Использование в конструкции воздухозаборника композиционных

3.4. Использование в конструкции воздухозаборника композиционных

материалов

Большие возможности для создания эффективных конструкций мотоустановки предоставляют композиционные материалы, обладающие многообразием и уникальностью свойств.

КМ – это искусственно созданный материал, состоящий из двух или более разнородных и нерастворимых друг в друге компонентов (фаз), со­единенных между собой физико-химическими связями, и обладающий харак­теристиками, превосходящими средние показатели составляющих его компо­нентов.

Принципиальное значение замены металлов как традиционных конструкционных материалов на КМ состоит в том, что вместо ограниченного числа материалов с постоянными и практически равными во всех направлениях свойствами появляется возможность применять большое число новых мате­риалов со свойствами, различающимися в различных направлениях в зави­симости от направления ориентации наполнителя в материале (анизотропия свойств КМ). Более того, это различие свойств КМ является регулируемым и у конструктора появляется возможность на­правленно создавать КМ под конкретную конструкцию в соответствии с действующими нагрузками и особенностями ее эксплуатации. Поэтому пра­вильно спроектированная и хорошо изготовленная конструкция из КМ мо­жет быть более совершенной, чем выполненная из металлов. Само создание изделий из КМ является примером единства конструкции и технологии, по­скольку материал ,спроектированный конструктором, образуется одновре­менно с изделием при его изготовлении и свойства КМ в значительной сте­пени зависят от параметров технологического процесса.

Вместе с тем специфика КМ, в частности их низкая прочность и жесткость при сдвиге, требует внимательного отношения к конструктивно-технологиче­ской обработке конструкции: расчету сложных многослойных систем, сохра­нению в изделии высоких прочностных свойств армирующих волокон, получе­нию стабильных характеристик КМ.

3.4.1. Методы получения ПКМ

Отличительная особенность изготовления деталей из ПКМ состоит в том, что материал и изделие в большинстве случаев создаются одновременно. При этом изделию сразу придаются заданные геометрические размеры и форма, что позволяет существенно снизить его стоимость и сделать конкурен-тоспособным с изделиями из традиционных материалов, несмотря на сравнительно высокую стоимость полимерных связующих и волокнистых наполнителей.

Технология изготовления деталей из ПКМ включает следующие основные операции. 1 – подготовка армирующего наполнителя и приготовление связующего, 2 – совмещение арматуры и матрицы, 3 – формообразование детали, 4 – отверждение связующего в КМ, 5 – механическая доработка детали, 6 – контроль качества детали. Подготовка исходных компонентов заключается в проверке их свойств на соответствие техническим условиям, а также в обработке поверхности волокон для улучшения их смачиваемости увеличения прочности сцепления между наполнителем и матрицей в готовом ПКМ (удаление замасливателя, аппретирование, активирование поверхности, химическая очистка поверхности, удаление влаги и т. п.).

Совмещение армирующих волокон и связующего может осуществляться прямыми или непрямыми способами.

К прямым способам относятся такие, при которых изделие формуется непосредственно из исходных компонентов КМ, минуя операцию изготовления из них полуфабрикатов.

Непрямыми способами изготовления называются такие, в которых элементы конструкции образуются из полуфабрикатов. В этом случае пропитка армирующих волокон связующим представляет самостоятельную операцию, в результате которой получают предварительно пропитанные материалы (препреги) – нити, жгуты, ленты и ткани, которые затем подсушиваются и частично отверждаются.

Препреги приготовляют в специальных установках вертикального или горизонтального типа, одна из которых представлена на рис. 31

Формообразование деталей современной техники из ПКМ осуществляется многими технологическими методами, из которых наиболее широкое применение находят методы намотки, прессования, вакуумное и автоклавное формование, пултрузия.

Рис. 31

1 – стеклонити с бобин, установленных в шпулярнике. 2 – пропиточная ванна с отжимными валиками, 3 - раскадчик нитей, формирующий из них ленту, 4 – подающий валик,5 - цилиндрическая камера сушки ленты с барабаном. между двумя боковыми дисками которого расположены шесть транспортеров подачи ленты, 6 - катушка с лентой препрега и намоточном устройстве, 7-калорифер,8 - нагнетающий вентилятор, 9 - отсасывающий вентилятор

Метод намотки. Намоткой называют процесс формообразования конструкций из КМ, при котором заготовки получают автоматизированной укладкой по заданным траекториям армирующего наполнителя (нитей, лент, тканей), обычно пропитанного полимерным связующим, на вращающиеся конструктивные формы или технологические оправки.

