходящей в пазы упомянутых сегментов, образуя единую втулку, способную растягиваться и увеличивать свой диаметр.
Устройство конструкции заделки силовой оболочки иллюстрируют чертежи и фотографии:
Фиг. 1 - чертеж конструкции заделки силовой оболочки.
Фиг. 2 - чертеж конструкции кольцевой втулки (вид сбоку).
Фиг. 3 - чертеж конструкции кольцевой втулки (вид спереди).
Фиг. 4 - фотография кольцевой втулки.
Фиг. 5 - фотография проведения статических испытаний растяжения оболочки в начальный период.
Фиг. 6 - фотография результата проведенных статических испытаний растяжения оболочки.
Конструкция заделки силовой оболочки, (см. Фиг. 1) содержит силовую оболочку 1 в виде тканого рукава, кольцо 2 обратного загиба оболочки, выполненное в виде шнура свободной намотки в несколько слоев, штуцер 3 с наружным конусом, кольцевую втулку 4 и накидной стакан 5 с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью с фиксатором.
Конструкция кольцевой втулки 4 представлена на Фиг. 2 и Фиг. 3 и состоит из сегментов 6 выполненных из алюминиевого сплава, обрезиненных (в нашем случае 0,03 диаметра втулки) слоем резины 7, которая занимает ее периферийное пространство 8 и межсегментные промежутки 9. Металлические сегменты 6, до постановки их в пресс-форму обрезинивания, скреплены, например, стяжным резиновым кольцом 10 в наружной канавке 11 металлических сегментов 6.
Фиксация накидного стакана 5 (см. Фиг. 1) на штуцере 3 осуществляется с помощью разрезного, пружинного кольца 12, входящего в специальную канавку 13 на штуцере 3.
На Фиг. 5 изображен процесс подготовки испытаний силовой оболочки на разрывной машине Р-20. Зафиксирована длина изделия при отсутствии продольной, статической нагрузки.
На Фиг. 6 изображен процесс разрыва силовой оболочки при нагрузке 7500 кг. Разрыв произошел за пределами узла заделки силовой оболочки при удлинении оболочки на 26%.
Работа узла заделки силовой оболочки заключается в следующем: под действием динамической, импульсной, продольной нагрузки воздействующей на кольцо обратного загиба силовой оболочки, которое, в свою очередь, заставляет кольцевую втулку своим внутренним, металлическим конусом скользить по наружному, металлическому конусу штуцера надвигаясь, увеличиваясь в своем диаметре и все сильнее прижимая нити оболочки к внутренней поверхности накидного стакана.
По мере увеличения нагрузки увеличивается и сила прижима нитей оболочки к внутреннему диаметру накидного стакана, при этом, наружный слой резины внедряется в нити оболочки, не пережимая их, а металлическая основа кольцевой втулки не позволяет выход кольцевой втулки за пределы накидного стакана, что характеризует узел заделки силовой оболочки как самозатягивающийся.
Данная конструкция заделки силовой оболочки позволяет использовать 100% прочности самой оболочки, что подтвердили проведенные испытания (см. Фиг. 5 и Фиг. 6) на оболочке в виде тканого рукава с заявленной прочностью производителя тканого рукава 7500 кг.
После проведения испытаний и разборки приспособления растяжения, изменения размеров деталей заделки нет, а также нет видимых их повреждений, что говорит о возможности многократного использования деталей заделки в дальнейшем.