CN116494576B - 一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳纤维缠绕技术领域，提供了一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，解决了螺旋缠绕设备占地面积大、以及缠绕过程中纱束弯曲、折叠和张力波动大的问题。采用齿轮啮合传动的方式保证送纱管的自转和径向进给运动是同步的，采用带销回转套筒将旋转和径向方向的伸缩运动合成；采用自由转动辊和定向辊配套使用的方式，保证缠绕过程中纱束处于平展状态；利用弹簧的力学特性和转动盘的转动，对纱束上的张力突变起到缓冲调节作用；张力发生突变时，通过动力源III及时改变其对放纱辊所施加的阻力矩，达到控制张力的目的。本发明占地面积小、缠绕过程中纱束平展、张力稳定，提高了缠绕制品的强度。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维缠绕技术领域，具体涉及一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备。
背景技术
当今世界面临日益严重的石油危机和环境污染问题，迫切需要开发新的洁净、经济的能源，其中氢能正是新兴支柱产业和能源科技重点创新方向。储氢是连接制氢和用氢的桥梁，在氢能发展中发挥着不可替代的作用。高压储氢容器具有轻质、高强、充放速度快等优点,随着氢能源产业的不断发展，相同规格的储氢容器需要承受更大的载荷，高压储氢容器碳纤维复合材料层大多采用纤维缠绕工艺。
现阶段，国内先进的高精度数控缠绕机仍无法国产尚需国外购进。国内虽然已经提出纤维缠绕设备使用多束缠绕工艺，但目前的多束缠绕设备存在以下问题：
1.旋转和径向方向的伸缩运动合成采用卡箍、拨叉等方式连接，导致占地面积大、整套运动系统的精度低的问题；
2.缠绕过程中由于送纱管自转引起的纱束弯曲、折叠等问题，在很大程度上影响缠绕制品的强度和疲劳寿命的问题；
3.同时国内所提出的多束缠绕机构没有考虑到张力的波动，难以保证缠绕过程的稳定性的问题。
因此急需开发缠绕质量更好，稳定性更高，产品性能更优的纤维缠绕设备。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备。
本发明采用如下的技术方案实现：一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，包括送纱管径向移动系统、送纱管自转系统、放纱系统、左侧机架和右侧机架；送纱管径向移动系统包括送纱管径向移动单元和径向用传动大齿轮，多个送纱管径向移动单元以径向用传动大齿轮的中心为圆心圆周阵列设置，径向用传动大齿轮转动连接在右侧机架的外侧且通过带动力源I的径向用动力源小齿轮驱动；送纱管径向移动单元包括送纱管、带销回转套筒、螺旋轨道套筒、径向用传动小齿轮、径向用锥齿轮直角传动组和送纱管托架，径向用传动小齿轮啮合于径向用传动大齿轮外圈，径向用传动小齿轮与径向用锥齿轮直角传动组中的径向用锥齿轮I同轴传动，径向用锥齿轮直角传动组中的径向用锥齿轮II转动连接在送纱管托架靠近径向用传动大齿轮的中心一侧，送纱管托架固连在左侧机架的内侧，螺旋轨道套筒固连在径向用锥齿轮II上，送纱管通过轴肩结构转动连接在带销回转套筒内，带销回转套筒的凸起销结构相切于螺旋轨道套筒的螺旋轨道内；送纱管自转系统包括送纱管自转单元和自转用传动大齿轮，多个送纱管自转单元以自转用传动大齿轮的中心为圆心圆周阵列设置，自转用传动大齿轮转动连接在左侧机架的外侧且通过带动力源II的自转用动力源小齿轮驱动；送纱管自转单元与送纱管径向移动单元共用一套送纱管、带销回转套筒、螺旋轨道套筒和送纱管托架，送纱管自转单元还包括自转用传动小齿轮、自转用锥齿轮直角传动组，自转用传动小齿轮啮合于自转用传动大齿轮外圈，自转用传动小齿轮与自转用锥齿轮直角传动组中的自转用锥齿轮I同轴传动，自转用锥齿轮直角传动组中的自转用锥齿轮II转动连接在送纱管托架远离自转用传动大齿轮中心一侧，送纱管与自转用锥齿轮II通过键槽滑动连接，送纱管的出丝端伸出螺旋轨道套筒外侧；放纱系统包括大环向机架和放纱辊，大环向机架固连在右侧机架的内侧，多个放纱辊以大环向机架的中心为圆心圆周阵列设置，放纱辊转动连接在大环向机架远离右侧机架的一侧且通过动力源III驱动。
