复合材料成型工艺与设备第八章--缠绕设备概要优秀PPT.ppt
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1、第八章第八章缠绕设备缠绕设备8.1 概述8.2 小车环链式缠绕机的总体结构8.3 小车环链式缠绕机运动分析8.4 小车环链式缠绕机的设计计算8.5 各类机械限制缠绕机传动系统设计举例8.6 固化炉18、缠绕设备8.1 概述1947 美国 Kellog 第一台缠绕机三个阶段:机械限制缠绕机:卧式,立式数字程序限制(NC)缠绕机:将芯模的角位移量和小车的线位移量转换为电脉冲形式的数字量进行限制微机限制缠绕机(MCFW):软件限制2微机限制缠绕机特点:微机限制缠绕机特点:(1)增加了缠绕机的运动坐标数)增加了缠绕机的运动坐标数3(2)缠绕精度高)缠绕精度高位置和速度的反馈的闭环限制系统位置和速度的反
2、馈的闭环限制系统(3)提高了自动化程度)提高了自动化程度4缠缠 绕绕 设设 备备张力控制器张力控制器微机控制器微机控制器纱纱 架架缠绕机构缠绕机构浸浸 胶胶 槽槽成成 型型 设设 备备5缠缠 绕绕 设设 备备卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机6卧式缠绕机卧式缠绕机7卧式缠绕机8立式缠绕机9限制系统限制系统10缠缠 绕绕 机机 构构11纱纱 架架12浸浸 胶胶 槽槽1314张张 力力 控控 制制 器器15缠绕成型工艺产品及应用缠绕成型工艺产品及应用缠绕成型工艺最早是在1947年美国起先研究,当时用于生产F-84飞机的压缩空气瓶。从60年头起先广泛用于航空航天,导弹,水下装置等。民用方面主要产品是各种规
3、格的复合材料缠绕管道和贮罐。缠绕制品特点:牢靠性 比强度高 生产率高 材料成本低16缠绕成型工艺产品及应用缠绕成型工艺产品及应用17缠绕成型工艺的优缺点缠绕成型工艺的优缺点 优优 点点工艺过程快工艺过程快速速自动化程度自动化程度高高可以限制树可以限制树脂含量脂含量削减纤维的削减纤维的奢侈奢侈纤维含量高,纤维含量高,较高的结构较高的结构性能性能优缺点优缺点 缺缺 点点制品的轴向制品的轴向增加比较困增加比较困难难芯模和设备芯模和设备价格昂贵价格昂贵产品形态受产品形态受到工艺限制到工艺限制188.1.2.2 绕臂式(立式)缠绕机绕臂式(立式)缠绕机芯芯模模垂垂直直放放置置。绕绕臂臂倾倾斜斜一一小小角
4、角度度,避避开开芯芯模模两两端端的的金金属接嘴,可进行平面缠绕(纵向缠绕)。属接嘴,可进行平面缠绕(纵向缠绕)。8.1.2.3滚转式缠绕机(图滚转式缠绕机(图82)芯模一边转动,一边翻转,适用于平面缠绕。芯模一边转动,一边翻转,适用于平面缠绕。198.1.2.4跑道式缠绕机跑道式缠绕机适用于平面缠绕的大型容器。适用于平面缠绕的大型容器。围绕芯模有环形轨道,装有纱架和绕丝嘴的小车围绕芯模有环形轨道,装有纱架和绕丝嘴的小车沿轨道运动。小车绕芯模运转一周,芯模自转一沿轨道运动。小车绕芯模运转一周,芯模自转一微小角度,从而呈现出平面缠绕线型。芯模轴倾微小角度,从而呈现出平面缠绕线型。芯模轴倾斜或水平放
5、置,环形轨道平面必需与芯模轨成一斜或水平放置,环形轨道平面必需与芯模轨成一缠绕角,以便使吐出的纱带能避开芯模两端机孔缠绕角,以便使吐出的纱带能避开芯模两端机孔的接头。适用于平面缠绕成型的大型产品的接头。适用于平面缠绕成型的大型产品20另外有另外有“电缆式纵环向缠绕机电缆式纵环向缠绕机”、“球形容器球形容器缠绕机缠绕机”、“管道连续式缠绕机管道连续式缠绕机”、“湿法定长湿法定长管缠绕机管缠绕机”等。等。218.2 8.2 小车环链式缠绕机的总体结构小车环链式缠绕机的总体结构立体结构分为三大部分:床头箱、小车、床身。立体结构分为三大部分:床头箱、小车、床身。协助设备有:纱架、浸胶装置、张力限制装置
