автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка метода проектирования многослойных тканевых армированных оболочек и технологии их изготовления

юшзская госумрстзшная'акадшя лешл гарштатосп

••:-ргг

! V к.

и а

На правах рукописи

Ч "ч ' ; " ' '••-■' " иин' «"¿'о

датшвили мераш вашвич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТ®'®АНШ ШОРОСЛОЯННХ ТКАНЕШХ АКЛИКВА11ШХ ОБОЛОЧЕК И ТЕХНОЛОПШ ■ИХ' ИЗГОТОВЛЕБ1Я "-

Специальность 05Л9.р4 "Технология таейшх

: изделий"

АВТОРЕФЕРАТ'■ диссертации яа соискание ученой степени кандидата /техняческях наук

!.:0С1ПЛ 1993

Работа выпоккега в Московской государственной академии ггоЯ прошвлэииоста.

Научный руководитель - таняикат техническая наук,

доцеет Бамев Е.М.

Научный консультант - кандавят фиэико-матемгтгоес-

тх каук, доцент : Катасоновя В.Т.

Офиотвяькьге оттонекта - вектор технических наук,

профессор Кокетган П.П.

' кякдпяат технических казн:

' Бзктенкоз A.B.

Ввдз^цзя срряня'эаиия;,. . ",■ ЗсероесиЯсхнП rncrAiy? '■':. -- —г,, '..'}; ,"•»: /авиационник материалйй

Защита состоится. * 1993 г. в ' /О час.

заседании специализированного совета Д' 0-3.32.03 при ¡яоБско i государственной пкадеыяк легкой промышленности по )есу: Д13806, Москва, ул. Осипенко, 33. .

Автореферат разослан " /* /^.Ясе^лУ 1953 г.

Учений секретярь .специализированного совета'Д 053.32.03, к.'т.к.» доиен?

B.B.kocyw.'xü

. ОИ'АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Среди задач современной техники особое место занимает проблема создания новых материалов с управляемыми йизико-механическимя и эксплуатационными свойствами, Эта 'проблема имеет особо важное значение при созданий технических систем для освоения космического пространства, где в условиях эксплуатации необходимо покрывать поверхность защитными оболочками.

С этой точки зрения большой интерес ^редставлязот оболочки иг текстильных композиционных материалов, которые обладают большой яесткостью и прочностью при малом весе. Характерной особенностью их изготовления является создание армирующего каркаса, т.е. надо; штеля, на основе, различных высокомодульнйх волокон, его пропитка к последующее отверждение. ' ■-.'.'.

Проблема совершенствования проектирования и технологии изготовления армирующих каркасов является наиболее актуальной,, т.к.' показатели свойств готовых издёлий в большой степени зависят от качества их изготовления. '

Основными требованиями, предъявляемыми;к текстильным армируя щим каркасам являются следующие: легкость;- прочность ; гибкость конструкции ; устойчивость формы и геометрических размеров ; распределение физико-механических свойств в .зависимости от услов: .1 эксплуатации ; низкая стоимость используемы* материалов, аппаратуры и методов изготовления.

Одним ез методов.получения наполнителей текогильных констря циошшх"материалов является последовательное наслоение текотильш компонентов на поверхностях оправок, которые могут иметь сложную пространственную форму. Метод'послойной кладки является самым : ш дорог о с то л ида.т и не требует сложного оборудования, о помощью •

таких структур молено одеьаг? летали сложной поверхности, изделия являются прочными я имеется возможность регулирования физико-механических свойств в направления армирования, Однако процесс изготовления таких структур является одним из слояных, т.к. состой? из ряда специфических процессов, вгаэтаадях в себя все основные стадии швейного производства, внполняеше в основном вручнув (раскрой плоских деталей'^ '.изготовление слоев каркаса, сборка изделия).

Объектом исследования в работе выбран процесс проектирования и изготовления многослойного прмлрувдего каркаса из стеклоткани Т/С 8/3 КТО ГОСТ 6-11-216-76, для создания когогрукщш стеклопла-стлкогого изделия заданной 'формы, геометрических размеров и объемной плотности.

Исследование существующего процесса проектирования и изготовления армируадго каркаса, в производственных условиях, позволило выявить целый ряд конструктивных я технологических недостатков этого процесса.