优选地，还包括辅助展纱系统，辅助展纱系统包括多个辅助展纱单元，多个辅助展纱单元以自转用传动大齿轮的中心为圆心圆周阵列设置；辅助展纱单元包括展纱用传动小齿轮、展纱用锥齿轮直角传动组、展纱用托架、顶部球轴套筒、中部球轴套筒、底部球轴套筒、定向辊和自由转动辊，其中展纱用传动小齿轮啮合于对应的自转用传动小齿轮外圈，展纱用传动小齿轮与展纱用锥齿轮直角传动组的展纱用锥齿轮I同轴传动，展纱用锥齿轮直角传动组的展纱用锥齿轮II转动连接在展纱用托架靠近自转用传动大齿轮中心一侧，展纱用托架固连在左侧机架的内侧，顶部球轴套筒、中部球轴套筒、底部球轴套筒之间可拆卸连接，定向辊固定于顶部球轴套筒中，多个自由转动辊间隔相切于中部球轴套筒、底部球轴套筒中的球形轨道中，展纱用锥齿轮II固定套设在中部球轴套筒的外侧。
优选地，还包括张力缓冲调节系统，张力缓冲调节系统包括张力缓冲调节单元和小环向机架，多个张力缓冲调节单元以小环向机架的中心为圆心圆周阵列设置，小环向机架固连在右侧机架的内侧；张力缓冲调节单元包括转动盘、固定盘和两道缓冲弹簧，其中固定盘固连在小环向机架远离右侧机架的一侧，固定盘具有T型槽，转动盘上具有与T型槽配合的T形凸台，两道缓冲弹簧分别安装在T形凸台的两端与T型槽之间，转动盘背离T形凸台的一侧连接有两道辅助辊。
优选地，中部球轴套筒包括多个可拆卸连接的分球轴套筒，每个分球轴套筒的球形轨道中对应有一个自由转动辊，自由转动辊根据同一组放纱辊和定向辊之间的夹角自动调整位置，使得定向辊时刻平展送纱；纱束经放纱辊进入底部球轴套筒、中部球轴套筒、顶部球轴套筒，从定向辊出来后再经两道辅助辊进入对应的送纱管，定向辊与对应的送纱管的扁平送纱孔平行。
优选地，顶部球轴套筒的两侧具有轴承安装槽，定向辊通过角接触球轴承转动连接在顶部球轴套筒内，角接触球轴承置于轴承安装槽内且外端连接有轴承端盖。
优选地，放纱辊的长度小于左侧机架和大环向机架之间距离的一半。
优选地，两道缓冲弹簧的弹性系数不同，T形凸台为弹性材料，同一个转动盘上的两道辅助辊底端中心的连线经过该转动盘的中心。
优选地，径向用传动大齿轮通过径向用大回转支撑与右侧机架连接，径向用锥齿轮II通过径向用小回转支撑与送纱管托架连接，自转用传动大齿轮通过自转用大回转支撑与左侧机架连接，自转用锥齿轮II通过自转用小回转支撑与送纱管托架连接，展纱用锥齿轮II通过展纱用小回转支撑与展纱用托架连接。
优选地，径向用传动大齿轮、自转用传动大齿轮、大环向机架和小环向机架的中心线重合，所有送纱管指向的圆心位于该中心线上。
优选地，还包括弧形弯板状的左侧防尘板和右侧防尘板，左侧防尘板固连于左侧机架的外侧，右侧防尘板固连于右侧机架的外侧；左侧防尘板、自转用传动大齿轮、左侧机架、大环向机架、小环向机架、右侧机架、径向用传动大齿轮和右侧防尘板上均具有供缠绕制品穿过的通道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用带销回转套筒将送纱管自转系统与送纱管径向移动系统相连接，使旋转和径向方向的伸缩运动合成，不再采用卡箍、拨叉等方式连接，缩小占地面积的同时可以提高整套运动系统的精度。
本发明采用自由转动辊和定向辊配套使用的方式，进而保证在缠绕过程中，纱束一直处于平展状态，避免出现纱束折叠等情况发生，提高缠绕制品的强度。
