CN108715042B - 基于牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引设备及方法 - Google Patents

基于牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于牵引速率差动的纤维增强复合材料弯曲型材的拉挤生产牵引设备及方法，该牵引设备由两个牵引夹头和机架轨道组成，牵引夹头由滑动夹板、固定夹板、竖向导轨、滑动连接件和千斤顶组成，机架轨道为圆曲线形轨道，内装有滚轴，可以限制牵引夹头的运动方向。在牵引夹头的运动过程中，通过千斤顶顶推速度的差动和机架轨道的限制，牵引夹头将沿着圆曲线进行平面转动，生产出需要的弯曲型材。本发明运动原理明确，设备结构简单易行，可适用于不同半径的弯曲型材的拉挤生产。

Description

基于牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引设备及方法
技术领域
本发明涉及一种基于牵引速率差动的纤维增强复合材料弯曲型材的拉挤生产牵引设备，属于纤维增强复合材料结构领域。
背景技术
拉挤工艺是生产FRP型材中通用的一种工艺技术。它将经过树脂浸渍过的增强材料在动力机械的牵引下，通过经加热的成型模腔，在较短的时间内即形成所设计的各种型材，具有其它工艺无可比拟的特点，显示出强大的生命力，用拉挤工艺生产的FRP型材轻质高强，结构致密，有很好的耐老化性、绝缘性和可设计性，并能达到较高的尺寸稳定性。
拉挤机组一般由纱架、毡架、浸槽、预成型模、成型模及加热系统、牵引及夹持设备、切割设备等部分组成，牵引设备是拉挤FRP机组的很重要的一部分，它必须具备夹持与牵引两大功能，夹持力、牵引力、牵引速度均需可调。目前大部分拉挤机组都是用于生产直线型型材，对于曲线形型材，尤其是大曲率半径的弯曲型材，由于没有合适的牵引设备，进行拉挤生产比较困难。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于牵引速率差动的纤维增强复合材料弯曲型材的拉挤生产牵引设备及方法，该设备运行原理明确，结构简单，可适用于各种大小曲率半径的弯曲型材的拉挤生产。
技术方案：本发明提供了一种基于牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引设备，牵引设备由第一牵引夹头、第二牵引夹头和机架轨道组成；其中，第一牵引夹头、第二牵引夹头由滑动夹板，竖向导轨、固定夹板、第一滑动连接件、第二滑动连接件、第一千斤顶、第二千斤顶和固定板组成，滑动夹板安装在竖向导轨上，可以沿竖向导轨上下滑动，与固定夹板共同夹紧被加工的型材，固定夹板通过两个滑动连接件与千斤顶相连，第一滑动连接件、第二滑动连接件可以沿固定夹板进行相对直线运动，与第一千斤顶、第二千斤顶之间可以相对转动，第一千斤顶、第二千斤顶通过固定板与机架相连，防止在顶推时，千斤顶滑动；机架轨道为圆曲线轨道，曲率半径与设计的弯曲型材相适应，机架轨道内装的两侧分别设有一排滚轴，可以限制牵引夹头的运动方向。
本发明所述牵引设备的牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引方法为，该牵引方法通过圆曲线形机架轨道的限制和千斤顶的牵引速率差动，实现牵引夹头的圆曲线平面转动；在牵引夹头运动过程中，第一千斤顶的顶推速度为Va1，第二千斤顶的顶推速度为Va2，第一滑动连接件、第二滑动连接件沿固定夹板相对直线运动，相对速度分别为Vr1、Vr2，第一滑动连接件、第二滑动连接件与第一千斤顶、第二千斤顶顶端之间发生相对转动，同时机架轨道和滚轴限制夹头的运动方向，使得固定夹板上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点的绝对速度均是沿着圆曲线轨迹的切线方向，分别为Ve1、Ve2，且Ve1＝Va1 cosα1，Ve2＝Va2cosα2，α1、α2分别为Va1与Ve1和Va2与Ve2方向的夹角；第一牵引夹头以上述运动模式沿圆曲线运动到第二牵引夹头处时，第二牵引夹头夹紧型材，第一牵引夹头松开型材，第二牵引夹头同样以上述运动方式继续沿圆曲线运动，第一牵引夹头的千斤顶回收，滑动连接件带动夹头，沿着机架轨道回到初始位置，第二牵引夹头运动到极限位置时，第一牵引夹头夹紧型材，继续按照上述运动模式沿圆曲线运动，第二牵引夹头以同样的方式收回到初始位置，如此往复，实现弯曲型材的拉挤生产。
