CN105834028A - 火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法，该系统包括底部移动平台、喷涂设备和贮箱滚动设备；所述喷涂设备设置在所述底部移动平台上，可在所述底部移动平台上移动，所述贮箱滚动设备设置在所述底部移动平台上，贮箱装配在所述贮箱滚动设备上。该系统喷涂筒段时采用螺线式、往复式或脉冲式喷涂工艺；箱底自动喷涂采取贮箱连续匀速转动，喷枪分段喷涂的工艺。本发明涉及火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法效率高、质量好。

Description

火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法

技术领域

本发明涉及自动喷涂设备及喷涂工艺，具体涉及一种火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法。

背景技术

运载火箭的液体推进剂低温贮箱需要在箱体表面喷涂聚氨酯隔热涂层以避免贮箱内压力过大引起爆炸。低温贮箱尺寸较大，长度一般在5-10米，直径一般在3米左右，传统工艺采用人工喷涂，通常有占用劳动力多、劳动强度大、喷涂质量不稳定、效率低等不可避免的问题，涂层质量受人为控制的因素影响较大，如运枪的速度、喷涂的距离、喷涂量、采用的喷涂方法和工人的技术水平，且手工喷涂环境危害人身健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法，实现自动喷涂工艺，喷涂质量好、喷涂效率高，节省了大量的时间和劳动力。

为了达到上述的目的，本发明提供一种火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，包括底部移动平台、喷涂设备和贮箱滚动设备；所述喷涂设备包括传动导向导轨、驱动装置、承载平台、旋转臂、喷枪、伸缩电机、旋转蜗轮丝杆、旋转电机和电控柜；所述电控柜设置在所述承载平台上，且分别与所述驱动装置、伸缩电机和旋转电机连接；所述传动导向导轨安装在所述底部移动平台上，所述承载平台设置在所述传动导向导轨上，所述驱动装置设置在所述承载平台上，所述驱动装置用于驱动所述承载平台在所述传动导向导轨上移动；所述旋转臂一端铰链在所述承载平台上，所述旋转蜗轮丝杆一端铰链在所述承载平台上，其另一端与所述旋转臂铰链，所述伸缩电机与所述旋转蜗轮丝杆连接，用于控制所述旋转蜗轮丝杆伸缩，以调节所述旋转臂的旋转角度；所述喷枪安装在所述旋转臂上，所述旋转电机与所述喷枪连接，用于控制所述喷枪转动；所述贮箱滚动设备包括驱动部分、齿轮滚动环和支撑座；所述支撑座安装在所述底部移动平台上；所述齿轮滚动环活动支撑在所述支撑座上；所述驱动部分与所述齿轮滚动环连接，用于驱动所述齿轮滚动环转动，并带动贮箱一起转动。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述底部移动平台包括支架平台、导轨和驱动机构，所述支架平台在所述驱动机构的驱动作用下可沿所述导轨移动。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述支架平台包括主体支架和可拆卸支架，所述可拆卸支架与主体支架拼接在一起，所述可拆卸支架可与所述主体支架分离；所述主体支架在所述驱动机构的驱动作用下可沿所述导轨移动。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述主体支架和可拆卸支架的底部均设有辅助支撑轮。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述支架平台为网格结构。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述支撑座包括支撑底架和两个支座，所述支撑底架安装在所述底部移动平台上，所述两个支座安装在所述支撑底架上；所述支座上设有滚轮。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述齿轮滚动环包括滚动环和大齿轮，所述大齿轮安装在所述滚动环上，所述滚动环支撑在所述支撑座的两个支座上。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述大齿轮的外径小于所述滚动环的外径。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其中，所述驱动部分包括伺服电机、减速机和齿轮副，所述伺服电机位于贮箱筒段中部下方，所述伺服电机、减速机、齿轮副依次连接，所述齿轮副与所述齿轮滚动环连接。

