АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕПРЕГА НА ЛЕНТОЧНОЙ УСТАНОВКЕ

Рассматривается процесс изготовления препрега на ленточной установке. Приведена схема автоматизации установки, которая подробно описана. Приведены ссылки на производителей оборудования, используемого при автоматизации.

Ключевые слова: композиционные материала, препрег, ленточная установка, автоматизация

1.     Введение

 Развитие современной техники потребовало разработки новых конструктивных материалов, в частности, композиционных материалов (КМ).

КМ получают путем введения в основной материал определенного количества другого материала, который добавляется в целях получения специальных свойств. КМ может состоять из двух, трех и более компонентов. Размеры частиц входящих компонентов могут колебаться в широких пределах – от сотых долей микрометров (для порошковых наполнителей) до нескольких миллиметров (при использовании волокнистых наполнителей) [1,2,7,11,18,19].

Процесс изготовления деталей из КМ характеризуется высоким коэффициентом использования материала, малой трудоемкостью, высокой механизацией и автоматизацией

При изготовлении изделий методом "сухой" весь процесс намотки разбивается на два этапа. Изготовление на ленточной установке предварительно пропитанной ленты (препрега) и намотка из нее на намоточном станке самого изделия [12,15,16,18,21]. Вопросы разработки систем регулирования натяжения при изготовлении препрега и намотки из него изделий рассмотрены в работах [4,8,9,10,22].

2. Описание технологического процесса

 Рассмотрим первую стадию процесса. Ленточная установка УЛС-3М предназначена для пропитки растворами смол и сушки однонаправленных лент из стеклянных, углеродистых и органических волокон. Функциональная схема установки приведена на рис.1.

Композиционные нити с шпулярника попадают на собирающую гребенку, где формируется ровница. Через зону подсушки и удаления замасливателя ровница попадает в пропиточную ванну. Избыток связующего удаляется отжимными валиками. Далее предпрег проходит сушку, где удаляются избыточные летучие, после чего готовая композиционная лента наматывается на бабину.

1-Шпулярник. 2-Сборная гребенка. 3-Подсушка и удаление замасливателя. 4-Пропиточная ванна. 5-Отжимные валики. 6-Сушильная камера. 7-Бабина с лентой.

Качество будующих изделий определяется качеством изготовленного препрега. В свою очередь качество препрега зависит от соблюдения в процессе работы заданных технологических параметров ленточной установки. Очевидно, что данные параметры должны управляться автоматическими системами.

2. Автоматизация процесса изготовления препрега на ленточной установке На рис.2 представлена схема автоматизации ленточной установки.

 На шпулярнике 1 установлены датчики обрыва нити QT [23,24]. Температура связующего контролируется датчиком TY. Эта информация поступает на вычислительную машину и поддерживается на заданном уровне. Уровень связующего в ванночке 5 контролируется датчиком LT. В зависимости от температуры увеличивается нагрев ванночки, при этом открывается вентиль 13, а 14 прикрывается. Если температуру нужно уменьшить, то 14 открывается, а 15 прикрывается. Соотношение наполнителя связующего измеряется датчиком QF [3]. В зависимости от необходимости электродвигатель M перемещает отжимные валики, изменяя соотношение связующего. Температура камер измеряется датчиком TY(2a,3a,4a). При необходимости изменение напряжения на тенах (линии 5,7,9) с помощью регуляторов мощности [20]. Двигатель, связанный с валом 6, регулирует скорость движения ленты. Скорость измеряется датчиком SE (11a) [14]. Намотка ленты происходит на бабину 7, которая вращается с помощью двигателя M(12). Натяжение измеряется датчиком NT(10a) [13]. Датчик 11 [17] определяет степень заполненности бабины и необходимость ее смены. Весь процесс намотки контролируется контроллером [5,6], осуществляющим функции регулирования основных технологических параметров, сигнализации и архивации данных о технологическом процессе.

3. Выводы 

Предложена схема автоматизации процесса изготовления препрега на ленточной установке. Схема содержит необходимые датчики технологического процесса, средства управления ими и контроллер.

Список литературы

1.         Берлин А. А. Современные полимерные композиционные материалы (ПКМ) / А. А. Берлин // Соровский образовательный журн. – 1995. – № 1. – С. 57-65.

2.           Буланов И. М. / Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов / И. М. Буланов, В. В. Воробей – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. – 516 с.

