纖維纏繞設備的結構設計范文

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摘要：纖維纏繞設備廣泛應用于石油、化工、航空航天、軍工、船舶、海上鉆井平臺、制藥、電力、汽車等領域，并且它還用于出口貿易。該設備主要由纏繞主機、帶回紗機構膠槽、機械張力紗架等組成，其中纏繞主機可對模具進行連續及間斷纏繞。設備主要用于圓筒結構件纏繞加工，滿足螺旋、環向的多層纏繞，適用于玻璃纖維和碳纖維材料。

關鍵詞：纏繞主機；帶回紗機構膠槽；機械張力紗架

一、纖維纏繞設備的工作原理

設備運行之前需要將模具裝夾到纏繞主機的夾具上，在膠槽內注入適量膠液，把機械張力紗架上的紗線穿過帶回紗機構膠槽后，再穿過纏繞主機行車機構，最后綁扎到模具外部，準備工作完成后開啟設備。運作機理是紗經過機械張力紗架，在一定的張力下進入纏繞主機行車機構前的帶回紗機構膠槽，經過膠槽內的過紗輥組和重力回紗機構后，由纏繞主機行車機構纏繞到模具外部，根據不同模具和工藝編排通過纏繞軟件控制進行螺旋、環向的多層纏繞。

二、纖維纏繞設備在結構設計方面的分析

纖維纏繞設備在結構設計方面可分為三個部分，下面分別對纏繞主機、帶回紗機構膠槽、機械張力紗架進行分析。

（一）纏繞主機結構設計

纏繞主機結構主要是由龍門底座、龍門立柱、龍門橫梁、主軸箱、移動尾座、行車機構等組成。在主機結構設計過程中為了更好的進行結構件纏繞，采用由底座、立柱、橫梁組成的龍門式結構，這種龍門式結構區別于單支撐和懸臂結構，該結構承受負載大、整體穩定性好、便于生產加工。主軸箱使用伺服電機作為動力源，搭配減速機提高輸出扭矩，輸出末端為三爪卡盤，方便模具定心裝卡。移動尾座沿固定在底座和橫梁上的兩條導軌做線性移動，由底座導軌抱死裝置固定其位置，因為尾座可移動，所以可以使用不同型號尺寸的模具，進而有效的促進了生產量與生產效率，尾座同樣裝有三爪卡盤，配合主軸箱三爪卡盤裝夾可確保模具繞軸心做回轉體運動，來達到良好的紗纏繞效果。行車機構沿固定在橫梁下方的兩條導軌做線型往復運動，該機構有三個伺服電機作為動力源，分別為沿模具軸線方向移動、沿模具徑向方向移動、繞模具徑向方向旋轉伺服電機，軸線方向移動是由齒輪齒條傳動實現，徑向方向移動是由滾珠螺桿傳動實現，徑向方向旋轉是由齒輪副傳動實現。纏繞主機上四個伺服電機同時帶動執行機構動作可纏繞出所需線型。

（二）帶回紗機構膠槽設計

帶回紗機構膠槽主要是由膠槽架體、不銹鋼膠槽、過紗輥組、重力回紗機構等組成。膠槽架體采用鋼型材焊接制成，在整體結構中起到支撐和連接作用。不銹鋼膠槽設計成與膠槽架體可分離形式，方便不銹鋼膠槽清理和使用。過紗輥組由按續排列的不銹鋼圓輥和不銹鋼支架組成，起到引導紗線經過膠液的作用。重力回紗機構是利用重力向下原理將松弛的紗線拉緊，使得紗線有規律且均勻的纏繞在模具表面。

（三）機械張力紗架設計

機械張力紗架主要是由紗架架體、紗團主軸、擺動輥機構等組成。紗架架體采用鋼型材焊接制成，在整體結構中起到支撐和連接作用。紗團主軸用于裝夾紗團，紗團主軸一端設計有皮帶摩擦盤，皮帶與擺動輥機構連接，通過皮帶和摩擦盤間的摩擦力控制紗團主軸是否旋轉，進而控制紗團是否放紗。擺動輥機構是利用彈簧彈力來限制擺臂擺動的機構，當紗線通過輥筒時會對擺臂產生力偶，與彈簧彈力對擺臂形成的力偶進行抵消，當紗線力量大時紗團放線，彈簧力量大時紗團不動，由此機理對紗線張力進行控制。

三、總結

纖維纏繞設備是針對圓筒結構件的纏繞而研發的，可以使用不同型號尺寸的模具生產多種規格產品。設備成本低，售價低，操作維護方便，有利于在市場中占據有利地位，還可以打入其他發達國家和發展中國家的市場。

參考文獻：

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作者：姜文亮 單位：哈爾濱康帕斯復合材料裝備有限公司