6、等。协助设备有:纱架、浸胶装置、张力限制装置等。22缠缠 绕绕 设设 备备张力控制器张力控制器微机控制器微机控制器纱纱 架架缠绕机构缠绕机构浸浸 胶胶 槽槽成成 型型 设设 备备238.2.1 8.2.1 床头箱床头箱作用:作用:1 1、传递电机动力;、传递电机动力;2 2、变速。、变速。床头箱有三根输出轴床头箱有三根输出轴:主轴连接芯模,驱动其运转;主轴连接芯模,驱动其运转;其次根轴连丝杠,带动小车运动,进行环向缠绕;其次根轴连丝杠,带动小车运动,进行环向缠绕;第三根轴连主动链轮,带动小车,进行螺旋缠绕。第三根轴连主动链轮,带动小车,进行螺旋缠绕。2425268.1.1 8.1.1 纤维缠绕
7、机的发展纤维缠绕机的发展8.1.2 8.1.2 机械限制缠绕机的类型机械限制缠绕机的类型8.1.2.1 8.1.2.1 小车环链式缠绕机小车环链式缠绕机 以环形链条和丝杠机带动小车运动,可进行螺以环形链条和丝杠机带动小车运动,可进行螺旋缠绕和环向缠绕(缠绕机芯模水平放置)。旋缠绕和环向缠绕(缠绕机芯模水平放置)。27 为为了了缠缠绕绕各各种种制制品品,主主轴轴转转速速应应能能无无极极调调速速(即即无无级级调调速速电电机机),为为了了使使主主轴轴转转速速与与导导丝丝头头速速度度之之比比保保持持稳定,主轴与小车传动系统应接受同一台电机驱动。稳定,主轴与小车传动系统应接受同一台电机驱动。挂轮的作用:
8、变更缠绕机的转速比,接受不同的挂轮即挂轮的作用:变更缠绕机的转速比,接受不同的挂轮即 有不同的转速比和缠绕角。有不同的转速比和缠绕角。8.2.2 8.2.2 小车小车 拨拨 销销 :使小车与链条连接进行螺旋缠绕。:使小车与链条连接进行螺旋缠绕。开合螺母:使小车与丝杠连接进行环向缠绕。开合螺母:使小车与丝杠连接进行环向缠绕。上述两个动作只能分别进行,不能同时进行。上述两个动作只能分别进行,不能同时进行。导丝头形态:平行双辊式、直辊式、园环型、梳型、导丝头形态:平行双辊式、直辊式、园环型、梳型、三角型,三角型,P207P207图图8 81313。28收线装置:防止小车在两端返回时松线(张力减小)。
9、收线装置:防止小车在两端返回时松线(张力减小)。有垂锤式、杠杆式。图有垂锤式、杠杆式。图8-148-14属于杠杆式。属于杠杆式。8.2.3 8.2.3 床身床身 作用:支撑和连接小车轨道、丝杠、环链、链轮、作用:支撑和连接小车轨道、丝杠、环链、链轮、尾座等。尾座位置应能调整,以适应缠绕不同长度的尾座等。尾座位置应能调整,以适应缠绕不同长度的制品。制品。8.2.4 8.2.4 浸胶装置浸胶装置浸胶装置一般分为:沉醉式浸胶装置一般分为:沉醉式 图图8-158-15(a a)胶辊接触式胶辊接触式 图图8-158-15(b b)滴胶式滴胶式 图图8-168-16298.2.5 纱架桌式纱架,桌式纱架,
10、图图8-178-17;书架式纱架:书架式纱架:端引出型纱架,端引出型纱架,图图8-188-18;侧向引出型纱架,图侧向引出型纱架,图8-198-19;什么是线性缠绕,什么是非线性缠绕?什么是线性缠绕,什么是非线性缠绕?308.3 小车环链式缠绕机运动分析8.3.1 小车环链式缠绕机的基本运动 芯模绕其轴线的匀速转动;芯模绕其轴线的匀速转动;导丝头沿芯模轴线方向的往复直线运动。导丝头沿芯模轴线方向的往复直线运动。螺旋缠绕时:螺旋缠绕时:筒筒身身材材:芯芯模模转转速速与与小小车车速速度度保保持持线线性性关关系系(导导丝丝头头匀速运动),即转速比为常数。这类缠绕称为线性缠绕。匀速运动),即转速比为常
11、数。这类缠绕称为线性缠绕。封封头头曲曲面面:导导丝丝头头必必需需变变速速运运动动,(转转速速比比必必需需变变更更),才能保证缠绕轨迹是测地线,这类缠绕称非线性缠绕。才能保证缠绕轨迹是测地线,这类缠绕称非线性缠绕。非线性缠绕通过调变速链条的布局来实现。非线性缠绕通过调变速链条的布局来实现。318.3.2 缠绕机运动的联系是靠内、外传动链来联系。P2108.3.3 缠绕机运动方程 矢量分析内容。P210-2128.3.4 小车环链式缠绕机链条布局设计计算8.4 小车环链式缠绕机的设计计算 P217-2258.5 各类机械限制缠绕机传动系统设计举例 P225-234 8.6 固化炉 P2348.6.