.В овяза с этим для практического применения многослойных тканевых армирующих каркасов я всей конструкция неойходада проводить сериэ экопершенталышх и теоретических, всследсваний.

Цельа работ является разработка кэучно обоснованного метода проектирования и изгоговлннея многослойные армирующих тканевых оболочек. '

Для дос мнения поставленной целя в работе реза мсь следующие задачи:

- акялдз истодох проектирования и изготовления текстильных композиционных материалов ;

- исследование формовочшх свойств тнаневкх материалов для определения их соответствия формой одеваемой поверхности ;

- исследование деформационных процессов' шкета оболочка ври сгатии и их влияние ш геометрические размеры и форму поверхности ;

- исследование геометрического отроения армирующего каркаса с целью обеспечения его изотропности ; > ; .'.'.■"'•' '

- исследование напряженно-деформированного состояния Оболочки ;

- анализ и разработка технологического'процесса проектирования и изготовления многослойных тканевых аршрувдах каркасов.. .

Методы исследований. В исследованиях использованы основные

• положения теории поверхностей, дифференциальной и аналитической геометрии.-При разработке и проведения вспы'раний образцов применены теории планирования эксперимента, количественного анализа с . применением БВМ, методологические основы по ¡¡созданию систем автоматизированного проектирования.,. : - . ; . -!

Научная новизна работы заключается в следующем: -

- разработана.автоматизированная методика определения соответствия меаду формовочными свойствами материалов и формы одеваемой поверхности ; - : - .-'.'•.... -

- разработана методика определения взаимосвязи деформационных процессов при сжатии пакета материалов с геометрическими параметрами и объемной плотностью наполнителя ;

- разработана методика послойной выкладки, обеспечивающая изотро* '.ость многослойной оболочки !,

- разработана математическая модель шпрляенно-деформирован-ного состояния многослойной тканевой оболочки •

- разработаш технология изготовления многослойного арми-руюшег" каркаса стеклопласт -.ового изделия ; ■.....

- определены структурно-технологические характеристики схем ::рслгаки армирующего-кг^жара.

Практическая значимость: разработанный метод проектирования и способ изготовления многослойных армирующих каркасов позволяли создать прогрессивную технологии получения конструкции из композиционных материалов, что обеспечит повышение эксплуатационных характерно так изделия-при одновременном снижении весовых и стоимостных показателей." Практическая значимость подтверждена акташ о внедрения результатов работы.

Апробация работ. Основные п'олсяешя и результаты диссертационной работы докладывались я обсуздалясь на техническом совете ВШАМ и.ОКБ "Новагор", на заседания кафедры 1Ш (1993 г.).

Основные результата выполненных исследоь..яяй содержатся в 3 печатных работах. ; '

Объем я структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общие'выводов, списка использованной литературы,-включающего 15^ наименований, я 4 приложений. Работа изложена на 161 странядах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 12 таблиц. Приложения представлены на £.3 страницах.

. содажш работу .

Зо введении обоснована актуальность темы диссертационной работа, сфорь^улярованы цель и задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость результатов работы.

Э леттаой главе- на основе анализа научно-технической литературы по . вопросам проектирования и изготовления основных и вспо:.у.. гатеяы&х кезуаих элементов конструкция в различных отраслях: народного хозяйства установлена необходимость использования тексг.:;а-ных коне трукционннх композитов. Текстильные конструкцлсгзше композиты, предназначенные для изготовления кесуиюс элементов кокет-

рукции представляют собой матрица я жесткие материалы на основе армирующих каркасов - наполнителей, изготовленных по технология текстильных материалов. ' ' 1

Уникальное сочетание легкости, гибкости и высокой прочнооти, характерное для волокнистых.армирующих структур, определило преи-f,существо их применения „.л широкого спектра изделий. Особенно важным являются вышеперечисленные показатели при проектировании kokci рукции летателышх аппаратов.

При проектировании текстильного конструкционного композита выбор исходных материалов и технологии ei о получения должны соответствовать требованиям, предъявляемым к сво?~тмм ш.шоэита, производительности процесса изготовления и его стоимооти.

