Прессование моторамы для БПЛА с соосной схемой несущих винтов

Содержание

Содержание……………………………………………………………………....……..1

Внешний вид и ЛТХ БПЛА…………………………………………..…………..……2

Стержневые и балочные изделия в конструкции БПЛА…………………………….3

Технология изготовления балочных и стержневых изделий из ПКМ……………...3

Список литературы………………………………………………………………..…..19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Внешний вид рассматриваемого БПЛА.

 

Летно технические характеристики БПЛА

Крейсерская скорость	Км/ч	U	60
Высота полета	м	H	500
Радиус действия	м	R	3000
Продолжительность полета	ч	Т	1,5
Взлетная масса	кг	m	25
Площадь крыла	м2	S	0,8
Размах крыла	м	L	1
Угол атаки нулевой  подъемной силы	град.	α0	6
Допустимый скоростной напор  в длительном полете	Па	q	12200
Допустимая перегрузка	n		1,3
Тип двигателя			Электрический
Количество двигателей  х  мощность			2 х 300
Схема общего вида

 

 

Стержневые и  балочные изделия в конструкции БПЛА.

 

1. Стержень – элемент конструкции, работающий на сжатие или растяжение, у которого одно измерение гораздо больше двух других.

Основное назначение стержней — воспринимать осевые (растягивающие и сжимающие силы), а также изгибающие моменты. Частным случаем стержней являются гибкие нити, которые работают только на растяжение, не оказывая сопротивлению сжатию и изгибу. 

По форме оси различают прямые, кривые и ломаные стержни. Прямой стержень может иметь постоянное и переменное сечение, том числе сечение, которое ступенчато изменяется по длине стержня. Кривой стержень является расчётной схемой арок, кольцевых фундаментов, кольцевых рёбер жесткости оболочек и других линейных конструкций. Примером ломаного стержня является опорная балка балкона или эркера здания.

Итак, стержнем в конструкции  БПЛА можно рассматривать одно ребро  жесткости обшивки.

2. Ба́лка — это конструктивный элемент, представляющий собой горизонтальный или наклонный брус, работающий преимущественно на изгиб.

Балочной конструкцией в БПЛА являются горизонтальные элементы мотоплиты, на которой стоит двигатель и с помощью которой осуществляется его к главному воздуховоду.

 

Технология изготовления балочных и стержневых изделий из ПКМ.

Рассмотрим подробнее  технологию изготовления стержневых и  балочных изделий.

• Технология изготовления стержневых изделий.

Для изготовления стержневых изделий типа ребер жесткости БПЛА метод ручной выкладки углеродного материала между ячеек с гелием.

 

Изготовление  изделий методом ручной выкладки. 
 
Это один из первых методов изготовления изделий из КМ. Он применяется для изготовления крупногабаритных изделий(корпуса лодок, кабины авто),в опытном производстве при создании авиационно-космической и ракетной техники. При формировании РВ применяют армирующий материал в виде матов из рубленой стеклопряжи ,ткани или ровнинговой ткани. Смолу и катализатор предварительно смешивают ,после чего наносят кистью , валиком или распыляют. К методу РВ относят и формование напылением,при кот. стекловолокно предварительно измельчается на короткие волоконца (штапельки) и в процессе разбрызгивания перемешивается одновременно со смолой и катализатором. После того как смесь попадет в форму ее уплотняют металлическими валиками. На практике часто комбинируют методы РВ и напыления ,чередуя слои напыленного измельченного волокна со слоями ткани или тканного ровнинга. 
 
 Стадии метода: 
 
1. подготовка форм- используют открытые формы позитивные и негативные в зависимости от того какая поверхность д.б.гладкой –внутренняя или внешняя. 
 
2.подготовка форм- нанесение на ее поверхность антиадгезивного покрытия (смазки). Его наносят в несколько слоев .Каждый слой д.б. хорошо отполирован и выдержан до затвердевания. 
 
3.нанесение наружного смоляного слоя 
 
4.ручная выкладка- наносят необходимое число слоев тканого ровнинга , ткани или мата до достижения расчетной толщины. 
 
