RU2469849C1 - Knock-down mandrel for making shells from composite materials - Google Patents

Knock-down mandrel for making shells from composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2469849C1
RU2469849C1 RU2011119710/05A RU2011119710A RU2469849C1 RU 2469849 C1 RU2469849 C1 RU 2469849C1 RU 2011119710/05 A RU2011119710/05 A RU 2011119710/05A RU 2011119710 A RU2011119710 A RU 2011119710A RU 2469849 C1 RU2469849 C1 RU 2469849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
tubes
diameter
radii
values
Prior art date
Application number
RU2011119710/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Дмитриевич Олейник
Original Assignee
Борис Дмитриевич Олейник
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Дмитриевич Олейник filed Critical Борис Дмитриевич Олейник
Priority to RU2011119710/05A priority Critical patent/RU2469849C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469849C1 publication Critical patent/RU2469849C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: mandrel comprises central shaft, set of lengthwise forming elements arranged thereabout, and end fasteners. Said forming elements are shaped to one-diameter curvilinear tubes arranged in circle of diameter Dcir-D - d where D and d are diameters of mandrel and tubes, respectively. Note here that radii of tube curvature represent set of values in the range of
Figure 00000020
where Rax is radius of mandrel curvilinear axis. Note also that grooves between said tubes are filled with flexible sections with face surfaces making mandrel working surface.
EFFECT: ease of withdrawing mandrel elements from finished products.
3 cl, 5 dwg, 6 ex, 5 tbl

Description

Изобретение относится к технологическому оборудованию для формования изделий из композиционных материалов на основе прочных волокон и полимерного связующего и может применяться при намотке криволинейных оболочек, например отводов для трубопроводов.The invention relates to technological equipment for molding products from composite materials based on strong fibers and a polymeric binder, and can be used when winding curved shells, for example pipe bends.

Известна оправка для намотки труб из композиционных материалов, содержащая разрезную обечайку с продольными кромками, центральный вал, скрепленный ребрами с обечайкой, и устройство изменения диаметра обечайки, выполненное клиновидным и расположенным между смежными ребрами продольных кромок обечайки (патент РФ №2290310 от 27.12.2006).Known mandrel for winding pipes made of composite materials containing a split shell with longitudinal edges, a Central shaft fastened by ribs with a shell, and a device for changing the diameter of the shell, made wedge-shaped and located between adjacent edges of the longitudinal edges of the shell (RF patent No. 2290310 from 12.27.2006) .

Использование известного технического решения применительно к оправке для формования криволинейных оболочек будет связано с большими технологическими сложностями при изготовлении узлов и деталей оправки, а также при съеме изготовленной оболочки с оправки.The use of a well-known technical solution in relation to the mandrel for forming curved shells will be associated with great technological difficulties in the manufacture of components and parts of the mandrel, as well as when removing the manufactured shell from the mandrel.

Известна разборная оправка для изготовления высокопрочных оболочек из композиционных материалов, содержащая центральный вал, набор продольных формообразующих элементов, расположенных вокруг него, торцевые детали крепления (патент РФ №2147003 от 27.03.2000). Оправка предназначена для намотки оболочек сложной формы с прямолинейной осью. Данная оправка принята в качестве прототипа.Known collapsible mandrel for the manufacture of high-strength shells of composite materials, containing a Central shaft, a set of longitudinal forming elements located around it, end fasteners (RF patent No. 2147003 from 03/27/2000). The mandrel is intended for winding shells of complex shape with a straight axis. This mandrel is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, - центральный вал; набор продольных формообразующих элементов, расположенных вокруг него; торцевые детали крепления.Signs of the prototype, coinciding with the signs of the claimed invention, the Central shaft; a set of longitudinal forming elements located around it; end fittings.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относят то, что известное устройство трудоемко в изготовлении и потребует значительных финансовых затрат. Связано это со сложной геометрией формообразующих элементов, которые будут представлять собой продольные сегменты части тора, с двоякой кривизной лицевой поверхности, образующей рабочую поверхность оправки, и с развитыми боковыми кромками. Очевидно, что металлоемкость и трудоемкость получения заготовок для сегментов будут значительны, а чистовая мехобработка сложна и затратна. Особенно характерно это будет для оправок больших диаметров (300…800 мм). Формообразующие элементы для них будут крупноразмерными и тяжелыми, что затруднит их выемку из готового изделия.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype include the fact that the known device is laborious to manufacture and will require significant financial costs. This is due to the complex geometry of the forming elements, which will be the longitudinal segments of the torus, with the double curvature of the front surface forming the working surface of the mandrel, and with developed side edges. Obviously, the metal consumption and the complexity of obtaining blanks for segments will be significant, and finishing machining is difficult and costly. This will be especially characteristic for mandrels of large diameters (300 ... 800 mm). The forming elements for them will be large and heavy, which will complicate their removal from the finished product.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - упрощение конструкции оправки, снижение трудоемкости и затрат на ее изготовление, облегчение выемки ее элементов из готового изделия.The task to which the invention is directed is to simplify the design of the mandrel, reduce the complexity and costs of its manufacture, facilitate the removal of its elements from the finished product.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве, содержащем центральный вал, набор продольных формообразующих элементов, расположенных вокруг него, торцевые детали крепления, формообразующие элементы выполнены в виде криволинейных трубок одного диаметра, расположенных по окружности диаметром Dокр=D-d, где D и d - диаметры оправки и криволинейных трубок соответственно, при этом радиусы кривизны трубок составляют совокупность значений в интервале

