Конструкции рукавов и способы сборки силового каркаса

В большинстве случаев рукав состоит из трех основных эле­ментов конструкции:

Ø внутреннего резинового слоя, или камеры,

Камера обеспечивает герме­тичность рукава, его сопротивление химическому и физическому воздействию рабочей среды.

Ø усиливающего слоя, или силового каркаса,

Силовой каркас предназначен для восприятия механических напряжений от внутреннего или внеш­него давления, веса транспортируемого материала.

Ø и наружного резино­вого слоя, или защитного покрытия.

Наружный резиновый слой защищает рукав от воздействия внешних факто­ров (истирание и другие механические напряжения, атмосферные факторы и т. д.).

Для обеспечения высокого качества рукавов необходимо, что­бы связь между отдельными элементами конструкции была до­статочно прочной (в том числе и при многократных деформациях рукава), что требует определенной опрессовки рукавов в процес­сах их сборки и вулканизации. При изготовлении многослойного силового каркаса между отдельными слоями армирующего мате­риала помещают резиновые прослойки (или промазывают пас­той), что повышает монолитность рукава и уменьшает трение между слоями.

Формирование внутреннего, промежуточных и наружного ре­зиновых слоев осуществляется обычными приемами технологии резинового производства (профилирование, наложение каланд- рованной ленты резиновой смеси).

При сборке силового каркаса важно, чтобы несущие нагрузку нити (или проволока) располагались в «равновесном» направ­лении, т. е. под таким углом к оси рукава, когда внутреннее давле­ние не вызывает искажения геометрических размеров изделия (при отсутствии растяжения материала).

Вопросы для закрепления

1.Назначение рукавных изделий?

2.Виды рукавов?

3.Требования к рукавам?

4.Конструкция рукавов?

Лекция 9. Способы изготовления рукавов

В зависимости от способа сборки силового каркаса рукава разделяются на несколько видов.

Рис. 31. Схема шпульной оплеточной машины: 1 — передний и задний диски; 2 — катушки с ни­тями оплетки; 3 — центральный направляющий стакан; 4 — отборочный барабан; 5 — отборочный транспортер

В рукавах прокладочной конст­рукции силовой каркас собирают обертыванием камеры в не­сколько слоев полосой обрезиненной ткани, раскроенной под углом 45° (меньше равновесного), поэтому под действием внут­реннего давления происходит некоторое увеличение диаметра и уменьшение длины рукава. Применяемые ткани (рукавные и др.) должны быть равнопрочными и иметь оди­наковые удлинения по основе и утку, в противном случае под дей­ствием избыточного внутреннего давления может происходить перекручивание рукава.

Недостатком прокладочной конструкции является существенное отклонение направления нитей в каркасе от равновесного, значительные затраты ручного труда при сборке рукавов, невозможность выпуска изделий боль­шой длины.

Более совершенна оплеточная конструкция каркаса, получае­мого путем оплетки камеры отдельными нитями. По сравнению с рукавами прокладочной конструкции рукава с плетеным кар­касом более гибки, при равной прочности на их изготовление рас­ходуется на 30 % меньше армирующих материалов, кроме того, использование оплеточных машин позволяет выпускать доста­точно длинномерные рукава.

В отечественной промышленности применяются в основном быстроходные шпульные оплеточные машины с горизонтальным прохождением рукава. Шпули устанавливаются на дисках, вра­щающихся в противоположном направлении (рис. 31). Потоки нитей со шпуль заднего диска с помощью механических нитеводителей попеременно направляются то выше, то ниже нитей, схо­дящих со шпуль переднего диска. В результате образуется пере­плетение потоков по типу саржи «две через две» (рис. 32). В за­висимости от диаметра выпускаемого рукава применяют 24-, 32-, 36-, 48- и 64-шпульные машины.

Нити в каждом потоке (от 1 до 6) должны ложиться точно одна к другой без пересечения, поэтому важной подготовительной операцией является перемотка нитей на шпули в виде потока (трощение).

