Гибкий усиленный рукав с комбинированным силовым каркасом

 

Использование: в области гидравлики, в частности в производстве усиленных резиновых рукавов. Сущность: первый, начиная от внутренней камеры, силовой слой выполнен из повторяющихся групп равномерно расположенных разнопрочных нитеобразных материалов с общей прочностью не менее чем в 1,36 раза превышающей произведение допустимой величины разрывного давления, приходящегося на этот силовой слой, и квадрата величины его диаметра под нагрузкой, а последующие силовые слои выполнены из нитеобразных материалов, общая прочность которых не превышает общую прочность предыдущего силового слоя. 6 ил.

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий и может быть использовано при изготовлении гибких трубчатых изделий, например, усиленных резиновых рукавов для передачи под давлением жидкостей и газов.

Задачей изобретения является уменьшение материалоемкости и трудоемкости напорных рукавов.

Известен рукав для тормозных систем автомобилей по а.с. N 1809228, кл. F 16 L 11/08, 1992, у которого первый, начиная от камеры, силовой слой выполнен из набора нитеобразных материалов с различными прочностными свойствами и стоимостью, при этом их относительное удлинение при рабочих нагрузках не превышает 0,424 отношения допустимой удельной объемной деформации рукава к квадрату величины диаметра этого силового слоя. Эта конструкция имеет меньшее объемное расширение при рабочих нагрузках, но не является оптимальной для напорных трубопроводов.

Армированный рукав по патенту Англии N 2.165.331 А, кл. F 16 L 11/08, 1986, имеет силовые слои из нитей "Кевлар" с прочностью 12-25 гр/денье и нитей "Дакрон" с прочностью 7-11 гр/денье, расположенных одна через одну. Однако в этой конструкции не решен вопрос оптимального соотношения количеств разнопрочных нитей в силовых слоях относительно допустимого разрывного давления в рукаве и его размеров.

Сущность изобретения заключается в том, что каждый силовой слой выполнен из повторяющихся групп равномерно расположенных различных типов нитеобразных материалов, отличающихся исходными материалами и структурой нитей, а также прочностными и деформационными свойствами. В отдельных силовых слоях рукава могут быть применены группы нитеобразных материалов, отличающиеся по составу нитей, вплоть до применения только одного типа. Обязательным условием является повторяемость в каждом отдельном силовом слое одного состава групп нитей и равномерность их распределения во всем силовом слое, при этом общая прочность всех нитеобразных материалов первого силового слоя должна не менее чем в 1,36 раза превышать произведение допустимой величины разрывного давления, приходящегося на этот силовой слой, и квадрата величины его диаметра под нагрузкой.

Применение изобретения в производстве напорных рукавов уменьшит трудозатраты и расход дорогостоящих высокопрочных нитей за счет рационального использования их прочностных свойств. Необходимая плотность силовых слоев достигается частичным применением более дешевых нитей с меньшей прочностью. Соотношение количеств разнопрочных нитей в силовых слоях по данному изобретению дает возможность уменьшить число силовых слоев рукава и соответственно уменьшить его вес и повысить гибкость.

На фиг. 1 изображен общий вид рукава с двумя оплетками и наружным резиновым слоем с частичными разрезами; на фиг. 2 узел I фиг. 1 (расположение в первой оплетке повторяющихся групп нитеобразных материалов из двух высокопрочных нитей и трех нитей с меньшей прочностью и во второй оплетке повторяющихся групп из одной высокопрочной нити и трех нитей с меньшей прочностью); на фиг. 3 общий вид рукава с двумя оплетками и наружным клеевым слоем с частичными разрезами; на фиг. 4 узел II фиг. 3 (расположение в первой оплетке повторяющихся групп нитеобразных материалов из двух высокопрочных нитей и одной нити с меньшей прочностью и во второй оплетке всех нитей с меньшей прочностью); на фиг. 5 общий вид рукава с двумя навивочными слоями, одной оплеткой и с наружным резиновым слоем с частичными разрезами; на фиг. 6 узел III фиг. 5 (расположение в силовых слоях групп нитеобразных материалов: в навивочных слоях из одной высокопрочной нити и одной нити с низкой прочностью, в оплеточном слое из одной высокопрочной нити и двух нитей с низкой прочностью).

Рукав с комбинированным силовым каркасом содержит внутреннюю эластичную камеру 1, комбинированный силовой каркас, состоящий из силовых слоев оплеток 2 и навивок 3, выполненных из нитеобразных материалов с высокой 4 и низкой 5 прочностью и наружный защитный эластичный слой из резины 6 или в виде клеевого слоя 7.