本发明提供的另一技术方案时一种火箭低温贮箱绝热层自动喷涂方法，火箭低温贮箱包括前箱底、筒段和后箱底，采用上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，该喷涂方法喷涂筒段时采用螺线式、往复式或脉冲式喷涂工艺；螺线式喷涂工艺中，喷枪沿贮箱轴向作匀速往复运动，贮箱沿其周向匀速旋转，喷枪的轴向运动与贮箱的旋转运动同时进行，在筒段前、后两个端头的位置对喷枪设置滞留时间进行喷涂，以达到厚度要求；往复式喷涂工艺中，喷枪沿贮箱轴向运动，喷枪从筒段一端运动到另一端后，自动关闭，贮箱沿其周向旋转一定角度，然后喷枪再开启并从筒段另一端返回，依此类推；脉冲式喷涂工艺中，喷枪沿贮箱轴向运动，从筒段一端到另一端，喷枪每移动一定距离，贮箱沿其周向旋转一周，喷枪移动时呈关系状态；喷涂前箱底和后箱底时，贮箱匀速转动，喷枪在等高线上静止，一圈喷完后，喷枪移动到下一个等高线上，再喷一圈，依此类推，直到箱底喷涂完成。

上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂方法，其中，喷涂前箱底和后箱底时，喷枪在移动过程中沿前、后箱底的双曲面外形，喷枪出料方向为前、后箱底双曲面的法向。

本发明的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法，利用喷涂设备控制喷枪运动、喷涂方向及喷涂参数，利用贮箱滚动设备控制贮箱转动，从而实现了自动喷涂工艺，大大节省了时间和劳动力，提高了效率，由于自动喷涂可精确控制工艺过程，大大减少人为因素影响，因此，大大提高了喷涂质量。

附图说明

本发明的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明较佳实施例的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例中底部移动平台的示意图。

图3是本发明较佳实施例中喷涂设备的示意图。

图4是本发明较佳实施例中承载平台的示意图。

图5是本发明较佳实施例中贮箱滚动设备的示意图。

图6是本发明较佳实施例中支撑座的示意图。

图7是本发明较佳实施例中齿轮滚动环的示意图。

图8是本发明较佳实施例中贮箱滚动设备驱动部分的示意图。

图9是火箭一级贮箱的示意图。

图10是本发明中筒段螺线式喷涂工艺喷枪路径示意图；

图中，V：喷枪轴向运动速度；v：贮箱周向旋转角速度；L：喷枪与贮箱之间的距离；d：喷枪出料幅度；d ’：重叠区宽度。

图11是本发明中筒段往复式喷涂工艺喷枪路径示意图；

图中，V：喷枪轴向运动速度；α：贮箱周向每次旋转角度；L：喷枪与工件距离；d：喷枪出料幅宽；d ’：重叠区宽度。

图12是本发明中筒段脉冲式喷涂工艺喷枪路径示意图；

图中，L：喷枪与工件距离；d：喷枪出料幅宽；d ’：重叠区宽度；ν：贮箱周向旋转角速度。

图13是本发明中前、后箱喷涂工艺喷枪路径示意图。

具体实施方式

以下将结合图1～图13对本发明的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统及喷涂方法作进一步的详细描述。

参见图1，本发明较佳实施例的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统包括底部移动平台1、喷涂设备2和贮箱滚动设备3，所述喷涂设备2设置在所述底部移动平台1上，可在所述底部移动平台1上移动，所述贮箱滚动设备3设置在所述底部移动平台1上，贮箱4装配在所述贮箱滚动设备3上。

参见图2，所述底部移动平台1包括支架平台、导轨（图中未示）和驱动机构，所述支架平台在所述驱动机构的驱动作用下可沿所述导轨移动。

较佳地，所述支架平台为网格结构，可加强安全防护、方便维修。

较佳地，所述支架平台包括主体支架11和可拆卸支架12，所述可拆卸支架12与主体支架11拼接在一起，所述可拆卸支架12可与所述主体支架11分离。所述主体支架11的底部设有车轮13和辅助支撑轮14，所述可拆卸支架12的底部设有亦设有辅助支撑轮14，所述辅助支撑轮14用以加强所述底部移动平台1在运行过程中的稳定性。较佳地，所述驱动机构包括电机15以及各车轮13之间的传动链条（图中未示），所述电机15驱动一组车轮13转动，通过传动链条带动其余车轮13转动，从而实现所述支架平台在所述导轨上的移动。

较佳地，所述主体支架11和可拆卸支架12均由多段支架拼接而成，本实施例中，所述主体支架11和可拆卸支架12均有4段支架，在每一段支架的底部均有4个所述辅助支撑轮14，分布在四个顶角上。

