Тканый армирующий наполнитель для объемных цилиндрических деталей, способ его получения и устройство для реализации способа



Тканый армирующий наполнитель для объемных цилиндрических деталей, способ его получения и устройство для реализации способа
Тканый армирующий наполнитель для объемных цилиндрических деталей, способ его получения и устройство для реализации способа
Тканый армирующий наполнитель для объемных цилиндрических деталей, способ его получения и устройство для реализации способа
Тканый армирующий наполнитель для объемных цилиндрических деталей, способ его получения и устройство для реализации способа

 


Владельцы патента RU 2523238:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" (RU)

Изобретения относятся к текстильной промышленности, а именно к производству тканых армирующих наполнителей, и могут быть использованы при изготовлении высоконагруженных силовых конструкций цилиндрической формы, например поршней. Технической задачей является создание тканого армирующего наполнителя для последующего формования цилиндрической детали с расположением нитей утка под углом 30-45° к оси цилиндра, способа получения такой детали и устройства для осуществления этого способа. Полезный эффект от группы изобретений заключается в повышении прочности деталей цилиндрической формы, например поршней, работающих при высоких импульсных давлениях. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к производству армирующих наполнителей, и может быть использовано при изготовлении высоконагруженных силовых конструкций типа «поршень» из композиционных материалов.

Для формования деталей цилиндрической формы, получаемых из армированных композиционных материалов, используется армирующий наполнитель, представляющий собой ткань, навитую до требуемой толщины на цилиндрический сердечник (патент США №4699567). Однако при использовании такой детали в качестве поршня, воспринимающего большие давления, происходит расслоение армирующего наполнителя, причиной которого является несовпадение направления армирования и направления главных напряжений при нагружении.

Прототипом предлагаемого изобретения в части устройства является патент США №6723012, где для прочного соединения ручки бейсбольной биты с ее баррелем, изготовленным из композиционного материала, армирующая ткань в месте соединения с ручкой, располагается на конической поверхности, а прилегание конуса к цилиндрической поверхности ручки обеспечивается разной шириной слоев армирующей ткани. Недостатком прототипа является то, что указанным способом нельзя обеспечить конусность более 10°. Однако для эффективного крепления тканого армирующего наполнителя к штоку будущего поршня необходимо расположение уточных нитей под углом от 30 до 45° к оси штока.

Прототипом в части способа получения заявляемого армирующего наполнителя является получение ткани на ткацком станке (Труевцев Н.И., Труевцев Н.Н. и др. Механическая технология волокнистых материалов. -М.: Легкая индустрии, 1969), которая заключается в том, что две системы нитей - основа и уток располагаются перпендикулярно друг другу. Основа делится на две и более группы нитей, которые пробираются в разные ремизы. Ремизы с нитями поочередно устанавливаются в верхнем и нижнем положениях, формируя зев. Через зев прокладывается уточная нить. После каждого прокладывания уточной нити происходит смена положений ремиз и прибой вновь проложенной уточной нити с помощью батана. Сформированный таким образом элемент ткани наматывается на цилиндрическую поверхность товарного валика, для чего он поворачивается на некоторый угол.

Недостатком прототипа является наматывание сформированной ткани на цилиндрическую поверхность, так как при этом невозможно обеспечить требуемый угол наклона нитей утка к оси цилиндрической поверхности, на которую наматывается ткань, т.е. к оси штока поршня, который будет изготовлен на основе полученной таким способом армирующей матрицы.

Прототипом в части устройства для реализации заявляемого способа является ткацкий станок (Труевцев Н.И., Труевцев Н.Н. и др. Механическая технология волокнистых материалов. -М.: Легкая индустрия, 1969), состоящий из ткацкого навоя, ремиз, батана и товарного валика цилиндрической формы. Недостатком устройства является расположение ремиз и батана в плоскостях, параллельных оси товарного валика, что не позволяет укладывать нити утка на коническую поверхность.

Технической задачей настоящего изобретения является создание тканого армирующего наполнителя для последующего формования цилиндрической детали с расположением нитей утка под углом 30-45° к оси цилиндра, способа получения такой детали и устройства для осуществления этого способа.

На фиг.1 показана деталь типа «поршень» из армированного композиционного материала.

На фиг.2 показано направление основных и уточных нитей в тканом армирующем наполнителе детали цилиндрической формы.

На фиг.3 показано устройство для получения тканого армирующего наполнителя в положении открытого зева.

На фиг.4 показано устройство для получения тканого армирующего наполнителя в положении прибоя.