Оправки или формы имеют конфигурацию и размеры , соответствующие внутренним размерам изготавливаемой детали. Формование детали намоткой завершается отверждением намотанной заготовки .

В настоящее время намотка осуществляется на автоматизированных намоточных станках с программным управлением, позволяющих получить изделия различных форм и размеров. Наиболее широко метод намотки применяется для изготовления конструкций, имеющих форму тел вращения или близкую к ней. Намоткой изготавливаются трубы, баки, емкости давления различной формы, конические оболочки, стержни, короба и т. п.

На рис. 32 представлена схема станка для спиральной намотки труб и емкостей сложной формы. При этом армирующий материал укладывается на поверхность оправки под некоторыми расчетными углами, которые выбираются в зависимости от схемы нагружения конструкции и в конечном счете определяют механические характеристики ПКМ. Требуемый угол укладки достигается в результате подбора скоростей вращения оправки и перемещения раскладчика. Материал при намотке укладывается с некоторым натяжением, которое способствует увеличению давления формования и получению монолитной структуры ПКМ.

Рис. 32

1 – технологическая оправка, 2-нитераскладчик, 3 – устройство пропиточно-натяжное, 4 - шпулярник, 5 – блок программного управления

4. Общий анализ технологического процесса при работе на  прессе.

Таблица 23

Количественные показатели пожаро и взрывоопасных веществ и материалов

 Таблица 24

Микроклимат

Таблица 25

Освещенность

Таблица 26

Производственный шум, производственные вибрации

Таблица 27

Электромагнитные поля

Таблица 28

Воздух рабочей зоны

Таблица 29

4. 1. Инженерные мероприятия по обеспечению безопасности при

 работе с прессом.

Конструкция и расположение механизмов и узлов пресса должны обеспечивать удобства их обслуживания, а также свободный и удобный доступ к штампам, предохранительным и регулируемым устройствам. На прессе должны быть: таблички с краткой технической характеристикой и с указанием периодичности и мест смазки; указатели предела регулировки шатуна, направления вращения маховика или фрикционных дисков, положений кривошипного вала (а для фрикционного пресса предельного по- ложения ползуна); световые сигналы, показывающие, на какой из режимов работы пресса переключена схема управления, и что "цепь управления под напряжением" и "главный двигатель работает". Толкатели кнопок управления в зависимости от функционального назначения должны иметь цвета, указанные в табл. 30

Таблица 30

Конструктивное исполнение включающей и тормозной сиcтем должно обеспечивать надежность их действия ,удобство  регулировки и замены изношенных деталей. Приборы управления, муфта включения и тормоз не должны допускать случайного или самопроизвольного включения пресса.

 На прессах усилием свыше 16 т должны устанавливаться муфты включения фрикционного типа.

 Для автоматического отключения пресса при падении давления воздуха в воздуховоде пресса должно устанавливаться соответствующее реле давления. Узлы включения и тормозные устройства при работе пресса на режиме <одиночный ход> должны обеспечивать автоматическое отключение муфты и включение тормоза после каждого хода с остановом ползуна в исходном крайнем положении. Рекомендуется применять сдвоенные воздухораспределители и другие средства, предотвращающие сдвоенные ходы ползуна.

Тормозная система должна осуществлять торможение мeханически независимо от энергоносителя; растормаживание - механически или с помощью энергоносителя (электротока, воздуха и т. п.). Угол торможения должен быть не более 15' угла поворота кривошипного вала. При расположении муфты включения и тормоза на разных концах вала между ними должна быть предусмотрена блокировка, обеспечивающая включение тормоза сразу же после выключения муфты и не допускающая включение тормоза до полного выключения муфты.

 Механические прессы усилием свыше 16 т, кромкогибочные. (листогибочные) кривошипные прессы должны быть оборудованы приспособлениями (уравновешивателями) ,предотвращающими опускание ползуна под действием собственного веса и веса прикрепленного к нему инструмента при разладке тормоза или при поломке шатуна.

Прессы однокривошипные усилием более 100 т и двухкри- вошипные c усилием свыше 63 т для регулировки межштампового пространства должны иметь индивидуальные электродвигатели. Пуск электродвигателя межштампового пространства должен быть сблокирован с пуском пресса так, чтобы в течение периода регулировки включение пресса было бы невозможно. Усилие на рукоятку приспособления для ручной регу- лировки межштампового пространства не должно превышать 10 кг. Верхний и нижний пределы регулировки межштампового пространства должны ограничиваться конечными выключателями при регулировке с помощью электродвигателя и соответствующими указателями при ручной регулировке.