本实施例中，所述底部移动平台1长16米、宽5.01米。

参见图3和图4，所述喷涂设备2包括传动导向导轨21、驱动装置、承载平台22、旋转臂23、喷枪24、伸缩电机25、旋转蜗轮丝杆26、旋转电机27和电控柜28；所述电控柜28设置在所述承载平台22上，且分别与所述驱动装置、伸缩电机25和旋转电机27连接；所述传动导向导轨21固定安装在所述底部移动平台1的可拆卸支架12上，所述承载平台22设置在所述传动导向导轨21上，所述驱动装置设置在所述承载平台22上，所述驱动装置用于驱动所述承载平台22在所述传动导向导轨21上移动；所述旋转臂23一端铰链在所述承载平台22上，所述旋转蜗轮丝杆26一端铰链在所述承载平台22上，其另一端与所述旋转臂23铰链，所述伸缩电机25与所述旋转蜗轮丝杆26连接，所述伸缩电机25用于控制所述旋转蜗轮丝杆26伸缩，以调节所述旋转臂23的旋转角度；所述喷枪24安装在所述旋转臂23上，所述旋转电机27与所述喷枪24连接，所述旋转电机27用于控制所述喷枪24转动。

参见图4，所述喷涂设备2还包括喷涂发泡装置29，所述喷涂发泡装置29安装在所述承载平台22上。

参见图4，较佳地，所述驱动装置包括伺服电机。所述旋转臂23采用铰链支架结构。

本实施例中，所述承载平台22尺度为2500mm×1500mm，所述喷枪24在贮箱筒段方向上的有效喷涂行程为11m，最大喷涂半径为3.35m，喷枪24到贮箱表面的距离最大可达800mm。

改变喷枪24在旋转臂23上的位置，可适应不同直径的贮箱，例如，所述自动喷涂系统可喷涂φ3350直径的贮箱以及φ2250直径的贮箱。

通过所述电控柜28的控制软件系统可调节喷枪24与工件之间的距离、喷枪24的轴向位移，控制喷枪24的开关、喷枪开关与贮箱旋转的配合，确定喷枪24的零位。

本实施例中，喷枪24轴向运动速度为0.2m/min~1.1m/min，精度0.01m/min，速度可调。

本实施例中，喷涂贮箱直径范围为2.25m~3.35m；喷枪与贮箱表面的距离0.3m~1.0m范围内可调；性能稳定，抗干扰性强，无故障率≥5000h。

参见图5，所述贮箱滚动设备3包括驱动部分31、齿轮滚动环32和支撑座33；所述支撑座33安装在所述底部移动平台1的主体支架11上；所述齿轮滚动环32活动支撑在所述支撑座33上；所述驱动部分31与所述齿轮滚动环32连接，所述驱动部分31用于驱动所述齿轮滚动环32转动；所述齿轮滚动环32用于装配贮箱，所述齿轮滚动环32的转动带动贮箱一起转动。

参见图6，较佳地，所述支撑座33包括支撑底架331和两个支座332，所述支撑底架331安装在所述底部移动平台1的主体支架11上，所述两个支座332采用螺钉和销轴安装在所述支撑底架331上。调节所述两个支座332之间的距离可用于不同直径的贮箱。所述支座332上设有滚轮333，所述支撑底架331上设有四个吊装孔334，用于满足设备吊装要求。

所述贮箱滚动设备3包括两个支撑座33，调节两个支撑座33之间的距离可用于不同长度的贮箱。

本实施例中，所述支撑底架331采用槽钢焊接而成，所述两个支座332均采用钢板焊接而成。

参见图7，较佳地，所述齿轮滚动环32包括滚动环321和大齿轮322，所述大齿轮322采用螺钉和销轴安装在所述滚动环321上，所述滚动环321支撑在同一所述支撑座33的两个支座332上，所述滚动环321的外圈与所述支座332上的滚轮333贴合，所述滚轮333的中心装配有轴承，保证所述滚动环321与滚轮333之间流畅滚动。

较佳地，所述大齿轮322的外径小于所述滚动环321的外径，以保证所述所述滚动环321与所述支座332之间运动流畅，无严重摩擦损耗。本实施例中，所述大齿轮322的外径比所述滚动环321的外径小5mm。

由于所述大齿轮322的直径较大，整体制作加工难度大，因此可将大齿轮分割成多段来加工，相邻两段之间采用凹凸槽定位，在所述滚动环321上设置环形圆凸台，在每段齿轮上设置与该环形圆凸台相匹配的弧形圆凹槽，该环形圆凸台保证大齿轮装配完成后圆度满足精度要求。