考虑到张力在缠绕过程中的重要性，本发明利用弹簧良好的力学特性，根据张力的实时变化驱动T形凸台转动盘转动一定角度，对纱束上的张力突变起到很好的缓冲调节作用，可以提高缠绕精度。
同时放纱辊与动力源相连接，张力发生突变时，动力源及时改变其对放纱辊所施加的阻力矩，达到控制张力的目的，能够极大的提高缠绕制品的性能。
考虑到作业环境与齿轮机构在同步传动中的重要性，本发明两侧加装防尘板，大大降低作业环境中粉尘对齿轮传动的影响，提高加工精度。
通过辅助展纱系统、送纱管自转系统、送纱管径向移动系统、放纱系统、张力缓冲调节系统的共同控制，既可以保证圆周均布的送纱管的运动一致，又可以保证缠绕过程中纱束平展与张力稳定。解决了缠绕过程中由于送纱管自转引起的纱束弯曲、折叠等问题，极大的提高了缠绕制品的强度；突破了现有多束纤维缠绕设备没有考虑张力缓冲调节的局面，提高了缠绕的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构的爆炸示意图（第一视角）；
图2是本发明的整体结构的爆炸示意图（第二视角）；
图3是本发明的整体结构示意图（单根送纱管为例）；
图4是图3中F处的放大示意图；
图5是本发明的送纱管处的截面图；
图6是图5中G处的放大示意图；
图7是本发明的辅助展纱单元中球轴套筒处的结构示意图；
图8是本发明的辅助展纱单元中球轴套筒处的爆炸示意图；
图9是本发明的张力缓冲调节单元的结构示意图；
图10是本发明的张力缓冲调节单元的爆炸示意图；
图11是缠绕开始前或缠绕过程中张力突然变小时，转动盘所处的位置示意图；
图12是缠绕过程中张力稳定时，转动盘所处的位置示意图；
图13是缠绕过程中张力突然变大时，转动盘所处的位置示意图。
图中：1-径向用传动大齿轮；2-径向用动力源小齿轮；3-送纱管；4-带销回转套筒；5-螺旋轨道套筒；6-径向用传动小齿轮；7-径向用锥齿轮直角传动组；8-送纱管托架；9-自转用传动大齿轮；10-自转用动力源小齿轮；11-自转用传动小齿轮；12-自转用锥齿轮直角传动组；13-左侧机架；14-右侧机架；15-动力源I；16-动力源II；17-大环向机架；18-放纱辊；19-动力源III；20-展纱用传动小齿轮；21-展纱用锥齿轮直角传动组；22-展纱用托架；23-顶部球轴套筒；24-中部球轴套筒；25-底部球轴套筒；26-定向辊；27-自由转动辊；28-小环向机架；29-转动盘；29.1-T形凸台；29.2-辅助辊；30-固定盘；30.1-T型槽；31-缓冲弹簧；32-径向用大回转支撑；33-径向用小回转支撑；34-自转用大回转支撑；35-自转用小回转支撑；36-展纱用小回转支撑；37-左侧防尘板；38-右侧防尘板；39-角接触球轴承；40-轴承端盖；41-纱束。
具体实施方式
结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内，需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何实际的关系或者顺序。
本发明提供了一种实施例：
如图1至图4所示，一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，包括送纱管径向移动系统、送纱管自转系统、放纱系统、辅助展纱系统、张力缓冲调节系统、左侧机架13、右侧机架14、弧形弯板状的左侧防尘板37和右侧防尘板38；