В зависимости значительного разнообразия армирующих каркасов существует множество методов изготое.-зния текстильных-композитов. С«1е::тивное использование того или иного метода в аначихельной степсни зависит от геометрической формы,заданных свойств и струкг ного строения проектируемого изделия.

Ana;, з результатов сравнительных характеристик и литературных источников ■ показал,' что слоистые структура является одним из приемлемых материалов' при изготовлении текстильных конструкционны композитов: метод является сам . недорогосгоящим и не требует слс не- -Зорудования ; с помощьв таких структур можно одевать длтал! до,..:;.:, и о сложной конфигурации ; изделие является прочным и возмог но регулирование механических свойств в направлении армирования. Однако процесс, включавший все основные стадии швейного произведен-я, является одним из ело:лмх вследствие большой доли ручного груда. -

В роботе показано, что задача проектирования ; технологии изготовления шогослойных тканевых армирующих каркасов для стекл

а

пластикового, изделия является сложной я многофакгорной, л не мог»;; быть решена о помощью существующих методов проектироваши.

Решение шкет, быть найдено в результате разработки и применения новых методов'проектировала .и технологии изготовления арми-рухщих каркасов, обеспечиващих понаеняа прочноотных показателей отеклопластикового изделия, сшжениз материалоемкос-я и трудоемкости, а танае возксаноста использования средств ме~рнизашш..

. Втотая главд посвящена решена® вопроса проектирования деталей армирующего каркаса. Качество тканевых изделий во многом зависит от уровня проведения конструкторских разработок.°0дгаш из направлений интенсификации и ШЕШекйя качества проектирования издёлнЛ является автоматизация конструирования.деталей изделия.0

Применяемый в настояпэе врем в производственных усло?.:ь,-.

. - . "О

«уляккнй метод.конструирования деталей армирующего каркаса является трудоемким я неточным. Для изыскания возможности автс,,«а газировать проектные работа деталей армирующего каркаса с.учета.; Формовочных свойств используемого материала были исследованы форма поверхности пресо-форш (рис.1) п формовочные способности сте.лотка-ея Т/С 8/3 КТО ГОСТ 6-11-216-76.

Рис.1. Вид макета пре^с-форм:.

с

Анализируя ревульгаты исследования можно сделать вывод, что несмотря на высокую формовочну» способность стеклоткани (перекос мездг нитями основы я уяса составляет угол до 30°), получить бесшовную оболочку для одевания поверхности нельзя,, т.к. требуемым углом перекоса является угол 50°. • ; . " . . . : ' j

В связи с этим был проведен расчет оболочки поверхности наполнителя для определения места расположения я геометри^ских размеров вытачек, обеспечивающих достияенка'.-. объемно!! формы с ми-нишлыю2. площадью развертки. ; V;.' ."'••.

Для. определения конструкция деталей ^оболочки была рассмотрена разЕертка 1/4 часта при расположения нулевой нити основы S0 и

»T ' " • - '!' ' ' ' - " ' ' •'

нулевой нити утка и0 перпендикулярно друг другу (рис.2).

Координаты узловых точек нитей, основы и утка. М1о ; и Mpj (ряс.2б) определялись из' зависимостей::

на сферической части поверхности ■ •

x^fVsind '*oj=0 .

2i© " Ra CßSöt =■ Rj, cos ot.

на конусной,части роверхности

Xl0=iRF^ + QCa-KV х0; »0 ' , Ую-о ': - - -

^ ; ;z^jv^e^) . ^ • jc k, TJ , '

где Яш радиус c<Jepu,"мм ;

1С

Рис.2. Схема поверхности оболочки ®

а) расположение нитей на поверхности й) проекции нулевых Нитей основы и утка

- радауо нинней части конуса, ,:ли ;.'.

Ко+Ц'^Н" соогветствешд высота конусной части и всего изделия,

.. - радианная мера;дуги, рад;

- координаты единичного вектора, образующего конус ;

- размеры ячеек таана вдоль нити основн и утка, мм ;

соответственно координата 1% и М^ точек * К количество точек, попаданиях на сферу ; " М - количество точ'ек попадающих на конус.

С помощью сбоИсгв векторов, зная координаты узловых точек \:.о3 , М„, , яаходям координаты. М1( точки, , .';'■" '<

- №! сферической поверхности:

- на конусной части поверхности: у.