Деталь, имеющая цилиндрическую форму, предназначена для передачи усилия, возникающего в результате импульсного увеличения давления в камере 1 (фиг.1) металлическому штоку 2. Передача усилия осуществляется через деталь 3 из композиционного материала. Материал детали испытывает напряжения сдвига, при этом главные напряжения направлены под углом 45° к оси цилиндра. Поэтому для увеличения прочности сборки «деталь-шток» необходимо, чтобы нити утка в тканом армирующем наполнителе располагались под углом, близким к 45°. Армирующий наполнитель представляет собой ткань (фиг.2), нити утка которой расположены под углом 30-45° к оси цилиндра, а нити основы расположенной по винтовой линии с шагом

ρ = δ s i n ( α 2 ) ,

где δ - толщина тканого полотна,

α - угол между направлением утка и осью цилиндра.

Способ формирования заявляемой ткани заключается в следующем.

Формирование ткани начинается на товарном валике 4 (фиг.3), имеющем коническую и цилиндрическую части. К конической части вдоль образующей крепятся нити основы, сходящие с бобин 5, установленных на шпулярнике 6. Нити основы образуют две группы, пробранные через одну в соответствующие ремизы. Сматываясь с бобин 5, нити основы проходят последовательно через направляющий глазок 9, шайбовый натяжитель 10, рядок 11, пружинный компенсатор 12, ценовые прутки 13 и ремизы 7 и 8. Ткань полотняного переплетения формируется в обычной последовательности. Т.е. после раскрытия зева за счет перемещения ремиз 7 и 8 в противоположных направлениях производится прокидка утка через зев. После этого ремизы приводятся в положение заступа (находятся на одном уровне (фиг.4)). В этом положении с помощью батана 14 производится прибой проложенной уточной нити к опушке ткани. После прибоя очередной уточной нити производится отвод ткани из зоны формирования. Отвод осуществляется за счет одновременно совершаемых двух движений: поворота товарного валика против часовой стрелки и одновременного смещения его в осевом направлении. Причем за один полный оборот валика происходит его осевое перемещение на один шаг ρ, определяемый по приведенной выше формуле. По завершении цикла формирования ткани он повторяется многократно, причем в каждом последующем цикле положение ремиз 7 и 8 меняется. Расход нитей основы зависит от положения каждой конкретной нити. Нити, расположенные ближе к основанию конуса расходуются быстрее, чем нити, расположенные ближе к вершине конуса. Соответствующий расход нитей обеспечивается тем, что каждая нить сматывается с отдельной бобины 5, установленной на шпулярнике 6. Натяжение каждой нити обеспечивается индивидуальным натяжителем 10, а выбор слабины нити, образуемой при закрытии зева, обеспечивается пружинным компенсатором 12. Ценовые прутки 13 обеспечивают фиксированное положение нитей в задней части зева.

После формирования тканого армирующего наполнителя производятся его пропитка и отверждение с последующей механической обрезкой части, сформированной на конической части товарного валика.

Устройство для формирования заявляемого тканого армирующего наполнителя отличается от известных ткацких станков тем, что ценовые прутки 13 располагаются параллельно образующей ВО конической части товарного валика. Ремизы 7 и 8 и батан 14 расположены параллельно линии ОА, лежащей в плоскости, касательной к боковой поверхности конической части товарного валика и проходящей через оси ценовых прутков 13 так, чтобы точка А была расположена на левой кромке ткани.

Перемещение товарного валика 4 в двух направления обеспечивается тем, что он размещен на винте 15 и поворачивается на нем после каждого цикла формирования, смещаясь одновременно в осевом направлении. Для обеспечения малого сдвига в осевом направлении вращательное движение с разными угловыми скоростями поступает от привода станка одновременно на винт и на товарный валик.

Полезный эффект от группы изобретений заключается в повышении прочности деталей цилиндрической формы, например поршней, работающих при высоких импульсных давлениях.

1. Тканый армирующий наполнитель для объемных цилиндрических деталей, состоящий из основы и утка, соединенных ткацким переплетением, отличающийся тем, что слои ткани образуют коническую поверхность, при этом уток располагается под углом 30-45° к оси конуса, а основа по винтовой линии с шагом

где δ - толщина тканого полотна,
α - угол между направлением утка и осью цилиндра.

2. Способ получения тканого армирующего наполнителя по п.1 путем ткацкого переплетения нитей основы и утка и отвода сформированной ткани из зоны формирования, отличающийся тем, что формирование производится на конической поверхности, а ее отвод из зоны формирования производится путем одновременного поворота и смещения товарного валика с готовой тканью в осевом направлении.

3. Устройство для реализации способа по п.2, содержащее товарный валик, ремизы, батан, ценовые прутки, компенсатор натяжения нити, натяжитель и шпулярник, отличающееся тем, что товарный валик установлен на ходовом винте, получающем движение от привода станка, и имеет конический участок, ценовые прутки располагаются параллельно образующей конической части товарного валика, ремизы и батан расположены параллельно линии, проходящей через вершину конуса конической части товарного валика в плоскости, касательной к его боковой поверхности и проходящей через оси ценовых прутков.