Пример 1. Для замены трехоплеточных рукавов в 25х37-6,3 по ГОСТ 10362-76 с разрывным давлением не менее 18,9 МПа (193 кгс/см²) разработан рукав, конструкция которого показана на фиг. 1, с внутренним диаметром 25,0 мм и наружным 35,0 мм. Рукав имеет два силовых слоя в виде оплеток. Первая оплетка с расчетным диаметром 29,5 мм содержит 36 групп нитеобразных материалов, состоящих из двух высокопрочных нитей НСВМ-58,8 по ГОСТ 28007-88 в два сложения, имеющих прочность 26,6 кгс и относительное удлинение при разрыве 4,6% и трех хлопчатобумажных нитей 37/17 плотностью 475 текс по РСТ РСФСР 795-91, имеющих при 4,6% относительного удлинения нагрузочную способность 3,9 кгс на нить. Вторая оплетка с расчетным диаметром 31,5 мм содержит 36 групп нитеобразных материалов, состоящих из одной нити НСВМ-58,8 по ГОСТ 28007-88 в два сложения и трех хлопчатобумажных нитей 37/17 плотностью 475 текс по РСТ РСФСР 795-91. Разрушающее давление этого рукава составляет 21,4 МПа (218 кгс/см²), при этом первая оплетка воспринимает 68% общего давления, а вторая оплетка 32% Такой рукав соответствует данному изобретению, поскольку первый, начиная от в внутренней камеры силовой слой выполнен из повторяющихся групп равномерно расположенных равнопрочных нитей с общей прочностью не менее чем в 1,36 раза превышающей произведение допустимой величины разрывного давления, приходящегося на этот силовой слой, и квадрата величины его диаметра под нагрузкой, а последующий силовой слой имеет общую прочность нитей не превышающую общую прочность всех нитей предыдущего силового слоя.

(1,52 > 1,16) где 36 шт число групп нитей, равное числу шпуль оплеточной машины; (2х26,6 + 3х3,9) кгс общая прочность нитей одной группы; 0,82 коэффициент, учитывающий потерю прочности нитей при изготовлении рукава; 193 кгс/см² допустимое разрывное давление в рукаве;
0,68 доля давления, приходящаяся на первый силовой слой;
2,95 диаметр первой оплетки;
1,046 коэффициент, учитывающий увеличение диаметра оплетки при нагружении рукава давлением.

Общая прочность второго силового слоя меньше общей прочности первого силового слоя.

36х(2х26,6+3х3,9)х0,82 > 36х(1х26,6 + 3х3,9)х0,92х0,82, где 36х(1х26,6 + 3х3,9)х0,92х0,82 общая прочность всех нитей, образующих вторую оплетку.

Пример 2. Перспективный рукав, показанный на фиг. 3, с внутренним диаметром 6,0 мм разработан для замены серийных трехоплеточных рукавов в 5У6-100 и 5М6-100п о ТУ 380051515-92 с допустимым разрывным давлением не менее 29,4 МПа (300 кгс/см²). Прочностным и геометрическим расчетами определены основные параметры двухоплеточного рукава предлагаемой конструкции: первая, начиная от камеры, оплетка имеет расчетный диаметр 10,0 мм и содержит 24 повторяющиеся группы нитеобразных материалов состоящих из двух нитей НСВМ-58,8 по ГОСТ 28007-88 с относительным удлинением 2,8% и прочностью при разрыве 10,0 кгс и одной хлопчатобумажной нитью плотностью 84 текс в 4 сложения по РСТ РСФСР 795-91 с нагрузочной способностью при удлинении 2,8% равном 1,8 кгс. Вторая оплетка имеет расчетный диаметр 12,0 мм и содержит 24 группы по две вышеупомянутые хлопчатобумажные нити плотностью 84 текс в 4 сложения. Разрушающее давление рукава составляет 31,65 МПа (023 кгс/см²), при этом первая оплетка воспринимает 90% общего давления в рукаве. Такой рукав также соответствует данному изобретению, поскольку
(1,46 > 1,36)
24 шт число групп нитей (число шпуль оплеточной машины);
(2х10,6 + 1х1,8) кгс общая прочность нитей одной группы;
0,82 коэффициент, учитывающий потерю прочности нитей при изготовлении рукава;
300 кгс/см² допустимое разрывное давление в рукаве;
0,9 доля давления, приходящаяся на первый силовой слой;
1,0 см диаметр первой оплетки;
1,028 коэффициент, учитывающий увеличение диаметра оплетки при нагружении рукава давлением.

Общая прочность всех нитей второго силового слоя меньше, чем первого.

24х(2х10,6 + 1х1,8)х0,82 > 24х2х1,8х0,82х0,85, где 24х2х1,8х0,82х0,85 - общая прочность всех нитей, образующих вторую оплетку;
0,85 коэффициент, учитывающий толстостенность силового каркаса.

Рукав с комбинированным силовым каркасом по изобретению имеет наружный диаметр 13,5 мм, вместо 17,0 мм у серийного рукава. Соответственно вес его на 25% меньше, а гибкость на 20% больше, чем у серийного рукава. За счет сокращения одной оплетки значительно сокращаются трудозатраты при изготовлении изделий.

Формула изобретения

Гибкий усиленный рукав с комбинированным силовым каркасом для передачи под давлением жидкостей и газов, содержащий внутреннюю эластичную камеру, силовые слои из нитеобразных материалов с различными свойствами и наружный защитный эластичный слой, отличающийся тем, что первый, начиная от внутренней камеры, силовой слой выполнен из повторяющихся групп равномерно расположенных разнопрочных нитеобразных материалов с общей прочностью, не менее чем в 1,36 раза превышающей произведение допустимой величины разрывного давления, приходящегося на этот силовой слой, и квадрата величины его диаметра под нагрузкой, а последующие силовые слои выполнены из нитеобразных материалов, общая прочность которых не превышает общую прочность предыдущего силового слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6