Figure 00000001
, где Rос - радиус криволинейной оси оправки, а канавки между криволинейными трубками заполнены гибкими профилями, лицевая поверхность которых образует рабочую поверхность оправки. В качестве радиусов кривизны трубок взяты радиусы их вогнутых образующих. Гибкие профили изготовлены из упругоэластичного материала, например теплостойкой вулканизованной твердой резины.The problem is solved due to the fact that in the known device containing a central shaft, a set of longitudinal forming elements located around it, end fasteners, forming elements are made in the form of curved tubes of the same diameter, arranged around a circle with a diameter D okr = Dd, where D and d are the diameters of the mandrel and curved tubes, respectively, while the radii of curvature of the tubes are a combination of values in the range
Figure 00000001
where R OS - the radius of the curved axis of the mandrel, and the grooves between the curved tubes are filled with flexible profiles, the front surface of which forms the working surface of the mandrel. The radii of curvature of the tubes are taken as the radii of curvature of the tubes. Flexible profiles are made of an elastic material, such as heat-resistant vulcanized hard rubber.

Признаки предлагаемого устройства, отличительные от прототипа, - формообразующие элементы выполнены в виде криволинейных трубок одного диаметра, расположенных по окружности диаметром Dокр=D-d, где D и d - диаметры оправки и криволинейных трубок соответственно; радиусы кривизны трубок составляют совокупность значений в интервале

Figure 00000002
, где Rос - радиус криволинейной оси оправки; канавки между криволинейными трубками заполнены гибкими профилями, лицевая поверхность которых образует рабочую поверхность оправки; в качестве радиусов кривизны трубок взяты радиусы их вогнутых образующих; гибкие профили изготовлены из упругоэластичного материала, например теплостойкой вулканизованной твердой резины.The features of the proposed device, distinctive from the prototype, - the forming elements are made in the form of curved tubes of the same diameter, located around a circle with a diameter of D okr = Dd, where D and d are the diameters of the mandrel and curved tubes, respectively; the radii of curvature of the tubes are a set of values in the range
Figure 00000002
where R OS - the radius of the curved axis of the mandrel; the grooves between the curved tubes are filled with flexible profiles, the front surface of which forms the working surface of the mandrel; the radii of curvature of the tubes are taken as the radii of curvature of the tubes; flexible profiles are made of an elastic material, for example heat-resistant vulcanized hard rubber.

Рассмотрим отличительные признаки более подробно, сравнивая прототип с предлагаемым решением:Consider the distinguishing features in more detail, comparing the prototype with the proposed solution:

- в прототипе формообразующие элементы выполнены в виде сложнопрофильных толстостенных продольных сегментов, трудоемкость и металлоемкость их значительна, особенно при больших диаметрах оправок (300…800 мм). В предлагаемом решении формообразующие элементы представляют собой криволинейные трубки одного диаметра, эти трубки тонкостенные, легкие, они небольшого диаметра (20…50 мм). Трубки нужного диаметра доступны и недороги в приобретении, технология гибки проста, трудоемкость изготовления небольшая;- in the prototype, the forming elements are made in the form of complex thick-walled longitudinal segments, the complexity and metal consumption is significant, especially with large diameters of the mandrel (300 ... 800 mm). In the proposed solution, the forming elements are curved tubes of the same diameter, these tubes are thin-walled, lightweight, they are small in diameter (20 ... 50 mm). Tubes of the desired diameter are available and inexpensive to purchase, the bending technology is simple, the manufacturing effort is small;

- в прототипе формообразующие элементы состыковываются между собой наклонно расположенными боковыми гранями; чтобы исключить при этом уступы на стыках, необходимо обеспечить точность изготовления элементов и их подгонку по месту. В предлагаемом решении боковая стыковка трубок не требуется, здесь допускаются зазоры между боками смежных трубок;- in the prototype, the forming elements are joined together by inclined lateral faces; in order to exclude ledges at the joints, it is necessary to ensure the accuracy of the manufacture of elements and their fitting in place. In the proposed solution, lateral docking of the tubes is not required; here, gaps between the sides of adjacent tubes are allowed;

- в прототипе рабочая поверхность оправки образуется внешними профилированными сторонами сегментных элементов. В предлагаемом решении рабочая поверхность образуется лицевой поверхностью гибких профилей упругоэластичного материала. Гибкие профили просты в изготовлении, их можно получить экструзией через профильную фильеру или выкладкой резиновых заготовок по месту на оправке, с приформовкой и последующей вулканизацией;- in the prototype, the working surface of the mandrel is formed by the external profiled sides of the segment elements. In the proposed solution, the working surface is formed by the front surface of the flexible profiles of the elastic material. Flexible profiles are easy to manufacture, they can be obtained by extrusion through a profile die or by laying out rubber blanks in place on the mandrel, with shaping and subsequent vulcanization;

- в прототипе формообразующие элементы при больших диаметрах оправок (300…800 мм) имеют значительные размеры и вес, что усложняет сборку оправки, а особенно разборку и выемку ее элементов из готового изделия. В предлагаемом решении формообразующие элементы - это криволинейные тонкостенные легкие трубки. Они удобны при сборке и разборке оправки. Гибкие профили по весу и размерам также не вызывают трудностей при сборке и разборке оправки.- in the prototype, the forming elements with large diameters of the mandrels (300 ... 800 mm) have significant dimensions and weight, which complicates the assembly of the mandrel, and especially the disassembly and removal of its elements from the finished product. In the proposed solution, the forming elements are curved thin-walled light tubes. They are convenient when assembling and disassembling the mandrel. Flexible profiles by weight and size also do not cause difficulties when assembling and disassembling the mandrel.