где ° ' .. . .'Л:

1тя в' эрсм этапе работы требовалось определить место распо-лскегия и геометрические размеры вытачек. Для этой-цели в каждой ячейке проверялся угол перекоса меаду нитями основы и утка (рио.З). Если угол перекоса был меньше допустимого, то он заменялся ка юкоторы ; постоянный угол. - - ; . '

{.:-. 3. ¡'„•рагмел'г тгэной.оболочки а пове* лости наполнителя

/ Т.к. условие-чебышевской сети долгое сохраняться по всел лб'З верхноста, а это значит, что длиш сторон ¡леек всегпа долкны оотаватьоя без изменешя, выделялась полоска АВСД и рассчитываюсь ее длина. После увеличены углов Ф. рдя:.л поле .ни сокоз-цается. С помощью этого , подхода , определяли размеры вытачек.

Ркс.4. Гаг -ерткз оболочки аркрсуэщего каркаса Глубина внгачки определяется со формула:

h^ie-îi,

■■ 13

где ' £ - длена .сторон ячеек ткани, tai; fj - количество ячеек ..; на нулевых нитях .основы и утка, по всей длине j Q -. : ■ количество ячеек, на нулевых нитях основы и утка, находящихся до точкп-вершаны знтачки ; ' ■ - Раствор вытачки определяется по формуле: ■■"■?. i.

где IP - количество ячеек, выходящих за предел! нулевой '"■'.

нити основы и утка. jj';: ■-•.';" í -•-'■.•...'.-.

• Для решения задачи проектирования разверток было. разработано программное обеспечение," которое позволяет, ¡подучить развертки .оболочки на поверхности и на плоскости, размеры вытачек и площадь ; развертке. .• . . • у-.■.,"".' •'•"V'"' ■'/'■'

В третьей глэ^д приведены результаты'исследований геометви- ~ ческого строения и фязико-механических свойств армирувдего каркас;

Одним из основных показателей качества изделий, из армированных пластиков, является их объемная плотность, стабильность формы и геометрических размеров. В процессе Езготовленияаршруодий кар кас подвергается воздействия!« различных, сзшмапщих .усилий (лапка швейной машнк, пресо-фориа), приводящих х изменению толщины многослойной оболочки. Т.К. при создании аршрутего каркаса нет-, обходкко обеспечить требуемую толщину (4,9¿0,I мм) при определи-ной величине объемной плотности (I¿0,02 г/си.3) в качестве критери оценки геометрических размеров выбрана величина деформации сжатия по толцине. ., v* '' '.' '.''.. . '■-"'*■

■ Условная объемная плотность многослойной оболочка может быть .рассчитана по $ор'!уле .. '.1.Д.■" '■',.' .■'! . - .. ■

а)

где: М - поверхностная плотность слоя,оболочки (250 г) см2 ; . П - количесгео слоев, пт. ; ; • /.• •'

Ь - толвага оболочки, •'.-..'

■ Установлено,' что трёбуекых параметров »ложно достичь с помощью шогослойной: рболсяЙ! из 18*22 олозй.1; -

В результате прозеденнкх по разработаннш методике и аппаратуре кодатанай влияния нагрузка га изменение толщины образцов после трех циклов нагружейяя, что соответствует числу воздействий рабочих органов оборудования в процессе изготовления, и обработки данных бала получает, зависимость толщаш шогослоСной оболочки от действующих сгдакжда нагрузок (рис.5). На;основе получению: результатов бит определена рэко.кэядуеглые величиня сгдамашцей нагрузка для достижения требуемой тслпдаш'в процессе изготовления , (таблЛ). После определенря|величин объемной плотности исследуе- ' ;ынх оболочек в; зависимости рт. получении величин,сжимающих нагрузок установлено, что поставленным требованиям больше всего отвечает 20 слойная оболочка.при оашающей нагрузке 840-Ю58 кПа.

, ....._ I

Рекомендуемая величина огшмапией нагрузка (кПа) для получения , требуемой толядаш оболочки.

Требуемая | Величина нагрузки (кПа) при количестве слоев

толщина, {-1—--г

км I 18 | 19 • } 20

21 Г 22

4«-¿0,1 650-831 ,755^256 • 840-1053 ' 357-1204 1159-146? о

Дхг повшения грочноспшх показателей изделия, а такне его изотропности необходимо -установить оптимальное расположение ис~

1гг . тс бсо ..

