МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАВИВКИ ОБОЛОЧЕК КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
Аннотация
Рассмотрены вопросы, связанные с технологией намотки ленточных полимерных композиционных материалов. Отмечены особенности технологического процессы формообразования заготовок тел вращения способом навивки. Дано определение лентопротяжного механизма, используемого для намотки оболочек и выделены основные классификационные признаки. Представлена обобщенная кинематическая схема механизма транспортировки и навивки нитей и ленты. Рассмотрены динамические явления происходящих при процессе намотки и укладывания нитей. Выделены способы управления процессом намотки лентой. Отмечены активные и пассивные устройства в механизмах регулирования скорости и натяжения нити. Устройства классифицированы по степени автоматизации процесса транспортировки и навивки ленты. Представлены математические зависимости, описывающие динамические характеристики процесса, учитывающие с необходимой полнотой фрикционные взаимодействия и упругие составляющие механизма в целом. На примере расчета корректирующего устройства, состоящего из упругого и пластического элементов, показано, каким образом можно обеспечить динамическую устойчивость в лентопротяжном механизме, при этом исключив резонансные явления процесса наматывания ленты и, как следствие, появление брака в заготовках. С использованием математических зависимостей и исходных условий выполнен расчет амплитудно-частотной характеристики. Результаты численного моделирования представлены в виде графиков, содержащих экстремальные точки, отвечающие явлениям резонанса в механизме. Результаты численного моделирования подтверждают правильность и корректность используемых математических зависимостей. Предложенные математические зависимости по итогам результатов расчетов могут быть использованы при построении алгоритмов систем автоматизированного управления процессом навивки лентами. В рамках представленного алгоритма разработана структурная схема системы адаптации режимов и управления процессом навивки, включающая элементы автоматического измерения скорости перемещения и прогиба нити.
Ключевые слова
композиционные материал, оболочки, технология навивки, динамические характеристики, алгоритм, динамические модели, пример расчета, резонансные явления
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Анисимов А. В. Современные машиностроительные материалы. Неметаллические материалы: cправ. / А. В. Анисимов, В. Е. Бахарева, И. В. Блышко [и др.]; под общ. ред. И. В. Горынина и А. С. Орыщенко. - СПб.: НПО «Профессионал», 2012. - 916 с.
Петров В. М. Определение постоянных упругости с учетом анизотропии свойств композиционных материалов, используемых для намотки ответственных оболочек и стержневых конструкций в судостроении и портовой инфраструктуре / В. М. Петров, В. Н. Глухих, Н. Ю. Сойту // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. - № 2 (36). - С. 137-142. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-137-142.
Белецкий Е. Н. Различные уровни моделирования сложных конструкций судовых энергетических установок, отдельные элементы которых выполнены из композиционных полимерных материалов / Е. Н. Белецкий // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. - № 1 (35). - C. 138-144. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-1-138-144.
Пат. 2458791 Российская Федерация, МПК B29C 44/12, B29C 51/12, B29C 63/14. Способ и оснастка для изготовления осесимметричных пустотелых оболочек (оболочек вращения) из полимерных композиционных материалов / В. Б. Литвинов, М. С. Токсанбаев, А. В. Артемьев, А. С. Бородулин, И. В. Чуднов, М. В. Трофимова; заяв. и патентообл. ОАО «Московский машиностроительный экспериментальный завод - композиционные технологии». - № 2010132713/02; заявл. 05.08.2010, опубл. 20.08.2012. Бюл. № 23.
Мещанов Г. И. Некоторые вопросы технологии, оборудования и производства теплостойких провод с пленочной полиимидно-фторопластовой изоляцией / Г. И. Мещанов, Б. М. Резвин // Кабели и провода. - 2011. - № 2 (327). - С. 14-18.
Карпов Я. С. Соединения деталей и агрегатов из композиционных материалов: монография / Я. С. Карпов. - Харьков: ХАИ, 2006. - 359 с.
Вейц В. Л. Динамика и оптимизация механизмов с гибкими связями: монография / В. Л. Вейц, И. Ш. Бейлин, В. М. Меркин, В. М. Петров; под общ. ред. проф. В. Л. Вейца. - Изд. 2. - СПб.: Изд-во СПбГАСу, 2017. - 500 с.
Комков М. А. Спиральная намотка концевых участков композитных оболочек цилиндрической и конической формы / М. А. Комков, В. А. Тарасов, А. С. Бородулин // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. - 2012. - № 4. - С. 78-85.
Vasiliev V. V. Anisogrid composite lattice structures - Development and aerospace applications / V. Vasiliev, V. A. Barynin, A. F. Razin // Composite Structures. - 2012. - Vol. 94. - Is. 3. - Рp. 1117-1127. DOI: 10.1016/j.compstruct.2011.10.023.
Комков М. А. Оптимизация угла намотки углепластика на металлический лейнер криогенного трубопровода / М. А. Комков, Д. А. Потапов, А. А. Кудрявцев // Инженерный журнал: наука и инновации. - 2017. - № 9 (69). - С. 5. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-9-1673.
Об авторах
Белецкий Евгений Николаевич - кандидат технических наук, главный технолог
АО «Концерн «НПО» Аврора»
