矩形管玻璃鋼纖維纏繞方法
2023-05-03 03:46:26 1
專利名稱：矩形管玻璃鋼纖維纏繞方法
技術領域：
本發明涉及纖維纏繞複合材料製品中的矩形管纏繞軌跡的設計以及實施的方法。
背景技術：
隨著玻璃鋼材料及其製品在各個行業被廣泛採用，其獨特的優越性能已被各個行業所肯定。針對不同的行業，玻璃鋼材料的新型產品層出不窮。玻璃鋼的質量輕，強度高，耐腐蝕，壽命長，耐氣候，阻燃，耐高溫等性能得到了廣泛的應用。隨著各行業逐步加大使用玻璃鋼材質產品的力度，玻璃鋼的力學性能和成型工藝將面臨巨大挑戰。玻璃鋼的成型工藝，決定玻璃鋼產品的形狀和應用前景。玻璃鋼的力學性能要求，則決定了玻璃鋼能否在力學性能要求較高的行業有較大的發展空間。矩形端面的大口徑管道式玻璃鋼產品的應用，在市場上並不多見。與其存在的強度差，易變形等缺陷有關。在我國矩形等非迴轉體製品的纏繞，主要是基於相當圓理論，利用迴轉體構件纏繞方法來纏繞，即在實際進行方管纏繞時，利用在纏繞機上輸入虛擬圓管的纏繞控制參數的方法來實現對矩形方管的纏繞控制。
發明內容
為了解決現有纖維纏繞技術不能很好的實現矩形管的精確纏繞，本發明提供了一種新的纏繞軌跡規劃及實施方法。本發明提供一種纖維纏繞複合材料矩形管的纏繞方法，主要是通過控制矩形管纏繞時落紗點的位置，以及提出採用逐個回合遞進法進行纏繞過程中每一回合進紗寬度的控制。同時，控制在層與層之間間隔半個紗線寬，來提高紗線的交叉密度以及彌補傳動誤差產生的局部開紗現象。上述針對矩形管纖維纏繞方法實施中，在每層纏繞時，同一層中每一回合的纏繞起始位置比上一個回合的起始位置沿主軸軸線方向向後錯一個紗線寬的位置。在偶數層纏繞時，紗線的落紗點位置在奇數層紗線寬的中間位置，即，偶數層紗線寬的中間位置正好與奇數層纏繞時相鄰兩個回合紗線邊緣交接的位置重合。當偶數層纏繞結束，在此進行基礎層纏繞時，紗線的落紗點位置與第一層的紗線落紗點位置重合。上述纖維纏繞複合材料矩形管軌跡的控制機實施方法具體步驟包括(I)確定所纏繞矩形管芯模的長度、寬度、高度、纏繞中所用的紗線寬、設定的纏繞角度以及需要纏繞層數。(2)根據設定的相關參數，及相關的計算公式，使芯模、小車伸臂等運動到初始位置。(3)利用微機精確控制小車的速度、位移，以及主軸轉過的角度位置，從而保證纏繞過程中落紗點的精確控制，保證每一個纏繞回合的起始位置的落紗點都在芯模的初始稜邊上，以保證在每個纏繞回合位置與上一回合在沿主軸軸線方向上正好是一個紗線寬。同時，層與層之間的紗線位置相差半個紗線寬。本發明通過精確計算，綜合考慮傳統的採用圓管參數纏繞矩形管生產過程中產生的問題，來對矩形管纏繞中的落紗點特別是在矩形芯模稜邊處的落紗點進行精確的控制，從而使紗線在芯模的各個面分布均勻，纏繞過程中更加穩定避免滑線，解決了現有矩形纏繞中芯模薄厚不勻的缺陷。同時，還提出了奇偶層交錯相疊的方法，提高了纏繞質量，增加了纏繞製品的強度。
圖I是本發明纏繞過程示意圖；圖2是本發明主軸初始化示意圖；圖3是矩形纏繞截面纏繞示意圖；圖4是本發明奇偶層交錯相疊示意具體實施方式