15ос ?,*да;

Рис.5. Зависимость толкуна образцов от" сжимающей нагрузки посла трех 'циклов. саатия ■;

„ходшх осей развера^вания слоев оболочка, т.е. на основе множества

О ' - - " " ' ' •''

вариантов необходимо выбрать оптимальное расположение'каждого слоя

в отдельности относительно предыдущего, равномерность механических

сиойств О каь^ом : травлении моаяо оцеиить равнш» количеством

нитей основы и утка в каадой из 4-х точек (рис.б).г

3

ч 1 уток

V Г;'г:-; - ь Г

'Л'%7 •, V ' ос.

Рко.б. Схема смещения'слоев.относительно друг друга.

Тогда, если смещение исходных овей развертывания производится по порядку, начиная о первого слоя", го их координаты можно вычислять по рехурреятшы формулам: . .

где ■'■тб1(

Установлено, что одинаковое количество нитей основы и утка (порядок не влияет) в кодом йз 4-х точек мояно доогичь при повороте каадого слоя под С0 ; 90° ; 4,74° { 14,2° при количестве слоев Г\ •» 20. .

Наличие прерывных участков (вытачек) в нижней части оболочки

о'услоагдаае" необходимость определения устойчивости оболочек к

действию разрывной нагрузки в зависимооти от варианта расположения

исходкнх осей развертывания. Вследствие отсутствия методики и база

нропзденкя-чопытаний оболочек рассматриваемого типа, исследование

срочности на одноосное растя :ение проводилось на плоских образцах,

л которых ряссекались и затем слои из ткани'сшивались встык по .

схемам, ики.ирушш различию варианты поворота .исходных осей. .;

Полученные результаты (рис.7) свидетельствуют о том, что равномерен - - . - - ' -. ■■ -ч ■/ - ;■' ный поворот исходных осей развертывания каждого слоя относительно

гт;т друга под углом <р 14,2°, привадит к более стабяльной структуре мкогослойнол ртшрутоего каркаса по всей одеваемой поверх-

н'сти.

Рис.?. . Зависимость прочное та образцов,: от варианта располскешя йог ходнех осей-развертызашя слоев (при одноосном растяжении): I - без дополнительного членения ;П - :~20° ;Ш - '? =45° ; ^=4,74**.; V" ^ =14,2°. • :

1С

; Практический интерес представляют проведенные .юследсвалля тпряяоуно-дефоргационного состояния и фс рмоустойчивосгн мдогс-. слойной оболочки. Сотли-'но эксперимента лышн даннкм, сбрззд/мксео-слойных-оболочек, отформованные на пенопластовой оправке и прг I:-мированше однониточными цешшмя слезками, при совмещении о кетк.г-лическиы ауансоном для дальнейшей обработки в производственных условиях,.в низшей частя не'образовали плотный поверхностный кс^тлкт. В связи с этим, в задачу входило определение геометрически ряхда-ров наполнителя (гжс.8а) позволявших изделию оогно облегать , нижний металлический: пуансон. •

Для обоснования,подученных экспериментальных геометрических • параметров была разработана .агематическая модель взаимодействия

конусной опорной части нижнего яуансона и соответствующих еыу ..участков с этического контакта многослойной оболочки. , • . . ;• Для соотавления уравнения рассматршшлсявлементарньй участок ¡'.оболочки я дейструацие на него напряжения (рис.8 б). Уравнение напряженно-деформированного состояния оболочки иг ег вид: '

fng - вес наполнителя, •, '.-•;-

£ - модуль Юнга вякней части наполнителя ;

JM - коэффициент прения tic ерхкости металлического

пуансона -. : '«

^ толщина наполнителя ; Г„ - радиус шишей части пуансона ; <зСй - угол наклона конусной части поверхности ; h - высота участка пуяксона, ю котором происходит одевание наполнителя. « ■ '■•'._.'.

Согласно экспериментальным даншм, подтьерзденны!' аа|литиче-cicjim расчетом, шшшй радиус конуса пенопластовой оправкк.необходимо уменьшив на 6*6,7что соответствует 16,I-I?,! мм.