Прессы, на которых производится групповая работа, должны оборудоваться II групповым управлением- двуруким для каждого штамповщика, допускающим возможность включения пресса на рабочий ход только при одновременном включении всех пусковых приборов.

На двух и четырехкривошипных прессах следует устанавливать не менее двух пультов управления - с фронта и с задней стороны пресса. Каждый пресс, устанавливаемый в автоматических линиях, кроме центрального пульта управления, должен иметь индивидуальный пульт управления.

Кнопки (рукоятки) управления прессом (ходом ползуна) должны быть расположены на высоте 700 - 1200 мм от уровня пола. Кнопки "Пуск" двурукого включения должны находиться друг от друга на расст. не менее 300 мм и не более 600 мм.

Опорная поверхность педали пресса должна быть прямой, нескользкой, иметь закругление торца и на расстоянии 110-130 мм от него упор для носка обуви. Педаль должна быть защищена прочным кожухом, открытым только с фронта обслуживания и исключающим возможность случайного воздействия на нее. Верхний край кожуха должен быть закруглен с целью устранения возможности ранения ноги при введении ее на педаль, Усилие на педаль для включения пресса должно быть в пределах 2,5- 3,5 кг. Опорная поверхность пусковой педали должна быть установлена на высоте 80 - 100 мм от уровня пола; включение пресса на рабочий ход должно происходить после прожатия педали соответственно на 45 - 70 мм.

Прессы должны снабжаться предохранителями ,предотвращающими поломку пресса при перегрузке. Прессы с механизмами для наклона станины, подъема и поворота стола должны иметь стопорные устройства, надежно фиксирующие станину и стол в нужном положении. Открытые одностоечные прессы должны быть оборудованы прочными ограждениями кривошипно-шатунного механизма и кривошипного вала, не допускающими падения их частей при случайных поломках.

Механизмы автоматических подач и другие средства механизации на прессах, если их действие может представлять опасность для работающих, должны быть укрыты соответствующими ограждениями. Каждый пресс при работе на режиме с одиночными ходами, должен быть оборудован защитным устройством, исключающим травмирование рук в опасной зоне (двурукое включение, фотоэлементная защита, подвижное ограждение и др.). Защитные устройства должны удовлетворять следующим основным требованиям: исключать возможность попадания рук под опускающийся ползун (штамп) или удалять pуки из-под опускающегося ползуна (штампа); автоматически фиксироваться в защитном положении до момента достижения ползуном безопасного положения; обеспечить защиту при каждом опускании ползуна, для чего защитное устройство должно быть сблокировано с механизмом включения муфты или связано непосредственно с ползуном; допускать регулирование при изменении величины хода ползуна и закрытой высоты пресса; не мешать в работе и обозрению рабочего пространства при штамповке и не вызывать случаев травмирования при своем действии. В случае необходимости штамповки крупных заготовок, удерживаемых руками, должна быть предусмотрена возможность переключения или отключения защитного устройства с фиксацией его в требуемом положении.

Если ограждение имеет отверстия или изготовленно из сетки, то расстояние от движущихся деталей до поверхности ограждения должно соответствовать указанному в табл. 31

Таблица 31

При конструировании и изготовлении защитного устройства должны быть учтены особенности конкретного пресса и условия работы на нем.

Винтовой фрикционный пресс должен быть оборудован:

а) двуруким управлением. Рычаги (кнопки) двурукого управления должны быть сблокированы между собой так, чтобы включение пресса могло происходить только при одновременном воздействии на оба рычага (кнопки) и чтобы исключалась возможность включения пресса при заклинивании одного из них;

б) тормозным устройством, обеспечивающим надежное удержание ползуна в верхнем нейтральном положении маховика;

в) ограждением, удерживающим маховик при случайном срыве его со шпинделя и оборвавшуюся фрикционную обкладку маховика в случае ее повреждения;

г) амортизирующими упорами, предотвращающими ход ползуна выше установленного предела и исключающими удар маховика о горизонтальный вал;

д) предохранительным устройством (фиксатором), обеспечивающим держание ползуна в верхнем положении;

е) сервоприводом (гидравлическим или пневматическим) для осуществления нажатия диска на маховик, если усилие пресса более 160 т.

Винтовые прессы с балансирами должны иметь ограждения пути, проходимого этими балансирами.