Благодаря этим отличительным признакам упрощается конструкция оправки, снижаются трудоемкость и затраты на ее изготовление, облегчается выемка ее элементов из готового изделия.Thanks to these distinctive features, the design of the mandrel is simplified, the complexity and costs of its manufacture are reduced, and the extraction of its elements from the finished product is facilitated.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, приведенными на фиг.1-5. На фиг.1 показан общий вид оправки, на фиг.2 - поперечное сечение оправки; на фиг.3,а - продольный формообразующий элемент - криволинейная трубка; на фиг.3,б - гибкий профиль; на фиг.4 приведена схема определения радиусов кривизны трубок опытной оправки; на фиг.5 - фрагмент изготовления опытной оправки.The proposed technical solution is illustrated by the drawings shown in figures 1-5. Figure 1 shows a General view of the mandrel, figure 2 is a cross section of the mandrel; figure 3, a is a longitudinal forming element is a curved tube; figure 3, b is a flexible profile; figure 4 shows a diagram for determining the radii of curvature of the tubes of the experimental mandrel; figure 5 is a fragment of the manufacture of an experimental mandrel.

Оправка имеет центральный вал 1, криволинейную ось 2 заданного радиуса Rос. Вокруг центрального вала 1 расположены по окружности диаметром Dокр продольные формообразующие элементы 3, выполненные в виде криволинейных трубок одного диаметра d с радиусами кривизны вогнутой образующей Ri. Трубки 3 своими концами установлены и закреплены на торцевые детали 4. Канавки между трубками 3 заполнены гибкими профилями 5, их лицевая поверхность 6 образует рабочую поверхность 7 оправки. Все криволинейные трубки 3, гибкие профили 5, а также их места расположения в составе оправки промаркированы 8.The mandrel has a central shaft 1, a curved axis 2 of a given radius R OS . Around the Central shaft 1 are located around a circle with a diameter of D okr longitudinal forming elements 3 made in the form of curved tubes of the same diameter d with the radii of curvature of the concave generatrix R i . Tubes 3 are installed at their ends and secured to end parts 4. The grooves between the tubes 3 are filled with flexible profiles 5, their front surface 6 forms the working surface 7 of the mandrel. All curved tubes 3, flexible profiles 5, as well as their locations in the mandrel are marked 8.

Сборка оправки заключается в последовательной установке и креплении криволинейных трубок 3 на торцевые детали 4, предварительно зафиксированных на центральном валу 1. Делается это в соответствии с маркировкой. После этого укладывают в канавки между трубками 3 гибкие профили 5 и закрепляют деталями крепления 4. Делают это также в соответствии с маркировкой.The assembly of the mandrel consists in the sequential installation and fastening of the curved tubes 3 on the end parts 4, previously fixed on the Central shaft 1. This is done in accordance with the marking. After that, flexible profiles 5 are laid in the grooves between the tubes 3 and fixed with fasteners 4. Do this also in accordance with the marking.

Оправка используется в работе следующим образом.The mandrel is used in the work as follows.

Она подается на намоточный станок и крепится за концы центрального вала 1 зажимными приспособлениями. Затем на рабочую поверхность 7 оправки наматывают фторопластовую ленту, образуя антиадгезионный слой. Далее переходят непосредственно к формованию изделия, например стеклопластикового отвода, используя спирально-кольцевой метод намотки. После намотки следует отверждение оболочки в термошкафу и последующее удаление оправки.It is fed to the winding machine and is fastened to the ends of the central shaft 1 by clamping devices. Then, a fluoroplastic tape is wound on the working surface 7 of the mandrel, forming a release layer. Then they go directly to the formation of the product, for example fiberglass elbow, using the spiral-ring method of winding. After winding, casing of the casing in the heating cabinet and subsequent removal of the mandrel follow.

Разборку и выемку элементов оправки из готового изделия производят в следующем порядке. Открепляют концы трубок 3 и гибких профилей 5 от торцевых деталей крепления 4, которые затем снимаются с концов центрального вала 1. Освобожденный таким образом центральный вал 1 свободно вынимается из внутренней полости оправки. Затем последовательно вынимают раскрепленные криволинейные трубки 3 и гибкие профили 5, сдвигая их сначало в радиальном направлении к оси 2 оправки, а затем в продольном. Благодаря разделительному фторопластовому слою, легкости трубок 3 и профилей 5, а также их малому поперечному сечению процесс выемки элементов оправки достаточно облегчается.Dismantling and removal of the mandrel elements from the finished product is carried out in the following order. The ends of the tubes 3 and flexible profiles 5 are detached from the end parts of the fastening 4, which are then removed from the ends of the central shaft 1. The central shaft 1 thus freed is freely removed from the inner cavity of the mandrel. Then, the detached curved tubes 3 and flexible profiles 5 are subsequently removed, shifting them first in the radial direction to the axis 2 of the mandrel, and then in the longitudinal direction. Due to the dividing fluoroplastic layer, the lightness of the tubes 3 and profiles 5, as well as their small cross-section, the process of removing the mandrel elements is quite facilitated.

Пример исполнения и опробования оправкиAn example of the execution and testing of the mandrel

Исходные данные: оправка диаметром D=126 мм для отвода с углом поворота φ=90°, радиус кривизны для оправки Roc=2D=2·126=252 мм.Initial data: mandrel with a diameter of D = 126 mm for a branch with a rotation angle φ = 90 °, the radius of curvature for the mandrel R oc = 2D = 2 · 126 = 252 mm.

Возьмем в качестве заготовки для формообразующих элементов стальную гладкую тонкостенную трубку с наружным диаметром d=22 мм, с толщиной стенки δ=1 мм. Она недорогая и доступна в приобретении.We take as a blank for forming elements a steel smooth thin-walled tube with an outer diameter of d = 22 mm and a wall thickness of δ = 1 mm. It is inexpensive and affordable.