通過研究及實際調研發現，目前針對於矩形管等非迴轉體的纏繞方法多為基於圓管等迴轉體纏繞原理。在圓管等迴轉體纏繞時，纖維方向是隨著圓管外表面漸變的，圓管外壁每個點都可作為纖維的落紗點；在進行矩形管纏繞時，纖維方向隨著矩形管外表面變化呈階梯性突變，同時其落紗點只有矩形芯模的四條稜邊。可見，圓管纏繞時紗線纏繞軌跡是連續的，而矩形管纏繞時紗線纏繞軌跡是不連續的。本發明，正是為解決針對矩形管形狀特殊提出的線型設計及實施方案。I.芯模和絲頭初始化位置計算本發明中為精確控制落紗點位置，要確保纏繞前芯模到達初始位置以及吐絲頭到芯模的位置。根據圖3所示，根據輸入芯模的相關參數計算絲頭到芯模垂直於主軸截面長邊和短邊的距離。計算公式如下Ac = -「>2+ 4(Δ5α2 + aAS1]式一
A_ 2(K + ij^arctg ^ +- arctg —+ (火-l)x 90。= O式二+("全)式三
VV 2 J U J式中Λ Sb-絲頭到芯模垂直於主軸截面短邊距離(圖3所示)；Δ Sa-絲頭到芯模垂直於主軸截面長邊距離(圖3所示)；b_芯模垂直於主軸截面短邊長度；a-芯模垂直於主軸截面長邊長度；L-絲頭到芯模中心的距離；由式一和式二就能求出ASb和ASa，根據式三，求出絲頭到芯模中心的距離。圖2所示為芯模初始化過程的示意圖。首先，要將芯模的位置調整為芯模垂直於主軸截面的長邊垂直於機座底面(通常為地面)，如圖2中虛線所示。其次，控制芯模自動轉過一定的角度，到達芯模的初始位置。角度計算公式如下
權利要求
1.一種矩形管玻璃鋼纖維纏繞方法，其特徵在於，採用沿主軸軸向逐回合遞進的方式以及奇偶層相錯半個紗線寬疊加的方法來進行纏繞。
2.根據權利要求I所述沿軸軸向逐回合遞進方式，其特徵在奇數層纏繞時每一個回合開始時控制主軸轉180°，同時小車帶動絲頭沿主軸軸線方向向正向運動一個紗線寬的距離；相反，在偶數層纏繞時，每一個回合在返回時控制主軸先轉180°，同時小車帶動絲頭向沿主軸軸線向返回的方向運動一個紗線寬的距離，即與奇數層時正好相反。
3.根據權利要求I所述矩形管玻璃鋼纖維纏繞方法，其特徵在於每一個回合結束時，小車帶動絲頭停止等待主軸繼續轉過180°或360°，從而保證紗線回到與主軸軸線垂直的位置，進而使每次開始纏繞時紗線都正好在芯模的落紗點處即芯模的稜邊上，以此來保證每個落紗點的位置正確。
4.根據權利要求I所述矩形管玻璃鋼纖維纏繞方法採用奇偶層相錯半個紗線寬疊加的方法來進行纏繞，其特徵在於，奇數層結束偶數層第一個回合開始，先控制主軸轉360°， 同時小車帶動絲頭沿主軸軸線向遠離起始端的方向運動半個紗線寬；在偶數層纏繞結束後，控制主軸轉360°，同時小車沿主軸軸線向起始點方向運動半個紗線寬，這樣就保證了奇偶層纏繞時，落紗點正好在沿軸線方向上差半個紗線寬的距離，從而彌補了由於機械傳動間隙和運動慣性造成的局部開紗現象，同時提高了紗線的交叉率進而提高纏繞質量。
全文摘要
本發明公開了一種新的矩形管玻璃鋼纖維纏繞方法，根據矩形纏繞過程中落紗點不連續的特點，在每層纏繞時，同一層中每一回合的纏繞起始位置比上一個回合的起始位置沿主軸軸線方向向後錯一個紗線寬的位置。在偶數層纏繞時，紗線的落紗點位置在奇數層紗線寬的中間位置，即偶數層紗線寬的中間位置正好與奇數層纏繞時相鄰兩個回合紗線邊緣交接的位置重合；當偶數層纏繞結束，在此進行基礎層纏繞時，紗線的落紗點位置與第一層的紗線落紗點位置重合。本發明很好的克服了矩形管纏繞時容易出現的開紗、堆疊的現象，提高了纏繞質量。
文檔編號B29C53/58GK102962993SQ201210536058
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者貟今天, 姜安彥, 楊世明, 潘梁, 劉嬌龍, 桑宏強, 楊向紅, 耿冬寒 申請人:天津工業大學