Преимущества : универсальность, возможность изготовления изделий сложной формы и больших размеров, низкая стоимость оснастки, минимальные капиталовложения в оборудование,минимальная стоимость и длительность пускового периода, можно легко изменять конструкцию изделия,возмжно изготовлять опытные партии изделий перед началом крупносерийного производства. 
 
Недостатки : большие затраты ручного труда ,низкая производительность ,трудность обеспечения однородности физико-механических свойств материала в изделиях, изделия имеют гладкую поверхность только с одной стороны, можно использовать только для выпуска мелкосерийной продукции, качество изделий зависит от квалификации формовщика,обазуется значительное количество отходов. 

• Технология изготовления балочных изделий.

Для изготовления балочных изделий лучше всего подходит литьевое (трансферное) прессования. Изготовлять балки предложено из стеклопластиков. Балками в конструкции БПЛА являются элементы моторамы двигателя.

 

Прессование - один из методов, использумых для переработки полимеров, в том числе, для производства изделий из стеклопластика. 

 

Прессование предусматривает загрузку материала в пресс-форму, под действием температуры перевод материала в вязкопластичное состояние, формование изделия под действием давления и фиксацию заданной конфигурации изделия в результате ускоренного сшивания олигомеров при повышенной температуре. Полученное этим методом изделие, обладает формоустойчивостью при повышенной температуре и не требует охлаждения перед извлечением из пресс-формы. Пресс-материал может содержать от 30-70 % связующего, и соответственно от 70-30 % наполнителя. Кроме того, в состав могут входить отвердители, красители, смазывающие вещества и прочие компоненты.

 

АРМИРОВАННЫЕ ПЛАСТИКИ (от лат. armo - укрепляю), композиционные материалы на основе полимерного связующего (матрицы) и упрочняющего (армирующего) наполнителя волокнистой структуры. В качестве связующего в армированных пластиках применяют синтетические смолы (эпоксидные, феноло-формальдегидные, полиэфирные), кремнийоргагнические полимеры, полиамиды, полиимиды, полисульфоны, фторопласты и др.Наполнителями служат неорганические. и органические волокнистые материалы, используемые в виде мононитей, комплексных нитей, коротких (дискретных) волокон, жгутов, тканей, войлоков, нитевидных монокристаллов.

В зависимости от природы наполнителя различают след. виды армированных пластиков: стеклопластики (наполнитель - стеклянное волокно), боропластики (борное волокно), асбопластики (асбестовое волокно),углепластики (углеродное волокно), древесные слоистые пластики (древесный шпон) и др. Армированные пластики с наполнителями в виде коротких волокон наз. волокнитами, в виде тканей -текстолитами, в видебумаги -гетинаксами. По характеру ориентации волокон различают однонаправленно, перекрестно и пространственно армированные пластики.

Прменим  для 

 

Подготовка   материала   к  переработке  включает  оценку  его  технологических  характеристик, подготовки  его  к  виду,  удобному  для  укладки  в пресс-форму,  доведение  технологических  свойств  до  требуемых  значений  путём  сушки  или  других операций.

Основное  назначение  подпрессовок – дегазация пресс-формы  с целью удаления летучих и  паров влаги за короткий промежуток  времени начальной стадии отверждения   материала.   Использование   подпрессовки даёт возможность сократить  время выдержки,  уменьшить внутренние напряжения, значительно повысить физико-механические и диэлектрические характеристики в готовых изделиях.

Выдержка – это  время  пребывания  материала в нагретой форме, необходимое для его полного  отверждения.

При прессовании деталей  из слоистых  композитов  время  выдержки  под давлением  включает  время  охлаждения,  которое  производится  так  же  под давлением.

В  зависимости  от конструкции  пресс-формы  детали съём производится с помощью системы выталкивателей, специальных съёмников или вручную.

 

Литьевое (трансферное) прессование заключается в том, что пресс-материал в необходимом для литья количестве загружают в загрузочную камеру пресс-формы, где он нагревается до вязкотекучего состояния. Из этой камеры пресс-материал выдавливают через один или несколько литниковых каналов в оформляющую полость, где материал отверждается.