Определим количество формообразующих элементов. Диаметр Dокр, на котором располагаем трубки, равен Dокр=D-d=126-22=104 мм. Длина этой окружности составит L=π·Dокр=3,14·104=326 мм. Зададим зазор между трубками при их равномерном расположении, примем Δ=5 мм. Определяем расчетное количество трубокDetermine the number of formative elements. The diameter D okr , on which we place the tubes, is equal to D okr = Dd = 126-22 = 104 mm. The length of this circle will be L = π · D okr = 3.14 · 104 = 326 mm. We set the gap between the tubes with their uniform arrangement, we take Δ = 5 mm. Determine the estimated number of tubes

Figure 00000003
Figure 00000003

Принимаем количество трубок n=12 штук.We accept the number of tubes n = 12 pieces.

Определяем схему расположения трубок, наиболее рациональная приведена на фиг.4. Здесь трубки расположены симметрично относительно осей координат X, Y, что обеспечивает меньшее количество типоразмеров трубок; в данном варианте оправки их 6, по две трубки каждого размера.We determine the layout of the tubes, the most rational is shown in Fig.4. Here the tubes are located symmetrically relative to the coordinate axes X, Y, which provides a smaller number of tube sizes; in this embodiment, there are 6 mandrels, two tubes of each size.

Далее определяем радиусы кривизны Ri каждой пары трубок. Сделать это можно двумя способами: графическим и аналитическим, с использованием тригонометрических функций. Возьмем более простой графический способ. Выполняем геометрический чертеж поперечного сечения оправки в масштабе 1:1, с заданными значениями параметров проектируемой оправки D, d, Dокр, Rос, n (фиг.4). С этого чертежа замеряем расстояние от вертикальной оси Y до вогнутой образующей каждой трубки, расположенной над осью X. Так для трубки №1 это отрезок b1=25 мм, для трубки №10 измеряем отрезок b10=38 мм. Для других трубок замеры аналогичны. Радиусы кривизны трубок считаем по формулам:Next, we determine the radii of curvature R i of each pair of tubes. There are two ways to do this: graphical and analytical, using trigonometric functions. Let's take a simpler graphical way. We perform a geometric drawing of the cross section of the mandrel in a scale of 1: 1, with the given values of the parameters of the designed mandrel D, d, D okr , R OS , n (Fig. 4). From this drawing, we measure the distance from the vertical axis Y to the concave generatrix of each tube located above the X axis. So for tube No. 1, this is segment b 1 = 25 mm, for tube No. 10 we measure segment b 10 = 38 mm. For other tubes, measurements are similar. The radii of curvature of the tubes are calculated by the formulas:

для трубок справа от оси Y Ri=Roc-bi for tubes to the right of the axis YR i = R oc -b i

для трубок слева от оси Y Ri=Roc+bi for tubes to the left of the axis YR i = R oc + b i

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.The calculation results are summarized in table 1.

Таблица 1Table 1 Радиусы кривизны Ri трубокThe radii of curvature R i tubes № криволинейных трубокNo. of curved tubes 3,43.4 2,52.5 1,61,6 7,127.12 8,118.11 9,109.10 Радиусы криволинейных трубок, Ri, ммRadii of curved tubes, R i , mm 192192 205205 227227 255255 277277 290290

Заметим, что этот метод определения Ri дает погрешность ±1%, в сравнении со вторым аналитическим расчетом с использованием тригонометрических функций.Note that this method of determining R i gives an error of ± 1%, in comparison with the second analytical calculation using trigonometric functions.

Далее рассчитываем длину заготовки для каждой трубки. Используем формулуNext, we calculate the length of the workpiece for each tube. We use the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.The calculation results are summarized in table 2.

Таблица 2table 2 Длина заготовок для трубокLength of tube blanks № трубокTube number 3,43.4 2,52.5 1,61,6 7,127.12 8,118.11 9,109.10 Длина заготовок, ℓi, ммThe length of the workpieces, ℓ i , mm 301301 322322 356356 400400 435435 455455

Суммарная длина трубок составляет L=4538 мм. По значениям Ri таблицы 1 были сделаны картонные шаблоны. По этим шаблонам на гибочном устройстве изогнули 6 пар трубок и сразу их замаркировали согласно фиг.4. Затем согласно маркировке установили их на торцевых деталях. Этот фрагмент показан на фиг.5.The total length of the tubes is L = 4538 mm. According to the values of R i of table 1, cardboard templates were made. According to these templates, 6 pairs of tubes were bent on the bending device and immediately marked in accordance with FIG. 4. Then, according to the marking, they were installed on the end parts. This fragment is shown in figure 5.

Гибкий профиль длиной около 5 м получали методом экструзии сырой резины марки 51-1615 через профильную фильеру с соответствующей геометрией. Затем профиль разрезали на отрезки и маркировали согласно таблице 2. Далее согласно маркировке укладывали эти профили в канавки между трубками, проводили приформовку по месту на оправке и вулканизацию в термошкафу.A flexible profile with a length of about 5 m was obtained by extrusion of crude rubber grades 51-1615 through a profile die with the appropriate geometry. Then, the profile was cut into segments and marked according to table 2. Next, according to the marking, these profiles were placed in the grooves between the tubes, they were milled in place on the mandrel and vulcanized in a heating cabinet.

На собранной оправке была проведена пробная намотка и отверждение заготовки стеклопластикового отвода. Как и предполагалось, разборка оправки и выемка ее элементов из изделия прошли без затруднений и быстро, за 7 мин.On the assembled mandrel, trial winding and curing of the fiberglass billet was carried out. As expected, the dismantling of the mandrel and the removal of its elements from the product took place without difficulty and quickly, in 7 minutes.