чртзертая ггява посвящена разработке метода проектирования я i ехнологии изготовления армирутщего каркаса стеклопластикового изделия. Предложена технологическая последовательность изготов-

. 2С

ления стеклоплаотиксвого изделия, которая включает пять стадий: раскрой элементарных слоев.из стеклоткани: укладывание каддого слоя на оправке ; одевание квддого слоя через формуицее кольцо я механическое саиванпе вытачек ; механизированное прошивание (ар-щрсваще) наполнителя и перемещение наполнителя о пенопластовой оправки на металлический ц/ансон для дальнейшей пропитки и отверждения.

; Конструкция лекал элементарных слоев наполнителя "разрабатывались на основании результатов исследований, выполненных во Еторон главе, учитывающих '.хЦйояческие свойства материала. Размеры каядо-го слоя являются непостоянными и зависят от геометрических размеров оправки, которые тряе .меняются в зависимости от количества наслоенных деталей.. ' ''

Для раскроя элементарных слоев пре, тоаенн механизированные средства,'применяемые в швейной промышленности. Укладывание и одевание кгкдого слоя наполнителя необходимо осуществлять о учетом фэрмовочдах свойств материала с помощью формующих колец.

Учитывая сложности и значительные затраты времени на процесс сшивания вытачек были разработаны рекомендация по технологии их соединения ивом "встык", предусматривающей использование малогабаритной пвейной машины "Писн-1*.

.'■,/ Как показал анализ литературных источников, несмотря на недостатки, армирование тканевых слоистых конструкционных материалов методом прошивания шеет ряд преимуществ по сравнению о другими. В работе исследована возможность использования средств механизации для прошивания наполнятьлей, имеющих сложную пространственную

4

форму. Для этих «еге'й предложена машна однонигочного цепного стен} • *

ка класоа 48 ц. Кроме того даны рекомендации для дальнейших исследований в этом направлении.

Т.ч. в-■процессе эксплуатации композиты подвергаются многоцикловым термическим и силовым нагрузкам в работе проведещг исследования влияния технологических я структурных характеристик прошив-нх.'х сгро?г"Т .'Л прочностные и эксплуатационные свойства армирующего каркаса. - '' ■ '/..-■

С учет « литературных источников были выбраны технологические параметры прошивки: вид счсккэ - однониточный цепной ; Длина стежка - Ю ш ; расстояние между прошивными строчками Ю мм'.'

Учитывая то, что высокая прочность конструкций ео многом зависит от определенного расположения прошивных огрочек по отношению г. действию Еоздужвоп.потока, было разработано несколько перепек- . тг^нкх вариантов (рио.2).

о В результате исследований и проведенного анализа разработанных схем проыивкя по весомы:.! а структурно-технологическим жаракте-ристикам у^таноэлено, что мрспективяо использовать схеш'прошивки

егетрувдего строчками, располокенными по линиям взаимск.

К/' ' ■ - ■

перпендикулярных сечений и по геодезически.; 'параллелям (рас.Э^д.е)

о; ",к. основным показателе^ качества стеклопластикового изделия

прочность, в работе разработаны аппаратура и методика о предел ецгяпрочнос т ккх показателей прошивки,'которая заключается з опредСШши усилия, необходимого для разрыва прошвной строчки и ' ештирунцего воздушного потока. * '

Ппедлаг; прибор (рис.10) представляет собой динамометр 5 ^ у),'•»его крючка чоторого используется сиевдальная схемная .лапка . •(2), которая ыоке,т'меЕяться в .зависимости от услс^ай и • испытаний.

Результаты полученшх обобщенных показателей прочности .схем проЕивкл (табл.2) водтверздаюг Быдвинутиеав тором предложения по г.опс?л,зовашю схемы пропивки, строчками, расположенными по; ¿еодезк-ческим паралвд^-ям. ■'••'.•' ' • •

Рио.9. Разработанные схемы прошивки армирующего каркаса:

., а - по концентри „>ским окруяноотям ; 6 - по линиям параллельных сечений оболоч»л ;в - по радиальными строчка-'; г -'По радиальным и концентрическим окружное тяг. ;д - пс ■ взаимопертондякулярных сечений ; е - по геодезкчеси-м параллелям. ; '

Рясло. Прибор для определений пр^ооти пропивных строчек * гсподбинннх оболочек пространственной формы

В связи с г ем, что одной яз самых слоеных задач технологического процесса изготовления является механизация прошивки (армирования) армаруицего каркаса сг: .цифкческоЕ пространственной форма предлагается новый способ решения 81VI задачи. ••

Суть метода заключается в получений трехмерного ..аркаса путь:.; юеденкя армируюлей нити специальными полыми иглами в перпендикулярном или наклонном юправленяя к сдоям ткани (рсл!).