Рис. 32. Напорный рукав с каркасом оплеточной конструкции: а — общий вид; б — структура оплетки; 1 — внутренняя камера; 2, 4 — прокладки каркаса; 3 — промежуточный резиновый слой; 5 — резиновая обкладка

Процесс наложения плетеного каркаса характеризуется не­сколькими основными показателями. Под плотностью оплетения понимают отношение площади, непосредственно занятой нитями, к общей площади оплетенной поверхности. При слишком высокой плотности оплетения снижается гибкость рукава и затрудняется затекание резиновой смеси между отдельными нитями оплетки в процессе вулканизации, что снижает прочность связи между элементами конструкции. При редкой оплетке существенно сни­жаются прочностные характеристики рукавов (под действием внутреннего давления возможно образование свищей). Поэтому для каждого типоразмера рукавов подбирается своя оптималь­ная плотность оплетения.

Шаг оплетения — это расстояние между двумя последова­тельными витками одной и той же нити (или величина продвиже­ния рукава за время полного оборота дисков оплеточной маши­ны). Угол оплетения (желательно равновесный) определяется соотношением частоты вращения дисков оплеточной машины и скорости протягивания рукава. Поскольку оплеточные машины работают с постоянной частотой вращения, угол оплетения зада­ется скоростью оплетения на основе соотношения:

Число слоев оплетки в каркасе зависит от требований, предъ­являемых к прочности рукава.

Рис.33 Варианты устройства навивочных станков 1-рукав, 2-тормозное устройство, 3-катушка, 4-защитный кожух

Навивочные машины по сравнению с оплеточными намного проще по конструкции, компактнее, производительнее и бесшумные в работе. Бобины с нитями (до 64 шт.) устанавливают на пат­роны по периметру планшайб, вращающихся вокруг протягивае­мого через центр рукава (рис. 33). Перемотку нитей на бобины осуществляют с помощью серийных перемоточных машин, однако наиболее желательны конструкции навивочных машин, позво­ляющие использовать нити без перемотки, непосредственно с тех паковок, в которых они поступают на заводы.

Важным условием получения однородного, высококачествен­ного каркаса является равномерность натяжения нитей при на­вивке. В тихоходных навивочных машинах могут использоваться цилиндрические бобины, вращающиеся вокруг оси при сматыва­нии нити (см. рис. 33, а).

В быстроходных машинах подобная конструкция неприемле­ма, так как возникающие при вращении бобин центробежные силы приводят к неравномерности натяжения нитей.

В таких машинах применяют конусные бобины, часто поме­щаемые в специальные контейнеры (см. рис. 33, б), что предохра­няет нить от действия ветровых нагрузок и стабилизирует ее положение при сматывании с бобины. При навивке на вертикально проходящую заготовку нити находятся в одинаковых условиях (см. рис. 33, в).

При изготовлении навивочных рукавов высокого давления используют латунированную проволоку диаметром 0,3—0,6 мм.

Так же, как в рукавах навивочной конструкции, каркас обяза­тельно имеет четное число слоев, и нити основы в соседних слоях расположены в противоположном направлении под углом, близ­ким к равновесному.

При практическом применении рукавов на их концах должна монтироваться арматура для присоединения к емкостям, аппара­там, насосам, узлам агрегатов и т. д. В случае напорных рукавов

низкого и среднего давления, всасывающих и напорно-всасывающих рукавов арматуру, как правило, монтируют на готовые рука­ва на месте их применения. Некоторые типы напорных рукавов высокого давления (в частности, буровые) оснащают арматурой в процессе их производства. Концевая арматура может быть съемной (многоразового применения) или несъемной. Если в кон­струкции рукава имеются токопроводники, они должны быть при­соединены (сваркой, пайкой и т. п.) к арматуре после сборки ее на конце рукава.