Меры безопасности, предусматриваемые конструкцией штампа (механизация и автоматизация подачи заготовок и удаления отходов и деталей за пределы опасной зоны; закрытые штампы; огражденные штампы и др.), должны определяться в зависимости от условий и характера производства (единичное, мелкосерийное, серийное, массовое), габаритных размеров материала, заготовок и назначения самого штампа. При наличии устройства для автоматической подачи заготовок в штамп и удаления из штампа отходов и деталей рабочее пространство пресса необходимо ограждать, чтобы исключить доступ рук в опасную зону. Ограждение не должно мешать наблюдению за процессом штамповки. В условиях крупносерийного и массового производства для подачи заготовок в штамп и удаления деталей и отходов за пределы опасной зоны следует применять средства механизации и автоматизации, устанавливаемые на прессе или встроенные в штамп (механические руки, автоматические сбрасыватели, воздушная сдувка и др.).

При штамповке мелких деталей небольшими партиями подачу заготовок в штамп следует осуществлять с применением средств малой механизации (лотков, шиберов или других устройств с механической или ручной подачей). Для удаления деталей и отходов из рабочей зоны штампа необходимо предусматривать надежные средства, обеспечивающие безопасность. Допускается укладывание заготовок в рабочую зону штампа пинцетом, но с обязательным применением защитного устройства, обеспечивающего безопасность (двурукое управление, фотоэлементная защита, ограждение опасной зоны пресса и др.).

На плите штампа или на прикрепленной к штампу табличке должны быть изложены четкие указания о том, с какими устройствами безопасности следует работать. На плитах особо опасных штампов по всей длине фронтальной их стороны на носится полоса желтого цвета шириной 10 - 25 мм в зависимости от габаритных размеров плиты.

Подача заготовок в штамп и удаление отштампованных деталей из штампа вручную допускается только при наличии на прессе эффективных защитных устройств (двурукое включение, фотоэлементная защита, ограждение опасной зоны пресса и др,), исключающих травмирование рабочих, или при применении штампов безопасной конструкции, выдвижных или откидных матриц, сблокированных с включением пресса.

На небольших штампах ,применяемых на прессах с малым ходом ползуна для исключения возможности травмирования пальцев, должны предусматриваться зазоры безопасности между подвижными и неподвижными их частями ; не более 8 мм между верхним подвижным съемником и матрицей , между неподвижным нижним съемником и пуансоном при нахождении ползуна в верхнем положении; не менее 20 мм между нижним съемником или прижимом и пуансонодержателем, между втулками (в штампах с направляющими колонками) и съемником при нахождении ползуна в нижнем положении. На прессах с большим ходом ползуна указанный зазор безопасности в штампе не менее 20 мм должен быть увеличен с таким расчетом, чтобы кисть руки не могла быть зажата при нижнем положении ползуна. Если по условиям работы (установка штампа на прессе с большим или нерегулируемым ходом ползуна) нельзя выдержать зазоры (расстояния) безопасности между подвижными и неподвижными частями, то опасные зоны должны быть ограждены.

Штампы, при работе с которыми имеется повышенная опасность травмирования, вследствие поломки их отдельных частей (чеканочные штампы , штампы для выдавливания, штампы с рабочими элементами из твердого сплава и т. п.), должны быть оборудованы предохранительными кожухами, исключающими возможность травмирования отлетающими осколками и подвижными частями.

Для сборки штампов необходимо предусмотреть надежные способы крепления всех деталей. Должна быть исключена возможность самоотвинчивания винтов и гаек, крепящих выталкиватели, съемники, выбрасыватели, а также вырывания матриц и пуансонов из мест их крепления во время работы штампа (пресса).

Крепление штампов на прессах должно быть надежным и обеспечивать удобство подачи заготовок и съема изделий. Применение всевозможных шайб и случайных подкладок при креплении штампов запрещается.

Лотки, применяемые для подачи заготовок в штамп, должны иметь направляющие линейки с открытым пространством между ними, позволяющими наблюдать и при необходимости ориентировать положение перемещающихся заготовок. Удаление застрявших в штампе деталей и отходов должно осуществляться только с помощью соответствующего инструмента при выключенном прессе.

Удаление отштампованных деталей и отходов из межштампового пространства должно допускаться только при нахождении ползуна в верхнем мертвом положении или при наличии на прессе защитного устройства. Во избежание образования на штампуемых деталях заусенцев, вызывающих порезы рук, применение матриц и пуансонов с затупленными режущими кромками не допускается.