送纱管径向移动系统用于使所有的送纱管3发生同时同步的径向伸缩运动，送纱管自转系统用于使所有的送纱管3产生同时同步的旋转角度，送纱管自转系统通过带销回转套筒4与送纱管径向移动系统相连接，使旋转和径向方向的伸缩运动合成。送纱管自转系统可单独控制送纱管3进行转动，送纱管径向移动系统可单独控制送纱管3进行径向移动；纱管径向移动系统和送纱管自转系统可以同时进行控制，两套系统相互独立，互不影响。放纱系统通过改变动力源III19的输出阻力矩进而改变纤维纱束的张力。辅助展纱系统用于使得在缠绕过程中纤维纱束一直保持平展状态。张力缓冲调节系统根据张力实时变化转动一定角度，起到一定的张力缓冲调节作用。左侧机架13、右侧机架14起到支撑的作用，左侧防尘板37和右侧防尘板38分别通过螺栓连接在左侧机架13和右侧机架14的外侧，降低作业环境中粉尘对齿轮传动的影响，提高加工精度。
本实施例中，送纱管径向移动系统包括送纱管径向移动单元和径向用传动大齿轮1，多个送纱管径向移动单元以径向用传动大齿轮1的中心为圆心圆周阵列设置，径向用传动大齿轮1通过径向用大回转支撑32转动连接在右侧机架14的外侧且通过带动力源I15的径向用动力源小齿轮2驱动，动力源I15、动力源II16、动力源III19均为驱动电机，且动力源I15通过螺栓安装在右侧机架14上，动力源II16通过螺栓安装在左侧机架13上，动力源III19通过螺栓安装在大环向机架17上，右侧机架14与径向用大回转支撑32的外圈通过螺栓连接，径向用传动大齿轮1与径向用大回转支撑32的内圈通过螺栓连接，其余的几个回转支撑处的连接关系类似，后续不作具体描述；送纱管径向移动单元包括送纱管3、带销回转套筒4、螺旋轨道套筒5、径向用传动小齿轮6、径向用锥齿轮直角传动组7和送纱管托架8，径向用传动小齿轮6啮合于径向用传动大齿轮1外圈，径向用传动小齿轮6与径向用锥齿轮直角传动组7中的径向用锥齿轮I同轴传动，径向用锥齿轮直角传动组7中的径向用锥齿轮II通过径向用小回转支撑33转动连接在送纱管托架8靠近径向用传动大齿轮1的中心一侧，径向用锥齿轮直角传动组7中两个锥齿轮直角传动且传动比为1，送纱管托架8固连在左侧机架13的内侧，螺旋轨道套筒5固连在径向用锥齿轮II上，如图5、图6所示，送纱管3通过轴肩结构转动连接在带销回转套筒4内，送纱管3的轴肩结构与带销回转套筒4之间还设置有角接触球轴承39，带销回转套筒4的凸起销结构相切于螺旋轨道套筒5的螺旋轨道内，带销回转套筒4与螺旋轨道套筒5之间的比例关系根据实际空间位置和需要径向进给的行程确定。
送纱管自转系统包括送纱管自转单元和自转用传动大齿轮9，多个送纱管自转单元以自转用传动大齿轮9的中心为圆心圆周阵列设置，自转用传动大齿轮9通过自转用大回转支撑34转动连接在左侧机架13的外侧且通过带动力源II16的自转用动力源小齿轮10驱动；送纱管自转单元与送纱管径向移动单元共用一套送纱管3、带销回转套筒4、螺旋轨道套筒5和送纱管托架8，送纱管自转单元还包括自转用传动小齿轮11、自转用锥齿轮直角传动组12，自转用传动小齿轮11啮合于自转用传动大齿轮9外圈，自转用传动小齿轮11与自转用锥齿轮直角传动组12中的自转用锥齿轮I同轴传动，自转用锥齿轮直角传动组12中的自转用锥齿轮II通过自转用小回转支撑35转动连接在送纱管托架8远离自转用传动大齿轮9中心一侧，自转用锥齿轮直角传动组12中两个锥齿轮直角传动且传动比为1，送纱管3与自转用锥齿轮II通过花键滑动连接，送纱管3的出丝端伸出螺旋轨道套筒5外侧；
放纱系统包括大环向机架17和放纱辊18，大环向机架17固连在右侧机架14的内侧，多个放纱辊18以大环向机架17的中心为圆心圆周阵列设置，放纱辊18转动连接在大环向机架17远离右侧机架14的一侧且通过动力源III19驱动。放纱过程中，根据纱束实时张力的变化，动力源III19向放纱辊18施加不同大小阻力矩，进而控制纱束张力，放纱辊18和动力源III19的输出轴通过键连接，放纱辊18的长度小于左侧机架13和大环向机架17之间距离的一半，方便换纱。