3.           Диденко, Б. А. Ультразвуковое устройство контроля соотношения «наполнитель-связующее» системы управления процессом формирования изделий из композиционных материалов: автореф. дис. канд. тех. наук: 05.13.05 / Диденко Борис Александрович. – Новочеркасск, 2003. – 19 с.

4.           Завалий А.А., Кенжаев А.М., Микитинский А. П. Система регулирования натяжения при намотке изделий из композиционных материалов. Международный студенческий вестник. 2015. № 5-5. С. 701-703.

5.          Каталог DA 51.2. Micromaster. ООО «СИМЕНС». – Москва, 2007. – 82 с.

6.          Компоненты для комплексной автоматизации. Информация по продуктам – 2010. SIMATIC. ООО «СИМЕНС». – Москва, 2010. –168 с. Композиционные материалы [Электронный ресурс] / Применение композиционных материалов в строительстве – Режим доступа http://cy7.ru/.

7.          Композиционные материалы: Справочник / В. В. Васильев [и др.] – М.: «Машиностроение», 1990. – 512 с.

8.       Кравченко О.А., Микитинский А.П. Система регулирования натяжения при намотке изделий из композиционных материалов. В книге: Интеграция науки и практики как механизм развития отечественных наукоемких технологий производства Сборник научных статей по материалам IV Всероссийской научно- практической конференции. Ответственный редактор Л.В. Илюхина. 2015. С. 130-132.

9.       Микитинский А. П., Бекин А.Б., Алтунян Л.П. Электроприводы механизмов намотки изделий из композиционных материалов. В сборнике: Труды VIII международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014 в 2-х томах. Ответственный за выпуск И. В. Гуляев. 2014. С. 516- 521.

10. Микитинский А.П.Математическая модель лентопротяжного тракта станка для намотки изделий из композиционных материалов Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2016. № 1 (543). С. 62-66.

11.      Михеев С. В. Керамические и композиционные материалы в авиационной технике / С. В. Михеев, Г. Б. Строганов, А. Г. Ромашин – М.: «Альтекс», 2002. – 276 с Новые материалы / Ю. С. Карабасов [и др.] – М.: «МИСИС», 2002. – 736 с.

12.     ООО «Композит» [Электронный ресурс] / Технологии производства изделий из стеклопластика – Режим доступа http://kompozit-sib.ru. Союз производителей композитов [Электронный ресурс] / Что такое композиты? – Режим доступа http://www.uncm.ru.

13.      ООО Комплект-Техника [Электронный ресурс] / Montalvo.Датчики и тензодатчики натяжения – Режим доступаhttp://www.siberian.ru/.

 14.     ООО Прибор [Электронный ресурс] / Тахометры ТЭ-3, ТЭ-3Ех – Режим доступа http://www.teploizmerenie.ru.

15.     ООО «Проф» [Электронный ресурс] / Технологии производства – Режим доступа http://www.fiberprof.ru/.

16.     Производство изделий из полимерных материалов / В. К. Крыжановский [и др.] – С.-Пет.: «ПРОФЕССИЯ», 2008. – 460 с.

17.     Промышленная автоматизация технологических процессов и производств – Sick AG в России [Электронный ресурс] / Системы позиционирования и измерения расстояния – Режим доступа http://www.sick-automation.ru/.

18.     Росато Д. В. / Намотка стеклонитью / Д. В. Росато, К. С. Грове – М.: «Машиностроение», 1969. – 310 с Черный, А. А. / Композиционные материалы в технике и перспективы их получения при производстве отливок / А. А. Черный, В. А. Черный– Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. – 60 с. 

19.      Справочник по композиционным материалам / Дж. Любин [и др.] – М.: «Машиностроение», 1988. – Т. 1 – 448 с.

20.     Тиристорные регуляторы мощности серии W5 – 2007. SIPIN TECHNOLOGY CO., LTD. – Москва, 2007. – 6 с.

21.      Торнер Р. В. / Оборудование заводов по переработке пластмасс / Р. В. Торнер, М. С. Акутин – М.: «Химия», 1986. – 400 с.

22. Холоденко Н.О., Микитинский А.П. Решение задачи математического описания упругой ленты как объекта управления при намотке тел вращения сложной геометрической формы. В сборнике: Экономика, наука и образование в XXI веке Материалы III региональной научно-практической конференция ученых, студентов и аспирантов. 2011. С. 376-380.

23.      BTSR International S. p. A. [Электронный ресурс] / IS3 F sensor series – Режим доступа http://www.btsr.com.

24.      BTSR International S. p. A. [Электронный ресурс] / SMART MATRIX KNIT – Режим доступа http://www.btsr.com.