12、1 概述328.6.1.1 固化炉的功用和特点。功用:加快交联反应速度,提高生产效率。对固化炉的要求:1 1)满足制品固化制度的要求;)满足制品固化制度的要求;2 2)炉内各段的温度分布要匀整。(接受循环风,分段)炉内各段的温度分布要匀整。(接受循环风,分段调温等措施);调温等措施);3 3)具有使制品转动的协助设备(使固化过程中不流胶,)具有使制品转动的协助设备(使固化过程中不流胶,固化匀整);固化匀整);4 4)具有通风装置、解除有毒易燃气体,以保证平安)具有通风装置、解除有毒易燃气体,以保证平安;5 5)固化炉温度较低,制品一般加热)固化炉温度较低,制品一般加热200200以下,一般接以
13、下,一般接受间歇式固化炉。受间歇式固化炉。8.6.1.2 加热方式 1 1)电电阻阻加加热热:其其优优点点是是调调控控便便利利、精精确确、结结构构紧紧凑凑,造价较低。造价较低。33 2 2)红红外外线线加加热热:其其优优点点是是调调控控便便利利、精精确确、结结构构紧紧凑凑,热效率高。热效率高。红外线波长:红外线波长:0.760.761000m1000m。近红外:近红外:0.760.763m3m 远红外:远红外:3 31000m1000m 高高分分子子吸吸取取辐辐射射能能并并能能转转化化为为热热能能的的波波长长范范围围一一般般为为3 340m40m。3 3)蒸蒸汽汽加加热热:优优点点是是加加热热
14、匀匀整整、平平安安。但但是是设设备备投投资大(通过换热设备间接加热)。资大(通过换热设备间接加热)。4 4)加加热热油油换换热热:优优点点是是热热效效率率高高,加加热热匀匀整整、平平安安。但是设备投资大。但是设备投资大。348.6.2 电阻固化炉的结构8.6.2.1 炉腔尺寸的确定 取取决决于于制制品品的的最最大大尺尺寸寸和和最最大大产产量量。在在满满足足生生产产的的前前提提下下,应应尽尽量量减减小小炉炉腔腔的的尺尺寸寸,降降低低炉炉体体的的蓄蓄热热损损失失和和散散热损失,同时降低固化炉造价。热损失,同时降低固化炉造价。电动功率安排:门门区区高高于于内内区区(门门区区的的散散热热损损失失较较大
15、大);下下部部高高于于上上部部(热热气气体体向向上上走走,如如此此可可使使温度匀整)。温度匀整)。产产品品与与电电热热元元件件距距离离大大于于0.5m0.5m,修修理理便便利利,产产品品不不致致过热。过热。制品与炉顶距离一般取制品与炉顶距离一般取0.5m0.5m,距离太大时热效率低。,距离太大时热效率低。358.6.2.2 炉体各部分结构1 1)炉腔)炉腔 内层:耐火层,接受粘土耐火砖;内层:耐火层,接受粘土耐火砖;中层:保温层,接受硅藻土砖、岩棉、膨胀珍宝岩中层:保温层,接受硅藻土砖、岩棉、膨胀珍宝岩等;等;外层:防护层,接受实心砖,外层:防护层,接受实心砖,(实心黏土砖已经不允实心黏土砖已
16、经不允许用许用)。电阻式固化炉结构见电阻式固化炉结构见P236P236,图,图8-528-52。炉子功率与耐火层、保温层厚度的关系可以参考表炉子功率与耐火层、保温层厚度的关系可以参考表8-18-1选则耐火层厚度和保温层厚度。选则耐火层厚度和保温层厚度。对于大型炉腔应在墙体上留有膨胀缝,为避开漏气,对于大型炉腔应在墙体上留有膨胀缝,为避开漏气,膨胀缝内层可用石棉绳填充,外层用马粪纸填充。炉体膨胀缝内层可用石棉绳填充,外层用马粪纸填充。炉体膨胀缝尺寸参考表膨胀缝尺寸参考表8-38-3确定。确定。362 2)、炉顶)、炉顶炉顶有平顶、拱顶、吊顶三种,见图炉顶有平顶、拱顶、吊顶三种,见图8-548-5
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