辅助展纱系统包括多个辅助展纱单元，多个辅助展纱单元以自转用传动大齿轮9的中心为圆心圆周阵列设置；辅助展纱单元包括展纱用传动小齿轮20、展纱用锥齿轮直角传动组21、展纱用托架22、顶部球轴套筒23、中部球轴套筒24、底部球轴套筒25、定向辊26和自由转动辊27，其中展纱用传动小齿轮20啮合于对应的自转用传动小齿轮11外圈且传动比为1，展纱用传动小齿轮20与展纱用锥齿轮直角传动组21的展纱用锥齿轮I同轴传动，展纱用锥齿轮直角传动组21的展纱用锥齿轮II通过展纱用小回转支撑36转动连接在展纱用托架22靠近自转用传动大齿轮9中心一侧，展纱用锥齿轮直角传动组21中的两个锥齿轮直角传动且传动比为1，由于自转用传动小齿轮11和展纱用传动小齿轮20的传动比为1、自转用锥齿轮I和自转用锥齿轮II的传动比为1、展纱用锥齿轮I和展纱用锥齿轮II的传动比为1，故辅助展纱单元的旋转与送纱管3的自转是同步的，保证辅助展纱系统中定向辊26与送纱管3扁平送纱孔是时刻平行的。如图7、图8所示，展纱用托架22固连在左侧机架13的内侧，顶部球轴套筒23、中部球轴套筒24、底部球轴套筒25之间可拆卸连接，定向辊26固定于顶部球轴套筒23中，多个自由转动辊27间隔相切于中部球轴套筒24、底部球轴套筒25中的球形轨道中，本实施例中球形轨道为两个球轴套筒的连接处各一半，两者连接之后组成一整个球形轨道，此种设置方式可以方便自由转动辊27的安装和拆卸，展纱用锥齿轮II固定套设在中部球轴套筒24的外侧。
具体地，顶部球轴套筒23的两侧具有轴承安装槽，定向辊26通过角接触球轴承39连接在顶部球轴套筒23内，角接触球轴承39置于轴承安装槽内且外端连接有轴承端盖40。中部球轴套筒24包括多个可拆卸连接的分球轴套筒，可拆卸的连接方式为螺纹连接，每个分球轴套筒的球形轨道中对应有一个自由转动辊27，自由转动辊27根据同一组放纱辊18和定向辊26之间的夹角自动调整位置，使得定向辊26时刻平展送纱。
纱束41经放纱辊18进入底部球轴套筒25、中部球轴套筒24、顶部球轴套筒23，从定向辊26出来后再经两道辅助辊29.2进入对应的送纱管3，定向辊26与对应的送纱管3的扁平送纱孔平行。
如图9、图10所示，张力缓冲调节系统包括张力缓冲调节单元和小环向机架28，多个张力缓冲调节单元以小环向机架28的中心为圆心圆周阵列设置，小环向机架28固连在右侧机架14的内侧；张力缓冲调节单元包括转动盘29、固定盘30和两道缓冲弹簧31，其中固定盘30固连在小环向机架28远离右侧机架14的一侧，固定盘30具有T型槽30.1，转动盘29上具有与T型槽30.1配合的T形凸台29.1，两道缓冲弹簧31分别安装在T形凸台29.1的两端与T型槽30.1之间，转动盘29背离T形凸台29.1的一侧连接有两道辅助辊29.2。
具体地，两道缓冲弹簧31的弹性系数不同，T形凸台29.1为弹性材料，同一个转动盘29上的两道辅助辊29.2底端中心的连线经过该转动盘29的中心。缠绕开始前，由于两道缓冲弹簧31弹性系数不同，转动盘29所处的位置如图11所示；缠绕过程中张力稳定时，转动盘29所处的位置如图12所示；缠绕过程中张力突然变大时，转动盘29所处的位置如图13所示；缠绕过程中张力突然变小时，转动盘29所处的位置如图11所示；转动盘29的转动可以达到瞬时收纱、放纱一小段的目的，起到张力缓冲调节作用。
本实施例中，径向用传动大齿轮1、自转用传动大齿轮9、大环向机架17和小环向机架28的中心线重合，所有送纱管3指向的圆心位于该中心线上，同一个送纱管3对应的径向用锥齿轮II、自转用锥齿轮II和展纱用锥齿轮II的中心线重合，且与该送纱管3的中心线重合。左侧防尘板37、自转用传动大齿轮9、左侧机架13、大环向机架17、小环向机架28、右侧机架14、径向用传动大齿轮1和右侧防尘板38上均具有供缠绕制品穿过的通道。
具体工作流程：