Очевидно, что физико-мехакические свойства прошитых рболочек .~о многом будут зависеть от ориентация армируищей нити. В связи с сигм бил;: проведокы экспериментальные исследования на 'рассласгашз

Таблица 2

Прочность на разрыв образцов различных схем прошивки ердтирущего- каркаса

! Среднее разрк ное усилие

Схема прошивки > ¡стандартный мек>4 Разработанный | Г м^тод

I ira Т 1 ira

| кн [ % j кн j О

I Концентрическими окруяно- . стями 0,068 62 . 0,07 61

2 По линиям параллельных сечений оболочки 0,070 63 . и,074 ь4

3 Радиальными строчками 0,066 50 0,067 59

4 Радиальным линиям я концентрическими окружностями "о,105 95 0,107 ' 94

5 По линиям взаимоперпенда-кулярннх сечений 0,107 97 0,107 96

6 По геодезическим параллелям 0,110 100 0,114 100

Рис.II. ргпработанйМй способ ярлироваяяя многослойных тканевых оболочек методом прошивки

" 20 л.лойной оболочки проармировакных пропитанными нитями.

В результате проведенных доследований установлено (габл.З), что д^я армирования многослойных тканевых оболочек целесообразно по структурло-технологическим и прочностным характеристикам использовать схему армироЕан'-ч при =45° и =135°.

Таблица 3 •

Показатели прочноетг.на расслаивание и разрушающего гтпряв .ния при сдвиге армированных образцов

гаряакт прошивки

«Среднее усилие | расслаивания

1211

%

Среднее разрушающее напряжение при

. сдвиге_

Па I %

1

2

3

4

5

6

<

7

8

¿м = «<г =Г)0 7,74

= с(2=7"° 7,28

^=¿¿=105° г 8,1 7,12

= =Ы)0' 8,24 ^ = ^¿=45° 6,82 СГ'» = (Хх =135° ' .8,'ВЭ" (Х-=45°, (^2=135° 9,32 - -о————----

82 77 85 75 88 73 93 100

1,38 1,28 1,42 1,20 1,54 1,15 1,61 1,52

85 79 88 . .74 95

72 . » 100 94 .

Окончательной ссадией технологической последовательности изгоговлепя- ззврущзго каркаса (рис.12) является ее перемещение р олоэвкк кесаллического каркаса,' на которое происходит ее арми-рованис, на нижнюю йдушку жесткого металлического пуансона, дал^е под определенным • давлением происходит пропитывание термо-ресктпБНол смолой 11 сформова.шнй конструкционный материал в такой хлде помешается в термскшерах, где происходит отвераде^ие : изделпя.

Рис. 12. Армирующий каркас с^еклопластикового изделия

Результаты проязводств^ной апробации разработанного метода проектирования многослойных армирующих тканевых каркасов поюпзлл их ви: окне эксплуатаццонино свойства при одновгземениом снижении трудоемкости и стошлости изделия.

онгие вивбда и ршшшда -

I. Нз основе анализа

прогнет повышения качества п '^дс-ро--

,ти изделий из конструкционных материалов, п^чкаенис г»:йектквпо-. :и прое .тирования и изготовления наполнителей обоснована пеоб-

хс^имость научных исследований до разработке и совершенагвованию процесс« создания многослойных .тканевых армирузощи? шркасов. •

2. Исследования процесса формования, формовочных свойств материала л с->рмы поверхности оправки показали,необходимость со-, верленсгвс; анйя'лрсцесса проектирования и изготовления армирунь ' щего каркаса о иппользовашеы. методов ,прое: тирсгания. оболочек в чебшпеьских сетях, учитывающих формовочные ..•■/•экства тканей.