 

 

Схема процесса литьевого  прессования: 1 - пуансон, 2, 5 - детали пресс-формы, 3 - пресс-материал, 4 - оформляющая полость, 6 - изделие 

 

• в силу высокого давления масса дополнительно равномерно прогревается внутри и снаружи. Проходя через литниковые каналы все частицы массы соприкасаются с горячими стенками пресс-формы и быстро нагреваются до необходимой температуры;
• пресс-материал прогревается в литниковых каналах также за счет возникающего внутреннего трения. Благодаря интенсивному и равномерному прогреву пресс-материал в форме отверждается быстро;
• при литьевом прессовании выдержка может сократиться на 50 % и более;
• ввиду хорошего прогрева изделия, изготовленные этим методом, хорошо отверждаются по всему сечению. Поэтому по сравнению  с изделиями, полученными другими способами, они обладают лучшими диэлектрическими и физико-механическими свойствами;
• поскольку в оформляющую полость поступает достаточно мягкая пластичная пластмасса, то «нежные» детали пресс-формы и арматура не повреждаются. Это позволяет изготавливать изделия с более тонкой арматурой, чем при обычном прессовании;
• пресс-масса впрыскивается в закрытую пресс-форму, что дает возможность изготавливать изделия такой конфигурации, которые при обычном прессовании получить невозможно, так как подвижные детали пресс-формы могут разойтись под давлением массы. Именно поэтому литьевым прессованием изготавливают изделия с близко расположенными рядами арматуры, а также изделия сложной конфигурации;
• в силу того, что при литьевом прессовании перерабатываемая масса впрыскивается в закрытую форму, то возникающие в месте разъема пресс-формы заусеницы отсутствуют. Кроме того, можно точнее соблюдать размеры изделия.

Литьевому прессованию характерны и некоторые недостатки:

• несколько больший расход материала;
• сложность конструкции пресс-формы по сравнению с обычным прессованием.

 

Компрессионное (прямое) прессование:

Прямое (компрессионное) прессование заключается в том, что пресс-материал в виде порошка или таблеток загружается в пресс-форму и подвергается воздействию температуры и давления. При этом материал размягчается и растекается по внутренней полости пресс-формы, принимая её конфигурацию.

 

Схема процесса прямого прессования: 1 - пуансон, 2 - пресс-порошок, 3 - матрица, 4 - выталкиватель, 5 - изделие 

 

После отверждения материала  изделие извлекается с помощью  выталкивателей.

При данном виде прессования  используется простая по конструкции  дешевая пресс-форма. Однако метод  имеет и недостатки:

• выдержка изделия в пресс-форме занимает значительную часть времени всего цикла прессования;
• некоторые виды арматуры нельзя запрессовать в изделие в связи с тем, что она может деформироваться;
• трудность изготовления тонких изделий с глубокими глухими отверстиями, у которых отношение глубины к диаметру более 3,5 из-за неизбежного искривления деталей пресс-формы, оформляющих эти изделия;
• в изделии с разной толщиной стенок возникают настолько большие напряжения, что они сильно деформируются после извлечения.

Во время уплотнения и  деформации в результате трения между  частичками материала происходит выделение  тепловой энергии, которая совместно  с внешним обогревом формующих  элементов приводит к плавлению  связующего. После того как материал перешел в вязкопластичное состояние, он под действием давления распределяется в пресс-форме образуя монолитную и уплотненную структуру. 
Процесс отверждения заключается в протекании реакции сшивки макромолекул вследствие поликонденсации между свободными функциональными группами связующего или отвердителя и связующего (двухкомпонентные системы). Реакция происходит под действием тепла, с выделением низкомолекулярных, летучих веществ: вода, формальдегид, аммиак, метанол и др.

Технологические параметры компрессионного прессования:

• Температура предварительного подогрева;
• Температура прессования;
• Давление прессования;
• Параметры подпрессовок;
• Время выдержки под давлением.