缠绕过程中，动力源II16驱动自转用动力源小齿轮10转动，自转用动力源小齿轮10啮合驱动自转用传动大齿轮9旋转，自转用传动大齿轮9啮合驱动圆周均布的自转用传动小齿轮11绕轴B旋转，自转用锥齿轮I与自转用传动小齿轮11共轴，自转用锥齿轮I绕轴B旋转，自转用锥齿轮I和自转用锥齿轮II垂直啮合传动，自转用锥齿轮II绕轴A旋转，送纱管3与自转用锥齿轮II通过键槽滑动连接，进而送纱管3绕轴A旋转；同时自转用传动小齿轮11啮合驱动展纱用传动小齿轮20旋转，展纱用传动小齿轮20与展纱用锥齿轮I共轴，展纱用锥齿轮I绕C轴旋转，展纱用锥齿轮I和展纱用锥齿轮II垂直啮合传动，展纱用锥齿轮II绕A轴旋转；
与此同时，动力源I15驱动径向用动力源小齿轮2转动，径向用动力源小齿轮2啮合驱动径向用传动大齿轮1旋转，径向用传动大齿轮1啮合驱动圆周均布的径向用传动小齿轮6绕轴D旋转，径向用传动小齿轮6和径向用锥齿轮I共轴，径向用锥齿轮I绕轴D旋转，径向用锥齿轮I和径向用锥齿轮II垂直啮合传动，进而径向用锥齿轮II绕轴A旋转，螺旋轨道套筒5与径向用锥齿轮II固连，螺旋轨道套筒5绕轴A旋转，带销回转套筒4通过凸起销结构相切于螺旋轨道套筒5的螺旋轨道内，进而带销回转套筒4径向移动，送纱管3通过轴肩结构转动连接在带销回转套筒4内，进而送纱管3随带销回转套筒4径向移动至距离内胆封口一定距离；
纱束41经放纱辊18进入底部球轴套筒25、中部球轴套筒24、顶部球轴套筒23，从定向辊26出来后再经两道辅助辊29.2进入对应的送纱管3，定向辊26与对应的送纱管3的扁平送纱孔平行。
从封口至圆柱筒身段时，送纱管径向移动系统、送纱管自转系统、放纱系统、辅助展纱系统、张力缓冲调节系统同时工作，使送纱管3进行径向缩回的同时进行旋转，与此同时，辅助展纱单元与送纱管同步转动，保证辅助展纱系统中定向辊26与送纱管3扁平送纱孔是时刻平行的，进而保证在缠绕过程中，纱束41一直处于平展状态。由于从封口至圆柱筒身段的过程中张力是变化的，在这个过程中，转动盘29发生转动可以达到瞬时收纱、放纱一小段的目的，起到张力缓冲调节作用。同时，放纱系统根据纱束实时张力的变化，根据纱束实时张力的变化，动力源III19向放纱辊18施加不同大小阻力矩，进而控制纱束张力，使纤维纱束更好的与内衬接触，避免了多束纤维之间有交叉而产生应力集中。
当缠绕至内衬圆柱部分时，送纱管3径向方向缩回至内衬一定距离的位置，送纱管3的扁平送纱孔与轴E方向的角度与缠绕角相同，与此同时，辅助展纱单元与送纱管3同步转动，保证在缠绕过程中，纱束41一直处于平展状态。
圆柱部分缠绕完成后，在缠绕圆柱筒身段部分至封口部分时，送纱管径向移动系统、送纱管自转系统、放纱系统、辅助展纱系统、张力缓冲调节系统同时工作，送纱管自转系统控制送纱管3旋转至与轴E水平位置，送纱管径向移动系统控制送纱管3伸出至内胆封口处。与此同时，辅助展纱单元与送纱管3同步转动，保证在缠绕过程中，纱束41一直处于平展状态。由于从圆柱筒身段部分至封口部分的过程中张力是变化的，在这个过程中，转动盘29发生转动可以达到瞬时收纱、放纱一小段的目的，起到张力缓冲调节作用。同时，放纱系统根据纱束实时张力的变化，根据纱束实时张力的变化，动力源III19向放纱辊18施加不同大小阻力矩，进而控制纱束张力，使纤维纱束更好的与内衬接触，避免了多束纤维之间有交叉而产生应力集中。
当单层缠绕完成后，内衬自转1周，反方向缠绕第二层，依此进行下去。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：包括送纱管径向移动系统、送纱管自转系统、放纱系统、左侧机架（13）和右侧机架（14）；