所述第一千斤顶、第二千斤顶，在顶推过程中，通过控制千斤顶的进油，控制Va1、Va2的大小，使得任意时刻Ve1、Ve2大小满足Ve1/Ve2＝R1/R2，其中R1、 R2分别为当前时刻固定夹板上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点到圆曲线轨迹中心的距离，这样就可以使得牵引夹头沿圆曲线做平面转动。
在牵引设备之前，固化模具可以是直线模具或者是弯曲模具，弯曲模具中心线的曲率半径与弯曲型材的曲率半径相同。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)运动原理明确，结构简单，可直接在原有的直线型材的设备上进行改动，即可使用。
2)适用于不同曲率半径的弯曲型材的拉挤生产。
附图说明
图1为实施例1中牵引设备示意图；
图2为实施例1中固定夹板构造示意图；
图3为实施例1中牵引设备的运动轨迹及速度示意图；
图4为实施例2中牵引夹头示意图。
附图中有：第一牵引夹头A、第二牵引夹头B、滑动夹板1，竖向导轨2，固定夹板3，第一滑动连接件4.1，第二滑动连接件4.2，滑槽4.3，槽孔4.4，滑块4.5，连接铰4.6，第一千斤顶5.1，第二千斤顶5.2，固定板6，机架轨道7，滚轴8、弹簧9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。
实施例1
本发明的纤维增强复合材料弯曲型材的拉挤生产牵引设备如图1所示，牵引设备由两个牵引夹头和机架轨道7组成，牵引夹头由滑动夹板1，竖向导轨2、固定夹板3、第一滑动连接件4.1、第二滑动连接件4.2、第一千斤顶5.1、第二千斤顶5.2和固定板6、组成，滑动夹板1可以沿竖向导轨2上下滑动，夹紧型材，固定夹板3通过第一滑动连接件4.1和第二滑动连接件4.2分别与第一千斤顶5.1和第二千斤顶5.2千相连，滑动连接件可以沿固定夹板3进行相对直线运动，与千斤顶之间可以相对转动，千斤顶通过固定板6与机架相连，防止在顶推时，千斤顶滑动。机架轨道7为圆曲线形轨道，曲率半径与设计的弯曲型材相适应，机架轨道7内装有滚轴8，可以限制牵引夹头的运动方向。
固定夹板3和第一滑动连接件4.1、第二滑动连接件4.2的构造如图2所示，固定夹板包括滑槽4.3，槽孔4.4，滑块4.5和连接铰4.6，滑块4.5通过连接铰4.6与千斤顶相连，滑块与千斤顶之间可以相互转动，滑块4.5在滑槽4.3中，并通过槽孔4.4卡住，滑块4.5可以沿滑槽4.3滑动，在千斤顶回收时，槽孔4.4 卡住滑块4.5，带动夹板回到初始位置。
该牵引设备运动原理如图3所示，第一千斤顶5.1的速度为Va1，第二千斤顶5.2的速度为Va2，第一滑动连接件4.1、第二滑动连接件4.2沿固定夹板3相对直线运动，相对速度分别为Vr1、Vr2，第一滑动连接件4.1、第二滑动连接件 4.2与第一千斤顶5.1、第二千斤顶5.2顶端之间发生相对转动，同时机架轨道7 和滚轴8限制夹头的运动方向，使得固定夹板3上与第一滑动连接件4.1和第二滑动连接件4.2中心相重合的点的绝对速度均是沿着圆曲线轨迹的切线方向，分别为Ve1、Ve2，且Ve1＝Va1 cosα1，Ve2＝Va2cosα2，α1、α2分别为Va1、Va2方向与Ve1、Ve2方向的夹角。在牵引过程中，通过控制千斤顶的进油，控制Va1、 Va2的大小，使得任意时刻Ve1、Ve2大小满足Ve1/Ve2＝R1/R2，即Va1/Va2＝R1/R2，其中R1、R2分别为当前时刻固定夹板3上与第一滑动连接件4.1和第二滑动连接件4.2中心相重合的点到轨迹中心的距离，这样就可以使得牵引夹头沿圆曲线做平面转动。牵引夹头A以上述运动模式沿圆曲线运动到牵引夹头B处时，夹头B夹紧型材，夹头A松开型材，夹头B同样以上述运动方式继续沿圆曲线运动，夹头A的千斤顶回收，滑动连接件带动夹头，沿着机架轨道回到初始位置，夹头B运动到极限位置时，夹头A夹紧型材，继续按照上述运动模式沿圆曲线运动，夹头B以同样的方式收回到初始位置，如此往复，实现弯曲型材的拉挤生产。
