Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология машиностроения

Диссертационная работа:

Чан Нгок Тхань. Разработка конструкторско-технологических решений по безоправочной намотке торовых сосудов давления из композитных материалов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08.- Москва, 2007.- 166 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3534

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр
ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. ОБЗОР И КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО -

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ КОМПОЗИТНЫХ И

КОМБИНИРОВАННЫХ ТОРОВЫХ СОСУДОВ,

ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ НАМОТКОЙ ДЛЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ

АППАРАТОВ 10

1.1.Цилиндрические сосуды высокого давления, применяемые в

дыхательных аппаратах со сжатым воздухом 10

1.2.Анализ теоретических и экспериментальных исследований по

композитным и комбинированным конструкциям сосудов высокого

давления для дыхательных аппаратов 14

1.3.Конструктивно-технологические решения композитных и

металлокомпозитных сосудов для дыхательных аппаратов,

изготавливаемых методом намотки 33

1.4.Торовые сосуды высокого давления для дыхательных аппаратов 37

  1. Перспективы применения торовых сосудов высокого давления для дыхательных аппаратов 37

  2. Анализ теоретических и экспериментальных исследований по

торовым конструкциями из композитных материалов 39

  1. Особенности изготовления комбинированных торовых сосудов высокого давления 46

  2. Особенности проектирования, изготовления кольцевых шпангоутов, выполненных орбитальной намоткой 51

  3. Принципы проектирования, изготовления композитных торовых сосудов для дыхательных аппаратов 56

1.5.Потенциальные возможности проектирования и изготовления
композитных торовых сосудов с продольно-поперечной схемой
армирования 57

стр
1.6.Цель работы и подстановка задач исследования 61

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ ТОРОВЫХ ОБОЛОЧЕК, ПОЛУЧАЕМЫХ

СОВМЕСТНОЙ НАМОТКОЙ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ

СЛОЕВ С УЧЕТОМ ШИРИНЫ НАМАТЫВАЕМОЙ ЛЕНТЫ...63

2.1 .Геометрия, система координат, уравнения равновесия и усилия для

силовой торовой оболочки из композиционных материалов 63

2.2.Математическая модель напряженно-деформированного состояния

торовой оболочки с ПП схемой армирования 65

  1. Напряжения в торовой оболочке с ПП схемой армирования без учета влияния продольного слоя на поперечный слой 65

  2. Влияние продольного слоя на напряженное состояние поперечного слоя композитной торовой оболочки 68

  3. Исследование напряженно-деформированного состояния продольного слоя с учетом укладываемой ширины ленты 72

2.3.Выбор ширины наматываемой ленты, укладываемой в продольном

направлении 76

2.4.Анализ результатов предварительно проведенных испытаний

стеклопластиковых торовых баллонов с ПП схемой армирования 78

2.5.Выводы по главе 81

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОМПОЗИТНЫХ ТОРОВЫХ ОБОЛОЧЕК С ПП СХЕМОЙ АРМИРОВАНИЯ,

ПОЛУЧАЕМЫЕ РАЗДЕЛЬНОЙ НАМОТКОЙ СЛОЕВ 82

3.1 .Разработка способа раздельной намотки изготовления композитных

торовых оболочек с ПП схемой армирования 82

3.2.Разработка методики расчета конструктивно-технологических параметров
композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые
раздельной намоткой слоев 85

стр 3.3.Порядок расчета конструктивно-технологических параметров

композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой

продольных и поперечных слоев 90

ЗАВыводы главы 92

ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТОРОВЫХ
СОСУДОВ С РАЗДЕЛЬНОЙ НАМОТКОЙ 93

4.1 .Проектирование конструкции и параметров стеклопластиковых торовых
сосудов, изготавливаемых раздельных намоткой продольных поперечных
слоев 93

4.2.Разработка технологии изготовления элементов продольного слоя 107

4.2.1. Многоразовые оправки для намотки элементов продольного

слоя 107

  1. Намотка элементов продольного слоя 107

  2. Полимеризация и сборка элементов продольного слоя 110

4.3.Разработка технологии изготовления поперечного слоя 111

  1. Намотка элементов поперечного слоя 111

  2. Способ заделки штуцера, окончательная термообработка намоточного сосуда 117

4.4.Разработка общая схема процесса изготовления стеклопластикового
торовых сосудов с раздельной намоткой 117

4.5.Выводы главы 120

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТОРОВЫХ СОСУДОВ
ИЗГОТОВЛЕННЫХ РАЗДЕЛЬНОЙ НАМОТКОЙ
ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ СЛОЕВ 121

5.2.Изготовления препрега для намотки стеклопластикового торового

сосуда 121

5.3.Изготовления стеклопластиковых торовых сосудов 124

стр
5.4.Испытания изготовленных стеклопластиковых торовых сосудов 128

  1. Испытание торового сосуда ТС-1 128

  2. Испытание торового сосуда ТС-2 130

  3. Испытание торового сосуда ТС-3 132

5.5.Рекомендации по реализации результатов исследования 136

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ: 138

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 140

ПРИЛОЖЕНИЕ 150

  1. Особенности изготовления намоточного препрега на установке барабанного типа УСЛ-26 150

  2. АКТ испытаний и внедрений композитных торовых сосудов 158

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Актуальной задачей современного машиностроения, обеспечивающей высокий экономический эффект, продолжает оставаться создание легких, герметичных, работающих при высоких давлениях и не очень дорогих в изготовлении сферических, цилиндрических или торо-вых сосудов различного назначения.