1. Примеры определения заявленного диапазона значений Ri 1. Examples of determining the claimed range of values of R i

Пример 1Example 1

Изготовленная и опробованная оправка имеет параметры:Manufactured and tested mandrel has the following parameters:

D=126 мм; Rос=2D=252 мм; d=22 мм; Δ=5 мм; Dокр=104 мм.D = 126 mm; R OS = 2D = 252 mm; d = 22 mm; Δ = 5 mm; Env D = 104 mm.

Определим для этой оправки интервал значений Ri, подставляя значения ее параметров в выражение

Figure 00000005
We define for this mandrel the range of values of R i , substituting the values of its parameters in the expression
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

После вычислений получаем интервалAfter calculations, we obtain the interval

Figure 00000007
Figure 00000007

В таблице 1 приведены значения Ri для данной оправки: 192; 205; 227; 255; 277; 290 мм.Table 1 shows the values of R i for this mandrel: 192; 205; 227; 255; 277; 290 mm.

Отметим, что все значения Ri вписываются в интервал (2); нет ни одного значения, выходящего за пределы интервала. Если бы запредельные значения Ri имели место, трубки с этими значениями радиусов кривизны не вписывались бы в сечение и объем оправки. Поясним сказанное на примере, используя таблицу 1 и фиг.2.Note that all the values of R i fit into the interval (2); There are no values that fall outside the range. If transcendental values of R i had occurred, tubes with these values of the radii of curvature would not fit into the cross section and the volume of the mandrel. Let us explain the foregoing by example, using table 1 and figure 2.

Возьмем две трубки: №3 и №10. У трубки №3 R3=192 мм, у трубки №10 R10=290 мм. Изменим эти значения на запредельные: примем R3=180 мм и R10=300 мм. С такой кривизной эти трубки не вписываются в заданное сечение оправки, они выходят за пределы окружности D=126 мм. В результате получаем оправку с овальным сечением, что неприемлемо для изготовления отвода, так как у отвода сечение должно быть круглым.Take two tubes: No. 3 and No. 10. For tube No. 3 R 3 = 192 mm, for tube No. 10 R 10 = 290 mm. Change these values to the beyond: take R 3 = 180 mm and R 10 = 300 mm. With such curvature, these tubes do not fit into a given cross-section of the mandrel, they go beyond the circle D = 126 mm. As a result, we get a mandrel with an oval cross section, which is unacceptable for the manufacture of a branch, since the section at the branch must be round.

Таким образом, если выбирать значения радиусов кривизны трубок для данной оправки за пределами интервала (2), то не будем получать круглой формы сечения, что неприемлемо к оправке для отводов.Thus, if we choose the values of the radii of curvature of the tubes for a given mandrel outside the interval (2), then we will not get a round cross-sectional shape, which is unacceptable to a mandrel for taps.

Пример 2Example 2

Оправка с параметрами: D=240 мм; Rос=480 мм; d=30 мм.Mandrel with parameters: D = 240 mm; R OS = 480 mm; d = 30 mm.

Определим для этой оправки интервал значений Ri Define for this mandrel the range of values of R i

Figure 00000008
Figure 00000008

После вычислений получаем интервалAfter calculations, we obtain the interval

Figure 00000009
Figure 00000009

Пример 3Example 3

Оправка с параметрами: D=500 мм; Rос=1000 мм; d=50 мм.Mandrel with parameters: D = 500 mm; R OS = 1000 mm; d = 50 mm.

Определим для этой оправки интервал значений Ri Define a mandrel for this range of values R i

Figure 00000010
Figure 00000010

После вычислений получаем интервалAfter calculations, we obtain the interval

Figure 00000011
Figure 00000011

Из рассмотренных примеров следуют выводы:From the considered examples, the conclusions follow:

- каждый типоразмер оправки имеет свой интервал значений радиусов кривизны трубок;- each mandrel size has its own interval of values of the radii of curvature of the tubes;

- конкретное значение радиуса кривизны для каждой трубки данной оправки определяется по методике, приведенной в описании изобретения; все эти значения вписываются в интервал Ri данной оправки;- the specific value of the radius of curvature for each tube of this mandrel is determined by the methodology described in the description of the invention; all these values fit into the interval R i of the given mandrel;

- с увеличением диаметров оправок интервал значений Ri расширяется;- with an increase in the diameters of the mandrels, the range of values of R i expands;

- выбор значений радиусов кривизны за пределами интервала (2) неприемлем, он не обеспечивает круглое сечение оправке.- the choice of values of the radii of curvature outside the interval (2) is unacceptable, it does not provide a round cross-section to the mandrel.

2. Определение области эффективного применения решения заявленного технического решения.2. Determining the area of effective application of the solution of the claimed technical solution.

С учетом вышеизложенного считаем, что пределы заявленного интервала целесообразно указать, используя допустимые пределы варьирования параметров, входящих в выражение (1). Определим границы параметров D, Rос, d, обеспечивающих получение заявленного технического результата.In view of the foregoing, we believe that it is advisable to indicate the limits of the declared interval using the allowable limits of variation of the parameters included in expression (1). Define the boundaries of the parameters D, R OS , d, providing the claimed technical result.

а) Параметр d - диаметр криволинейных трубок.a) The parameter d is the diameter of the curved tubes.