送纱管径向移动系统包括送纱管径向移动单元和径向用传动大齿轮（1），多个送纱管径向移动单元以径向用传动大齿轮（1）的中心为圆心圆周阵列设置，径向用传动大齿轮（1）转动连接在右侧机架（14）的外侧且通过带动力源I（15）的径向用动力源小齿轮（2）驱动；送纱管径向移动单元包括送纱管（3）、带销回转套筒（4）、螺旋轨道套筒（5）、径向用传动小齿轮（6）、径向用锥齿轮直角传动组（7）和送纱管托架（8），径向用传动小齿轮（6）啮合于径向用传动大齿轮（1）外圈，径向用传动小齿轮（6）与径向用锥齿轮直角传动组（7）中的径向用锥齿轮I同轴传动，径向用锥齿轮直角传动组（7）中的径向用锥齿轮II转动连接在送纱管托架（8）靠近径向用传动大齿轮（1）的中心一侧，送纱管托架（8）固连在左侧机架（13）的内侧，螺旋轨道套筒（5）固连在径向用锥齿轮II上，送纱管（3）通过轴肩结构转动连接在带销回转套筒（4）内，带销回转套筒（4）的凸起销结构相切于螺旋轨道套筒（5）的螺旋轨道内；
送纱管自转系统包括送纱管自转单元和自转用传动大齿轮（9），多个送纱管自转单元以自转用传动大齿轮（9）的中心为圆心圆周阵列设置，自转用传动大齿轮（9）转动连接在左侧机架（13）的外侧且通过带动力源II（16）的自转用动力源小齿轮（10）驱动；送纱管自转单元与送纱管径向移动单元共用一套送纱管（3）、带销回转套筒（4）、螺旋轨道套筒（5）和送纱管托架（8），送纱管自转单元还包括自转用传动小齿轮（11）、自转用锥齿轮直角传动组（12），自转用传动小齿轮（11）啮合于自转用传动大齿轮（9）外圈，自转用传动小齿轮（11）与自转用锥齿轮直角传动组（12）中的自转用锥齿轮I同轴传动，自转用锥齿轮直角传动组（12）中的自转用锥齿轮II转动连接在送纱管托架（8）远离自转用传动大齿轮（9）中心一侧，送纱管（3）与自转用锥齿轮II通过键槽滑动连接，送纱管（3）的出丝端伸出螺旋轨道套筒（5）外侧；
放纱系统包括大环向机架（17）和放纱辊（18），大环向机架（17）固连在右侧机架（14）的内侧，多个放纱辊（18）以大环向机架（17）的中心为圆心圆周阵列设置，放纱辊（18）转动连接在大环向机架（17）远离右侧机架（14）的一侧且通过动力源III（19）驱动；
还包括辅助展纱系统和张力缓冲调节系统，辅助展纱系统包括多个辅助展纱单元，多个辅助展纱单元以自转用传动大齿轮（9）的中心为圆心圆周阵列设置；辅助展纱单元包括展纱用传动小齿轮（20）、展纱用锥齿轮直角传动组（21）、展纱用托架（22）、顶部球轴套筒（23）、中部球轴套筒（24）、底部球轴套筒（25）、定向辊（26）和自由转动辊（27），其中展纱用传动小齿轮（20）啮合于对应的自转用传动小齿轮（11）外圈，展纱用传动小齿轮（20）与展纱用锥齿轮直角传动组（21）的展纱用锥齿轮I同轴传动，展纱用锥齿轮直角传动组（21）的展纱用锥齿轮II转动连接在展纱用托架（22）靠近自转用传动大齿轮（9）中心一侧，展纱用托架（22）固连在左侧机架（13）的内侧，顶部球轴套筒（23）、中部球轴套筒（24）、底部球轴套筒（25）之间可拆卸连接，定向辊（26）固定于顶部球轴套筒（23）中，多个自由转动辊（27）间隔相切于中部球轴套筒（24）、底部球轴套筒（25）中的球形轨道中，展纱用锥齿轮II固定套设在中部球轴套筒（24）的外侧；
张力缓冲调节系统包括张力缓冲调节单元和小环向机架（28），多个张力缓冲调节单元以小环向机架（28）的中心为圆心圆周阵列设置，小环向机架（28）固连在右侧机架（14）的内侧；张力缓冲调节单元包括转动盘（29）、固定盘（30）和两道缓冲弹簧（31），其中固定盘（30）固连在小环向机架（28）远离右侧机架（14）的一侧，固定盘（30）具有T型槽（30.1），转动盘（29）上具有与T型槽（30.1）配合的T形凸台（29.1），两道缓冲弹簧（31）分别安装在T形凸台（29.1）的两端与T型槽（30.1）之间，转动盘（29）背离T形凸台（29.1）的一侧连接有两道辅助辊（29.2）。