实施例2
本实施例与实施例1基本相似，牵引夹头稍有区别，如图4所示，在固定板 6和固定夹板3之间加装了弹簧9。弹簧的初始状态是固定夹板未运动时的状态，当千斤顶推动固定夹板以圆曲线轨迹运动时，弹簧开始变形，运动到最远距离后，千斤顶回油，不再施加顶推力，弹簧开始回缩，可以更好地带动夹板回到初始状态。
根据设计的弯曲型材的曲率半径不同，调整夹板尺寸、机架轨道的曲率半径和两个千斤顶的顶推速率，可适用于不同弯曲型材的拉挤生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引设备，其特征在于：牵引设备由第一牵引夹头(A)、第二牵引夹头(B)和机架轨道(7)组成；其中，第一牵引夹头(A)、第二牵引夹头(B)由滑动夹板(1)，竖向导轨(2)、固定夹板(3)、第一滑动连接件(4.1)、第二滑动连接件(4.2)、第一千斤顶(5.1)、第二千斤顶(5.2)和固定板(6)组成，滑动夹板(1)安装在竖向导轨(2)上，可以沿竖向导轨(2)上下滑动，与固定夹板(3)共同夹紧被加工的型材，固定夹板(3)通过两个滑动连接件与千斤顶相连，第一滑动连接件(4.1)、第二滑动连接件(4.2)可以沿固定夹板(3)进行相对直线运动，与第一千斤顶(5.1)、第二千斤顶(5.2)之间可以相对转动，第一千斤顶(5.1)、第二千斤顶(5.2)通过固定板(6)与机架相连，防止在顶推时，千斤顶滑动；机架轨道(7)为圆曲线轨道，曲率半径与设计的弯曲型材相适应，机架轨道(7)内装的两侧分别设有一排滚轴(8)，可以限制牵引夹头的运动方向。
2.一种如权利要求1所述牵引设备的牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引方法，其特征在于：该牵引方法通过圆曲线形机架轨道(7)的限制和千斤顶的牵引速率差动，实现牵引夹头的圆曲线平面转动；在牵引夹头运动过程中，第一千斤顶(5.1)的顶推速度为Va1，第二千斤顶(5.2)的顶推速度为Va2，第一滑动连接件(4.1)、第二滑动连接件(4.2)沿固定夹板(3)相对直线运动，相对速度分别为Vr1、Vr2，第一滑动连接件(4.1)、第二滑动连接件(4.2)与第一千斤顶(5.1)、第二千斤顶(5.2)顶端之间发生相对转动，同时机架轨道(7)和滚轴(8)限制夹头的运动方向，使得固定夹板(3)上与第一滑动连接件(4.1)和第二滑动连接件(4.2)中心相重合的点的绝对速度均是沿着圆曲线轨迹的切线方向，分别为Ve1、Ve2，且Ve1＝Va1cosα1，Ve2＝Va2cosα2，α1、α2分别为Va1与Ve1和Va2与Ve2方向的夹角；第一牵引夹头(A)以上述运动模式沿圆曲线运动到第二牵引夹头(B)处时，第二牵引夹头(B)夹紧型材，第一牵引夹头(A)松开型材，第二牵引夹头(B)同样以上述运动方式继续沿圆曲线运动，第一牵引夹头(A)的千斤顶回收，滑动连接件带动夹头，沿着机架轨道回到初始位置，第二牵引夹头(B)运动到极限位置时，第一牵引夹头(A)夹紧型材，继续按照上述运动模式沿圆曲线运动，第二牵引夹头(B)以同样的方式收回到初始位置，如此往复，实现弯曲型材的拉挤生产。
3.如权利要求2所述的牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引方法，其特征在于，所述第一千斤顶(5.1)、第二千斤顶(5.2)，在顶推过程中，通过控制千斤顶的进油，控制Va1、Va2的大小，使得任意时刻Ve1、Ve2大小满足Ve1/Ve2＝R1/R2，其中R1、R2分别为当前时刻固定夹板(3)上与第一滑动连接件(4.1)和第二滑动连接件(4.2)中心相重合的点到圆曲线轨迹中心的距离，这样就可以使得牵引夹头沿圆曲线做平面转动。
4.如权利要求2所述的牵引速率差动的弯曲型材拉挤生产牵引方法，其特征在于，在牵引设备之前，固化模具是直线模具或者是弯曲模具，弯曲模具中心线的曲率半径与弯曲型材的曲率半径相同。
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