Очевидно, что диаметр трубок следует выбирать исходя из оправки, ее диаметра. Чем больше диаметр оправки, тем большее количество трубок в составе оправки. Кривизну трубок обеспечивают гнутьем прямых заготовок. Достаточно качественно, точно и просто гнут стальные тонкостенные трубки диаметром d не более 50 мм. Их гнутье осуществляют на простом гибочном устройстве. Трубки диаметром в диапазоне 50 мм<d≤100 мм предварительно набивают песком, нагревают, а затем гнут на нужный радиус на установке. Изгиб трубок с такими диаметрами трудоемкий, точность исполнения радиуса снижается по сравнению с трубками d≤50 мм. Еще более трудоемкая и дорогая технология гнутья труб большого диаметра. Их также набивают песком, нагревают и далее гнут в специальных мощных гибочных машинах.Obviously, the diameter of the tubes should be chosen based on the mandrel, its diameter. The larger the diameter of the mandrel, the greater the number of tubes in the mandrel. The curvature of the tubes is ensured by bending straight workpieces. Steel thin-walled tubes with a diameter d of not more than 50 mm are bent sufficiently, accurately and simply. Their bending is carried out on a simple bending device. Tubes with a diameter in the range of 50 mm <d≤100 mm are pre-filled with sand, heated, and then bent to the desired radius in the installation. The bending of tubes with such diameters is laborious, the accuracy of the radius is reduced compared to tubes d≤50 mm Even more time-consuming and expensive technology for bending large-diameter pipes. They are also filled with sand, heated and then bent in special powerful bending machines.

Учитывая вышесказанное, принимаем интервал значений диаметров трубокGiven the above, we accept the interval of values of the diameters of the tubes

Figure 00000012
Figure 00000012

Такие трубки способствуют достижению заявленного технического результата.Such tubes contribute to the achievement of the claimed technical result.

б) Параметр Rос - радиус криволинейной оси оправки.b) The parameter R OS - the radius of the curved axis of the mandrel.

В практике проектирования оправок для изготовления стеклопластиковых отводов принято задавать Rос в зависимости от диаметра оправки, в пределах следующего диапазона:In the practice of designing mandrels for the manufacture of fiberglass bends, it is customary to set R OS depending on the diameter of the mandrel, within the following range:

Figure 00000013
Figure 00000013

Оправки с такой кривизной оси дают возможность получения качественной намотки отвода, а значит, обеспечат достижение заявленного технического результата.Mandrels with such a curvature of the axis make it possible to obtain high-quality winding of the tap, which means that they will achieve the claimed technical result.

в) Параметр D - диаметр оправки.c) The parameter D is the diameter of the mandrel.

Рассмотрим основной параметр, входящий в выражение (1). Определим нижний предел значений D, обеспечивающий получение заявленного технического результата.Consider the main parameter included in expression (1). Define the lower limit of the values of D, providing the claimed technical result.

Оправки малого диаметра (D≈30…100 мм) делают чаще песчано-полимерными, методом заливки в технологическую форму, с последующим отверждением. Они простые по конструкции и доступны в изготовлении. Применение таких оправок с D>100 мм ограничено, так как усложняется изготовление технологической формы, увеличивается расход материалов, к тому же они одноразового применения.Mandrels of small diameter (D≈30 ... 100 mm) are often made of sand-polymer, pouring into a technological form, followed by curing. They are simple in design and available to manufacture. The use of such mandrels with D> 100 mm is limited, since the manufacture of the technological form is complicated, the consumption of materials increases, and they are also disposable.

С учетом сказанного за нижний предел заявляемого интервала значений D берем D=100 мм. Опыт изготовления и опробирования оправки примерно такого диаметра (D=126 мм) подтвердил заявленный технический результат.In view of the above, for the lower limit of the claimed range of values of D, we take D = 100 mm. The experience of manufacturing and testing a mandrel of approximately this diameter (D = 126 mm) confirmed the claimed technical result.

Верхний предел значений D определим на трех примерах. Предварительно отметим, что чем больше диаметр оправки, тем большее количество криволинейных трубок должно входить в ее состав, тем большего диаметра следует брать трубки. Это очевидно и следует из принципа рациональности.The upper limit of the values of D is determined by three examples. First, we note that the larger the diameter of the mandrel, the greater the number of curved tubes should be part of it, the larger the diameter should be taken tubes. This is obvious and follows from the principle of rationality.

Пример 4Example 4

Оправка с параметрами: D=800 мм; Rос=2D=1600 мм; d=50 мм; Dокр=D-d=750 мм; зазор между трубками Δ=20 мм.Mandrel with parameters: D = 800 mm; R OS = 2D = 1600 mm; d = 50 mm; D okr = Dd = 750 mm; the gap between the tubes Δ = 20 mm

Определим количество трубокDetermine the number of tubes

Figure 00000014
Figure 00000014

Такое же количество потребуется гибких профилей (см. фиг.2, 3). Количество крепежных элементов для трубок составит 2n=2×34=68 комплектов. Габариты такой оправки составят около 2×2 м.The same number of flexible profiles will be required (see FIGS. 2, 3). The number of fasteners for the tubes will be 2n = 2 × 34 = 68 sets. The dimensions of such a mandrel will be about 2 × 2 m.

Изготовление оправки такого большого диаметра, с большим количеством разных элементов, крупных габаритов значительно по трудоемкости. Сборка и разборка такой оправки усложняются и потребуют значительного времени. Отметим, что фирмы, занимающиеся производством стеклопластиковых трубопроводов, для отводов больших диаметров обычно оправки не применяют, а делают отвод из 3; 4 прямолинейных стеклопластиковых секций с косыми срезами сопрягаемых торцов, которые собирают в единую конструкцию, склеивая торцы и усиливая стыки подмоткой стекломатериалом со связующим.The manufacture of a mandrel of such a large diameter, with a large number of different elements, large dimensions, is significantly labor intensive. The assembly and disassembly of such a mandrel is complicated and will require considerable time. It should be noted that companies engaged in the production of fiberglass pipelines usually do not use mandrels for taps of large diameters, but do a tap of 3; 4 rectilinear fiberglass sections with oblique sections of the mating ends, which are assembled into a single structure, gluing the ends and reinforcing the joints by winding glass material with a binder.