较佳地，所述滚动环321上刻有象限标记，可避免装配贮箱时孔位的错位；所述滚动环321上装有4个卸扣，可以满足所述齿轮滚动环32与贮箱装配时的吊装要求；所述滚动环321内圈孔位按贮箱图纸设计，保证与贮箱联结顺畅，配合紧密。

较佳地，所述大齿轮322与所述滚动环321之间采用两销三螺钉型式定位和固定，这样可以保证精度与强度要求。

参见图8，综合考虑到贮箱滚动设备3的转速要求比较低，要求变频调速，旋转最小角度比较小，贮箱需要在任意位置停放，且贮箱存在偏心，不能硬启动等情况，较佳地，所述驱动部分31包括伺服电机311、减速机312和齿轮副313，所述伺服电机311位于贮箱筒段中部下方，所述伺服电机311、减速机312、齿轮副313依次连接，所述齿轮副313与所述齿轮滚动环32的大齿轮322连接，所述伺服电机311的驱动力在所述减速机312和齿轮副313共同作用下减速传递给所述大齿轮322，驱动所述大齿轮322转动。

本实施例中，贮箱周向旋速为2r/min~7r/min，精度0.1r/min，旋速可调。

当贮箱长度比较长时，所述齿轮副313的传动轴314可采用两段组合的形式，两段轴之间采用万向联轴器连接，且每段轴的中间部位采用安装在底部移动平台1上的支撑架315支撑，以使传动稳定顺畅。

参见图9，火箭一级贮箱包括前箱底42、筒段41、后箱底43三部分，在贮箱表面喷涂绝热层采取先整体大面积自动喷涂，后手工局部补喷的总工艺方案，整体大面积自动喷涂采用上述火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统。

1筒段41喷涂工艺

贮箱的筒段为回转体结构，自动喷涂工艺根据喷枪的喷涂路径分为螺线式、往复式和脉冲式三种工艺方法，可选择其中任一工艺方法。

1.1螺线式喷涂工艺

承载平台22带动喷枪24沿贮箱4轴向作匀速往复运动，在贮箱滚动设备3的驱动部分31和齿轮滚动环32的共同作用下，贮箱4沿其周向匀速旋转，喷枪24的轴向运动与贮箱4的旋转运动同时进行，喷涂路径为螺旋曲线，如图10所示，在筒段前、后两个端头的位置对喷枪24设置滞留时间进行喷涂，以达到厚度要求。

1.2往复式喷涂工艺

承载平台22带动喷枪24沿贮箱4轴向运动，当喷枪24从筒段一端运动到另一端后，自动关闭（喷枪），贮箱4沿其周向旋转一定角度，然后喷枪再开启并从筒段另一端返回，依此类推，喷枪24往复式匀速运动，贮箱4断续匀速转动，喷涂路径为往复式折线，如图11所示。

1.3脉冲式喷涂工艺

承载平台22带动喷枪24沿贮箱4轴向运动，从筒段一端到另一端，喷枪每移动一定距离，贮箱沿其周向旋转一周，喷枪24移动时呈关系状态，喷枪24沿轴向点式推进，贮箱点式旋转，喷涂路径为非连续圆，如图12所示。

绝热层喷涂成型工艺包括胶粘剂、聚氨酯泡沫塑料、聚脲防护层三种不同材料的喷涂，对于每一种材料，均可采用上述三种工艺方法中的一种。

2前箱底42、后箱底43喷涂工艺

贮箱的前箱底42和后箱底43均为双曲面结构，采用相同喷涂工艺。喷涂前、后箱底时，旋转电机13驱动喷枪24旋转，使喷枪24的喷头对正前、后箱底。箱底自动喷涂采取贮箱连续匀速转动，喷枪24分段喷涂的工艺，即贮箱匀速转动，喷枪24在等高线上静止，一圈喷完后，喷枪24移动到下一个等高线上，再喷一圈，依此类推，直到箱底喷涂完成，喷涂路径如图13所示，喷涂箱底时，伸缩电机25控制旋转蜗轮丝杆26伸缩，喷枪24在移动过程中沿箱底的双曲面外形，以保证喷枪24和箱底的距离一致。等高线按照幅宽和绝热层的厚度要求确定，喷枪24出料方向为箱底双曲面的法向，喷涂工艺参数与筒段相同。