Композитные и металлокомпозитные торовые сосудов для дыхательных аппаратов относятся к новым перспективным сосудами высокого давления. Они удачно компонуются в дыхательных аппаратах всех типов, обладают хорошими массовыми характеристиками, имеют большие возможности для дальнейшего совершенствования и организации серийного производства.

Хотя замена цилиндрических сосудов на равновеликие композитные или металлокомпозитные торовые сосуды дает значительные эргономические преимущества и выгоды, а также снижение веса аппарата, однако для зарубежных и российских производителей в настоящее время остаются еще не решенными задачи проектирования и разработки технологии комбинированной намотки композитных торовых сосудов с требуемыми параметрами. Поэтому инновационный потенциал технологии намотки композитных торовых сосудов повышается в связи с перспективностью их использования для дыхательных аппаратов.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является создание технологичных, легких и недорогих композитных торовых сосудов, изготавливаемых в условиях серийного производства.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи.

1. Разработана математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с продольно-поперечной (ПП) схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

  1. Методом тензометрирования исследованы относительные деформации торовых оболочек с ПП схемой армирования, нагруженных внутренним давлением.

  2. Разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой продольных и поперечных слоев.

  3. Разработана конструкция и технология изготовления стеклопласти-ковых торовых сосудов с ПП схемой армирования для серийного производства.

  4. Экспериментально исследована работоспособность силовой торовой оболочки с ПП схемой армирования внутренним давлением.

Научная новизна работы состоит в следующем:

разработана математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с ПП схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

установлено влияние продольного слоя на напряженное состояние поперечного слоя композитной торовой оболочки, нагруженной внутренним давлением.

получены аналитические зависимости, определяющие среднее реализуемое напряжение в продольном слое при учете влияния ширины укладываемой ленты.

разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые раздельной намоткой слоев.

На защиту выносятся:

- математическая модель напряжено-деформированного состояния
композитной торовой оболочки с ПП схемой армирования с учетом ширины
наматываемой ленты.

- разработанная конструкция и методика расчета конструктивно-
технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой
армирования.

- анализ результатов испытаний модельных композитных торовых со
судов внутренним давлением.

Методы исследования. Для получения основных зависимостей, определяющих конструктивно-технологические параметры торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования, был использован метод «сетчатого анализа». Экспериментальные исследования прочностных и деформа-тивных характеристик торовых сосудов давления, изготовленных методом намотки из композитных материалов, осуществлялись с помощью тензомет-рирования.

Практическая ценность: Разработана технология изготовления композитных оболочек тровых сосудов методом раздельной намотки позволила:

исключение применения одноразовых песчано-полимерных оправок, обеспечивших сокращения цикла намотки с 11 часов до 2 часа.

снизить общую трудоемкость изготовления с 44 часа до 15,6 часов.

обеспечить изготовления композитных тровых сосудов в условиях серийного производства.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XXX академических чтениях по космонавтике (Москва, 2006г), XXXI академических чтениях по космонавтике (Москва, 2007г) и на кафедре «Технология ракетно-космического машиностроения» СМ-12 (2007г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, выводов и списка литературы из 97 наименований. Основная часть работы составляет 166 страниц машинописного текста и содержит 88 рисунков и 15 таблиц.

В первой главе посвящена обзору и критическому анализу конструктивно-технологических решений композитных и комбинированных сосудов в том числе и торовых, изготавливаемых намоткой. Проведенный анализ позволил обосновать цель и задачи исследований в данной работе.

Вторая глава содержит исследование напряженно-деформированного состояния торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

В третьей главе разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые раздельной намоткой слоев и с учетом ширины наматываемой ленты.

Четвертая глава посвящена проектированию конструкции и технологии изготовления стеклопластиковых торовых сосудов с ПП схемой армирования для условий серийного производства.

В пятой главе содержатся экспериментальные исследования модельных стеклопластиковых торовых сосудов изготовленных раздельной намоткой продольных и поперечных слоев. Сформулированы рекомендации для производства композитных торовых сосудов.

Подобные работы
Зверовщиков Анатолий Владимирович
Совершенствование технологии шпиндельной обработки деталей при уплотнении шлифовального материала внешним давлением
Глебов Владимир Владимирович
Повышение качества поверхности и производительности при торцовом шлифовании деталей из хрупких материалов на основе разработки инструмента с двухкаскадным виброгасителем
Игнатов Алексей Владимирович
Исследование и разработка метода герметизации разъемных соединений термопластичными материалами в машиностроении
Лавров Евгений Валентинович
Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования
Кочедаев Алексей Викторович
Повышение качества проектных решений технологической подготовки многономенклатурных производственных систем механообработки на основе разработки моделей и автоматизированной подсистемы формирования последовательностей кортежей технологических переходов
Шурпяк Владимир Кириллович
Совершенствование технологии надзора за судовыми котлами и сосудами, работающими под давлением
Мышевский Игорь Сергеевич
Повышение долговечности тонкостенных сосудов давления с использованием материалов с эффектом памяти формы
Акулинин Игорь Николаевич
Разработка метода и автоматизированной системы контроля зависимости теплофизических характеристик полимерных материалов от температуры и давления
Бессонова Наталья Геннадьевна
Разработка методов и исследование теплофизических свойств текстильных материалов и пакетов при действии влаги и давления
Резник В.Г.
Разработка методов аппроксимации характеристик оптических материалов для решения задач автоматизированного проектирования оптических систем

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net