Из сказанного следует, что для оправки с диаметром D=800 мм нецелесообразно применять заявленное конструкторское решение; здесь вряд ли можно получить заявленный технический результат.From the foregoing it follows that for a mandrel with a diameter of D = 800 mm it is inappropriate to use the claimed design solution; here it is hardly possible to get the claimed technical result.

Пример 5Example 5

Оправка с параметрами: D=650 мм; Rос=1300 мм; d=50 мм; Δ=20 мм; Dокр=600 мм.Mandrel with parameters: D = 650 mm; R a = 1300 mm; d = 50 mm; Δ = 20 mm; D okr = 600 mm.

Количество криволинейных трубок составитThe number of curved tubes will be

Figure 00000015
округляем до четного n=28.
Figure 00000015
round to even n = 28.

Такое же количество потребуется гибких профилей, количество крепежных элементов составит 2n=56 комплектам. Оценка целесообразности такой оправки аналогична примеру 4.The same number of flexible profiles will be required, the number of fasteners will be 2n = 56 sets. The assessment of the appropriateness of such a mandrel is similar to example 4.

Пример 6Example 6

Оправка с параметрами: D=500 мм; Rос=1000 мм; Dокр=450 мм; d=50 мм; Δ=20 мм.Mandrel with parameters: D = 500 mm; R OS = 1000 mm; D okr = 450 mm; d = 50 mm; Δ = 20 mm.

Количество криволинейных трубок равноThe number of curved tubes is equal to

Figure 00000016
Figure 00000016

Такое же количество будет гибких профилей, число крепежных элементов равно 2n=40 комплектов.The same number will be flexible profiles, the number of fasteners is 2n = 40 sets.

Проведем анализ данного типоразмера оправки. По сравнению с примерами 4; 5 количество криволинейных трубок, гибких профилей, крепежных элементов в этом варианте существенно меньше; габариты и вес трубок, гибких профилей и оправки так же меньше.Let us analyze this size mandrel. In comparison with examples 4; 5 the number of curved tubes, flexible profiles, fasteners in this embodiment is significantly less; the dimensions and weight of the tubes, flexible profiles and mandrels are also smaller.

Учитывая положительный опыт по проектированию, изготовлению и опробированию оправки с D=126 мм, с ее трудоемкостью изготовления, количеством элементов, временем на ее сборку и разборку, удобством выемки деталей оправки из изделия, трансформируя все это на оправку с диаметром D=500 мм, делаем вывод, что на ней реализуется заявленный технический результат.Considering the positive experience in the design, manufacture and testing of a mandrel with D = 126 mm, with its complexity of manufacturing, the number of elements, the time for its assembly and disassembly, the convenience of removing the mandrel parts from the product, transforming all this into a mandrel with a diameter of D = 500 mm, we conclude that it is implementing the claimed technical result.

Примем значение D=500 мм в качестве верхнего предела варьирования основного параметра оправки - ее диаметра. В результате принимаем следующий интервал значений диаметров оправок, для которых реализуется заявленный технический результатWe take the value D = 500 mm as the upper limit of variation of the main parameter of the mandrel - its diameter. As a result, we take the following range of mandrel diameters for which the claimed technical result is realized

Figure 00000017
Figure 00000017

Для оправок со значениями D, выходящими за пределы этого интервала, применение предложенного технического решения не обеспечит возможность получения заявленного технического результата.For mandrels with D values that fall outside this interval, the application of the proposed technical solution will not provide the possibility of obtaining the claimed technical result.

Таким образом, определены допустимые интервалы значений параметров оправки:Thus, the permissible ranges of the values of the parameters of the mandrel are defined:

Figure 00000018
Figure 00000018

Указанные интервалы значений параметров оправок в своей совокупности обеспечат возможность получения заявленного результата: упрощение конструкции оправки, снижение трудоемкости и затрат на ее изготовление, обеспечение разборки и выемки деталей оправки из изделия.The indicated intervals of the parameters of the mandrels in their totality will provide the opportunity to obtain the claimed result: simplification of the mandrel design, reducing the complexity and costs of its manufacture, ensuring dismantling and removal of the mandrel parts from the product.

Claims (3)

1. Оправка разборная для изготовления оболочек из композиционных материалов, содержащая центральный вал, набор продольных формообразующих элементов, расположенных вокруг него, торцевые детали крепления, отличающаяся тем, что формообразующие элементы выполнены в виде криволинейных трубок одного диаметра, расположенных по окружности диаметром Dокр=D-d, где D и d диаметры оправки и криволинейных трубок соответственно, при этом радиусы кривизны трубок составляют совокупность значений в интервале
Figure 00000019
,
где Rос - радиус криволинейной оси оправки, а канавки между криволинейными трубками заполнены гибкими профилями, лицевая поверхность которых образует рабочую поверхность оправки.
1. The mandrel is collapsible for the manufacture of shells from composite materials, containing a central shaft, a set of longitudinal forming elements located around it, end fasteners, characterized in that the forming elements are made in the form of curved tubes of the same diameter, arranged around a circle with a diameter of D okr = Dd , where D and d are the diameters of the mandrel and curvilinear tubes, respectively, while the radii of curvature of the tubes are a set of values in the range
Figure 00000019
,
where R OS - the radius of the curved axis of the mandrel, and the grooves between the curved tubes are filled with flexible profiles, the front surface of which forms the working surface of the mandrel.
2. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве радиусов кривизны трубок взяты радиусы их вогнутых образующих.2. The mandrel according to claim 1, characterized in that the radii of their concave generators are taken as the radii of curvature of the tubes. 3. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что гибкие профили изготовлены из упругоэластичного материала, например теплостойкой вулканизованной твердой резины. 3. The mandrel according to claim 1, characterized in that the flexible profiles are made of an elastic material, for example heat-resistant vulcanized hard rubber.
RU2011119710/05A 2011-05-16 2011-05-16 Knock-down mandrel for making shells from composite materials RU2469849C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011119710/05A RU2469849C1 (en) 2011-05-16 2011-05-16 Knock-down mandrel for making shells from composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011119710/05A RU2469849C1 (en) 2011-05-16 2011-05-16 Knock-down mandrel for making shells from composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2469849C1 true RU2469849C1 (en) 2012-12-20