对于绝热层的每一种材料均可采用上述工艺方法。

本实施例中，自动喷涂设备可以满足直径为2.25m到3.35m，长度为5m到10m的贮箱筒段、前后箱底的喷涂。

Claims (11)

1.火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，包括底部移动平台、喷涂设备和贮箱滚动设备；

所述喷涂设备包括传动导向导轨、驱动装置、承载平台、旋转臂、喷枪、伸缩电机、旋转蜗轮丝杆、旋转电机和电控柜；所述电控柜设置在所述承载平台上，且分别与所述驱动装置、伸缩电机和旋转电机连接；所述传动导向导轨安装在所述底部移动平台上，所述承载平台设置在所述传动导向导轨上，所述驱动装置设置在所述承载平台上，所述驱动装置用于驱动所述承载平台在所述传动导向导轨上移动；所述旋转臂一端铰链在所述承载平台上，所述旋转蜗轮丝杆一端铰链在所述承载平台上，其另一端与所述旋转臂铰链，所述伸缩电机与所述旋转蜗轮丝杆连接，用于控制所述旋转蜗轮丝杆伸缩，以调节所述旋转臂的旋转角度；所述喷枪安装在所述旋转臂上，所述旋转电机与所述喷枪连接，用于控制所述喷枪转动；

所述贮箱滚动设备包括驱动部分、齿轮滚动环和支撑座；所述支撑座安装在所述底部移动平台上；所述齿轮滚动环活动支撑在所述支撑座上；所述驱动部分与所述齿轮滚动环连接，用于驱动所述齿轮滚动环转动，并带动贮箱一起转动。

2.如权利要求1所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述底部移动平台包括支架平台、导轨和驱动机构，所述支架平台在所述驱动机构的驱动作用下可沿所述导轨移动。

3.如权利要求2所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述支架平台包括主体支架和可拆卸支架，所述可拆卸支架与主体支架拼接在一起，所述可拆卸支架可与所述主体支架分离；所述主体支架在所述驱动机构的驱动作用下可沿所述导轨移动。

4.如权利要求3所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述主体支架和可拆卸支架的底部均设有辅助支撑轮。

5.如权利要求2所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述支架平台为网格结构。

6.如权利要求1所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述支撑座包括支撑底架和两个支座，所述支撑底架安装在所述底部移动平台上，所述两个支座安装在所述支撑底架上；所述支座上设有滚轮。

7.如权利要求1所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述齿轮滚动环包括滚动环和大齿轮，所述大齿轮安装在所述滚动环上，所述滚动环支撑在所述支撑座的两个支座上。

8.如权利要求7所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述大齿轮的外径小于所述滚动环的外径。

9.如权利要求1所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，其特征在于，所述驱动部分包括伺服电机、减速机和齿轮副，所述伺服电机位于贮箱筒段中部下方，所述伺服电机、减速机、齿轮副依次连接，所述齿轮副与所述齿轮滚动环连接。

10.火箭低温贮箱绝热层自动喷涂方法，火箭低温贮箱包括前箱底、筒段和后箱底，其特征在于，采用如权利要求1所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂系统，该喷涂方法喷涂筒段时采用螺线式、往复式或脉冲式喷涂工艺；

螺线式喷涂工艺中，喷枪沿贮箱轴向作匀速往复运动，贮箱沿其周向匀速旋转，喷枪的轴向运动与贮箱的旋转运动同时进行，在筒段前、后两个端头的位置对喷枪设置滞留时间进行喷涂，以达到厚度要求；

往复式喷涂工艺中，喷枪沿贮箱轴向运动，喷枪从筒段一端运动到另一端后，自动关闭，贮箱沿其周向旋转一定角度，然后喷枪再开启并从筒段另一端返回，依此类推；

脉冲式喷涂工艺中，喷枪沿贮箱轴向运动，从筒段一端到另一端，喷枪每移动一定距离，贮箱沿其周向旋转一周，喷枪移动时呈关系状态；

喷涂前箱底和后箱底时，贮箱匀速转动，喷枪在等高线上静止，一圈喷完后，喷枪移动到下一个等高线上，再喷一圈，依此类推，直到箱底喷涂完成。

11.如权利要求10所述的火箭低温贮箱绝热层自动喷涂方法，其特征在于，喷涂前箱底和后箱底时，喷枪在移动过程中沿前、后箱底的双曲面外形，喷枪出料方向为前、后箱底双曲面的法向。