3, Разработана авгомагазированная ?;:?одшса, определения соответствия между формовочг'&и свойстю-а материалов и формы одеваемой поверхности, с помощью которой подучены разверти деталей ' дрмирувдего каркаса

на теории .^еб^швошх' сетей," рферячеояой геоиетрни "й .¿^орной

алгебри.--Аналитически определены, геомегретеские раачерыд места раслслсгенк : вытачек, что. позволяет прядать юдъемНур форлу. оболочек с учё'1формовочных'свойсго материалабез деформации" нате] основы к утка'и с ^разования'складок ;н- "материале. ; . ; ; - ' А.' Разработана штодака определён' взаимосвязи •деформационных ' /ъцгссов при скагш па^сет... ьштериалов .'с геометрическими' па-раме трьмя и объемной потнэсиш, наполнителя. Методика позволила определить оптимально колачеотво,элементарных;слоеБ (20 .слоев) и рекомендуемые во::. снимающей. нагрузки (840-1058 кПе) для достваёния -адаз::сй '-овдш (4,£Щ)Д м) и объемной плотности (1±0,02 г/см3) оболочки. •-

5.: Предложена методика равиокегчого ра ;дределешш исходных осой разаеришания с-.':.. гршрувдего каркаса и найдена матема- ' ткческая зависимость да» определения'координат каждого слоя. Установлено, что..изотропность проектируемой оболочки с высокой прочностью обеспечивается при повороте каждого, последующего. ело* от относительно предыдущего на 14,2°.

6. Выявлено, что устойчивость формы армирущего каркаса в значительней степени.зависит, от-устойчивости закрепленных дсфор- , маний и определяется степенью напряженности штертла, релаксационными процессами. Проведенные теоретические исследования на-прягеяно-дефоршрованного состояния оболочки позволили разработать аналитический метод определения величины релаксант" арглируэтдего каркаса, одеваемого на поверхности оправки. На осповйнля установленных величин релаксации определено, что для обеспечения плотного облегания изделия при одевании-на шшшй пуансон необходимо при проектировании рабочих поверхностей пенопластовой опраркя и железного каркаса уменьшить лжний' радиус на 6-6,7%.

7. Предлскена меТоДика проектирования и разргботан техного-гическян процесс изготовления многослойного тканевого армирующего каркаса. ,

8. Разработан технологический процесс прошивки арт'№{к'сга каркасов: определены основные сгруктурно-гехнологическпь характеристики 'разработанных' схем прошивки. До результатам пследова")

ния и сравнительного анализа выявлена оптимальная схема прошивки -

-О '•:.•.'•'

по геодезическим параллелям и по линиям взаимоперпер.дикуяяринх сечений оболочки. . ,.. .

9. Разработан новый способ армирования* неподвижных настилов методом введения прошвных :нитей в оболочку р оптимальная гегмет-"-рия утроения прошивной строчки, армирования. ,••■'.

,10. Разработаны-рекомендации.по транспортировке, снятию л одеванию армирующего каркйса. . ' ч

II.-.Проведена прот ленная апробация метода проектирования . »многослойного тканевого армирующего каркаса стеклопластиковг го изделия, о положительными результата; "I я; рекоменда цияга; к энедрг-

1ШЮ. .

2Ь

РАБОТУ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ. ...

I. Рой ).й., Базаев Е.М., ДатуашвилиМ.В.. О. новом;методе'. создания швейных изделий. Тезисы докладов республиканского научно-технЕческ-^о сешнара "Перспективы развития производства товаров народного потребления я сферы уедут", г.Хмельницкий, 1990," с.40.

' 2. Датушвили М.В., Базаев Е.М., Рой Ю.й; Разработка способа армирования многослойных тканевых оболочек. - Материалы -семинара: Повышение эффективюоти производства влегкой. промдихенностЕ, М.: црдз, 1991, с.з-б. . '- о.г'А

3. Датуашъили. М.В., Базаев Е.М., Посполлта А.П;,;.Исследование деформационных процессов > многослойных/оболочках "из;тканей. - М..: Швейная промшил^чность, 1993, К З, с.х ; . о..,/:.:',;'

Ротапринт КГАЛП Заказ И 585 Тирая - 8СГ экз.