Family

ID=49256461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011119710/05A RU2469849C1 (en) 2011-05-16 2011-05-16 Knock-down mandrel for making shells from composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469849C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8602580A (en) * 1986-10-14 1988-05-02 Verolme Maschf Ijsselmonde B V Rotating hollow mandrel e.g. for winding FRP tube - has more rigid non-rotating, opt. pre-bent, internal carrier to counteract bending underweight
CN2047215U (en) * 1989-01-25 1989-11-08 张家港市特种玻璃钢厂 Fibreglass reinforced plastic pipe collapsible core-mould
JPH0716919A (en) * 1993-07-06 1995-01-20 Toyo Chem Co Ltd Apparatus for manufacture of corrugated tube with smooth inner surface
RU2147003C1 (en) * 1998-11-17 2000-03-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "СПЕЦМАШ" Dismountable mandrel for manufacture of high-strength shells from composite materials
RU2319612C2 (en) * 2005-10-05 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Mandrel for manufacture of articles made out of the composite material
RU2329896C1 (en) * 2006-11-07 2008-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Mandrel for production of shells from composition material
RU95290U1 (en) * 2010-03-03 2010-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерная диагностика" APPARATUS FOR PRODUCING PIPES FROM COMPOSITE MATERIALS

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8602580A (en) * 1986-10-14 1988-05-02 Verolme Maschf Ijsselmonde B V Rotating hollow mandrel e.g. for winding FRP tube - has more rigid non-rotating, opt. pre-bent, internal carrier to counteract bending underweight
CN2047215U (en) * 1989-01-25 1989-11-08 张家港市特种玻璃钢厂 Fibreglass reinforced plastic pipe collapsible core-mould
JPH0716919A (en) * 1993-07-06 1995-01-20 Toyo Chem Co Ltd Apparatus for manufacture of corrugated tube with smooth inner surface
RU2147003C1 (en) * 1998-11-17 2000-03-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "СПЕЦМАШ" Dismountable mandrel for manufacture of high-strength shells from composite materials
RU2319612C2 (en) * 2005-10-05 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Mandrel for manufacture of articles made out of the composite material
RU2329896C1 (en) * 2006-11-07 2008-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Mandrel for production of shells from composition material
RU95290U1 (en) * 2010-03-03 2010-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерная диагностика" APPARATUS FOR PRODUCING PIPES FROM COMPOSITE MATERIALS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Analysis and design of cross wedge rolling hollow axle sleeve with mandrel
Zhang et al. A simplified model of maximum cross-section flattening in continuous rotary straightening process of thin-walled circular steel tubes
Ren et al. Numerical study on the X80 UOE pipe forming process
Li et al. Theoretical modelling and finite element simulation of AA6061 involute components based on 3D free bending process
CN103769451B (en) A kind of method of ultra-thin tubing minor radius bending forming
CN109772986B (en) Method for adjusting spinning offset of three-spinning wheel
RU2436143C2 (en) Method of configuring hollow spiral wheel machines and housings thereof
Wang et al. Cross-sectional distortion of LSAW pipes in over-bend straightening process
RU2469849C1 (en) Knock-down mandrel for making shells from composite materials
CN106903205B (en) A kind of flanged (FLGD) stainless steel seamless pipe spin forming method in end
ITTO20130979A1 (en) EQUIPMENT FOR COLD ROLLING OF A ANULAR ELEMENT, IN PARTICULAR A ROLLING BEARING RING, AND ASSOCIATED METHOD
CN105344830B (en) Casing die for spinning barrel-shaped elements and use method thereof
CN104271279B (en) The manufacture method of steel pipe
Fan et al. Research on deformation characteristics of JCOE forming in large diameter welding pipe
BR112012006321B1 (en) MULTIPLE CYLINDER HAND MILLING MACHINE AND METHOD TO PRODUCE SEAMLESS PIPES
CN104615824A (en) Method for designing roller shape of two-roller straightener concave roller
CN103884306B (en) A kind of testing method studying heavy caliber hot extrusion molding threeway wall thickness
CN102699205A (en) Fixed outer diameter combined die for welded steel tubes
Śloderbach et al. Determination of the thicknesses of pipe elbows on the basis of expressions resulting from EU-Directive
CN104001817A (en) Expanding die effectively avoiding straight flanges
US3103244A (en) Apparatus for making flexible tubing
CN103028877B (en) Method for forming large elbow and tool for forming large elbow
EP3560617B1 (en) Method for evaluating deformation performance of steel pipe and method for manufacturing steel pipe
RU2647063C1 (en) Method of pipeline manufacturing by welding of pipes
JP2021087970A (en) Manufacturing method of steel pipe, and manufacturing facility of steel pipe

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130517