2.根据权利要求1所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：所述中部球轴套筒（24）包括多个可拆卸连接的分球轴套筒，每个分球轴套筒的球形轨道中对应有一个自由转动辊（27），自由转动辊（27）根据同一组放纱辊（18）和定向辊（26）之间的夹角自动调整位置，使得定向辊（26）时刻平展送纱；
纱束经放纱辊（18）进入底部球轴套筒（25）、中部球轴套筒（24）、顶部球轴套筒（23），从定向辊（26）出来后再经两道辅助辊（29.2）进入对应的送纱管（3），定向辊（26）与对应的送纱管（3）的扁平送纱孔平行。
3.根据权利要求2所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：所述顶部球轴套筒（23）的两侧具有轴承安装槽，定向辊（26）通过角接触球轴承（39）转动连接在顶部球轴套筒（23）内，角接触球轴承（39）置于轴承安装槽内且外端连接有轴承端盖（40）。
4.根据权利要求1所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：所述放纱辊（18）的长度小于左侧机架（13）和大环向机架（17）之间距离的一半。
5.根据权利要求1所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：两道所述缓冲弹簧（31）的弹性系数不同，T形凸台（29.1）为弹性材料，同一个转动盘（29）上的两道辅助辊（29.2）底端中心的连线经过该转动盘（29）的中心。
6.根据权利要求1所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：所述径向用传动大齿轮（1）通过径向用大回转支撑（32）与右侧机架（14）连接，径向用锥齿轮II通过径向用小回转支撑（33）与送纱管托架（8）连接，自转用传动大齿轮（9）通过自转用大回转支撑（34）与左侧机架（13）连接，自转用锥齿轮II通过自转用小回转支撑（35）与送纱管托架（8）连接，展纱用锥齿轮II通过展纱用小回转支撑（36）与展纱用托架（22）连接。
7.根据权利要求1所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：所述径向用传动大齿轮（1）、自转用传动大齿轮（9）、大环向机架（17）和小环向机架（28）的中心线重合，所有送纱管（3）指向的圆心位于该中心线上；同一个送纱管（3）对应的径向用锥齿轮II、自转用锥齿轮II和展纱用锥齿轮II的中心线重合，且与该送纱管（3）的中心线重合。
8.根据权利要求7所述的一种可辅助展纱和调节张力的多束纤维螺旋缠绕设备，其特征在于：还包括弧形弯板状的左侧防尘板（37）和右侧防尘板（38），左侧防尘板（37）固连于左侧机架（13）的外侧，右侧防尘板（38）固连于右侧机架（14）的外侧；左侧防尘板（37）、自转用传动大齿轮（9）、左侧机架（13）、大环向机架（17）、小环向机架（28）、右侧机架（14）、径向用传动大齿轮（1）和右侧防尘板（38）上均具有供缠绕制品穿过的通道。
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| 自紧压力对全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响;秦小强;邓贵德;梁海峰;;复合材料科学与工程(第06期) * |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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