 

Похожие патенты:
Раскрыт способ изготовления тканей, пригодных для использования в производстве подушек безопасности для транспортных средств. Такие материалы получают посредством выработки ткани из множества полимерных, например полиамидных, основных и уточных лент, полученных предпочтительно посредством разрезания, предпочтительно в продольном направлении, термопластичной полимерной пленки, и предпочтительно из такой пленки, которая была вытянута, по меньшей мере, в продольном направлении.

Изобретение относится к армированным композиционным материалам и касается тканых преформ, имеющих заданную форму с разнонаправленным армированием для композиционных структур.

Изобретение относится к полиэфирной текстильной ткани, пригодная для применения в подушках безопасности, причем она имеет швы, соткана из полиэфирной филоментной нити, имеющей удельную прочность на разрыв 65 кн/текс или больше и мгновенную температурную ползучесть (ITC) при температуре 100°C, как здесь определено, на уровне 0,5% или менее, причем полиэфирная филоментная нить сформирована из сложного полиэфирного полимера который выбирается из группы, состоящей из полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, полиэтиленнафталата, полибутиленнафталата, полиэтилен-1,2-бис(фенокси)этан-4,4'-дикарбоксилата, поли(1,4-циклогексилендиметилен)терефталата и сополимеров, включающих, по меньшей мере, один тип периодически повторяющихся структурных единиц вышеупомянутых полимеров, например сополимерные сложные полиэфиры из полиэтилентерефталата / полиэтиленизофталата, сополимерные сложные полиэфиры из полибутилентерефталата / полибутиленнафталата, сополимерные сложные полиэфиры из полибутилентерефталата / полибутилендекандикарбоксилата, и смеси двух или более из вышеупомянутых полимеров и сополимеров, причем малоориентированная и аморфная пряжа является вытянутой, по меньшей мере, в пять раз для максимизации прочности перед проведением релаксации.

Изобретение относится к области полимерных композиций для получения многослойных материалов, предназначенных для изготовления надувных средств спасения, в том числе надувных оболочек пассажирских трапов летательных судов.

Изобретение относится к области конструкций из проволочных сеток, а также тканям с особым расположением нитей. .

Изобретение относится к ткани для использования на бумагоделательной машине, которая содержит основные нити, взаимно переплетенные с уточными нитями; причем указанные основные нити проходят над, по меньшей мере, двумя уточными нитями с формированием длинных основных перекрытий; уточные нити переплетаются над, по меньшей мере, одной основной нитью с формированием уточных перекрытий; длинные основные перекрытия и уточные перекрытия сформированы в нескольких плоскостях; и каждое длинное основное перекрытие и соответствующее ему смежное уточное перекрытие, лежащие в наивысшей плоскости указанной ткани, уплощены для создания на поверхности указанной ткани копланарной L-образной схемы переплетения.
Изобретение относится к ткани технической из синтетических нитей для изготовления грунтозаполняемых конструкций, причем она выполнена полотняным переплетением с поверхностной плотностью 320-380 г/м2 из комплексных полиамидных и полиэфирных нитей, характеризующихся линейной плотностью 93-250 текс, с обеспечением величины промежуточного продольного удлинения ткани не более 10% при приложении нагрузки до 25% от нагрузки ее разрушения.
Изобретение относится к технической ткани из синтетических нитей, причем она выполнена из комплексных полиамидных и/или полиэфирных нитей, полученных из расплава полиамида и/или полиэстера с использованием замасливателя, содержащего добавку, свойства которой проявляются в готовой ткани при соответствующей обработке.
Изобретение относится к тканой синтетической ленте технического назначения для изготовления текстильных грунтозаполняемых конструкций, которая выполнена с линейной плотностью (ткани) не менее 40-90 г/м комбинированным переплетением из комплексных полиэфирных и/или полиамидных нитей, с обеспечением удлинения ленты не более 20% при статической нагрузке не более 1000 кгс.
Изобретение относится к фильтровальной ткани саржевого переплетения из основных и уточных нитей, причем в качестве нитей обеих систем используется комбинированная пряжа из арселона-С и параамида марки Русар-Р, причем плотность ткани по основе и утку составляет 324 и 172 нитей на 10 см соответственно, а воздухопроницаемость составляет 100 дм3/м2с.

Предложена новая рукавная ткань для армирования бесконечных приводных ремней, содержащая два слоя одинаковых параллельно расположенных один над другим тканых полотен, выполненных просвечивающим переплетением основных и уточных нитей и соединенных между собой по краям уточными нитями, которые в чередующемся порядке переплетаются с нитями основы тканого полотна каждого слоя и переходят из одного полотна в другое, образуя в местах их перехода кромочные складки. Просвечивающее переплетение каждого слоя, образующего рукавную ткань, имеет сокращенный четырехниточный раппорт по утку, а просветы в ткани расположены между отстоящими друг от друга на расстоянии от 1 до 3 мм одинаковыми по размерам прямоугольными элементами ткани, каждый из которых содержит полураппорт по основе 3 нити и полный раппорт по утку 4 нити. Поперечные промежутки ячеек перевивочного переплетения образуются между первыми и четвертыми уточинами каждого раппорта в зоне образования нитями основы и утка одного фрагмента полотняного переплетения. Предлагаемую ткань изготавливают из химических нитей, преимущественно полиамидных, на бесчелночных ткацких станках с закладными кромками, что придает ей предохранительную функцию от распускания и последующего выхода из строя. Кроме того, предлагаемая ткань с закладными кромочными складками может быть изготовлена на бесчелночном ткацком станке, оснащенном эксцентриковым зевообразовательным механизмом с раппортом по утку, равным 8 нитям. Опытным производством ОАО «Научно-исследовательский институт технических тканей» (г.Ярославль) освоен серийный выпуск предлагаемой рукавной ткани серии ТПБР шириной полупериметра от 110 до 185 см, из которой ООО «ЛОЙД-М» (г.Тверь) изготавливает бесконечные ремни шириной от 50 до 200 мм, используемые при переработке и обесперьивании битой птицы более чем на 120 предприятиях России и Беларуси. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области армирующих эластичных тканых материалов, используемых для изготовления полимерных композиционных изделий. Армирующий эластичный тканый материал выполнен комбинированным переплетением текстурированных полиамидных нитей с образованием ячеек с выступающими рельефными гранями и с размером прямоугольников от 1 до 2 мм, в качестве текстурированных полиамидных нитей материал содержит при соотношении основных и уточных полиамидных нитей 1:1 крученые комбинированные нити с номинальной линейной плотностью 10-15 текс, с удельной разрывной нагрузкой 40-50 сН/текс и со степенью извитости 50-75%, материал выполнен толщиной 700-1500 мкм с поверхностной плотностью 220-380 г/м2 при линейной плотности 10-15 текс, при этом количество ячеек с выступающими рельефными гранями на 1 см2 выбрано 45-90 штук, полиамидные нити материала выбраны с линейной плотностью элементарного волокна 0,4-0,2 текс при их диаметре 90-50 мкм. Изобретение обеспечивает высокие адгезионные свойства, а также высокую стабильность размеров эластичного тканого материала при изготовлении композиционных материалов сложной конфигурации. 3 з.п. ф-лы, 27 пр.

Варианты осуществления изобретения направлены на нетканый материал для волокнистого цемента, содержащий: слой основы полотна, содержащий нити продольного направления (MD) и нити поперечного направления (CMD), переплетенные одни относительно других, причем нити поперечного направления (CMD) содержат скрученные мононити; и по меньшей мере один слой ватина, перекрывающий слой основы полотна. В такой конфигурации нетканый материал для волокнистого цемента может иметь характеристики лучше, чем у существующих нетканых материалов для волокнистого цемента, включая более легкую очистку, лучшую износостойкость нитей поперечного направления (CMD), лучшую устойчивость к сжатию, более высокую прочность нитей поперечного направления (CMD), и лучшее скрепление нитей продольного направления (MD) нитями поперечного направления (CMD). 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагается биаксиизотропная энергопоглощающая ткань порогового срабатывания, образованная переплетением основных и уточных нитей, содержащая одинаковые по сырьевому составу и линейной плотности крученые нити основы и утка, с одинаковыми раппортами переплетений по основе и утку. В ней основа и уток выполнены из двухкомпонентных комбинированных крученых нитей, при этом составные компоненты нитей отличаются друг от друга величиной показателя разрывного удлинения на величину не менее ±8%, при этом массовая доля компонента с меньшим показателем разрывного удлинения составляет 25÷50% от общей массы комбинированной нити в целом. Линейные заполнения ткани по основе и утку равны между собой и определяются по уравнению: Z0(y)=[100R0(y)nсл./(R0(y)+1,4641)]±10%, где: Z0(y) - линейное заполнение ткани по основе (и утку), %; R0(y) - раппорт переплетения ткани по основе (и утку); nсл. - слойность ткани. Предлагаемая ткань может быть использована в качестве армирующего тканого каркаса композитов на основе эластомерных материалов преимущественно для изготовления «мягких» топливных баков наземных транспортных средств и летательных аппаратов. 1 ил., 1 табл.
Наверх