纤维缠绕_浅谈纤维缠绕设备结构设计

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浅谈纤维缠绕设备结构设计

浅谈纤维缠绕设备结构设计摘要：纤维缠绕设备广泛应用于石油、化工、航空航天、军工、船舶、海上钻井平台、制药、电力、汽车等领域，并且它还用于出口贸易。该设备主要由缠绕主机、带回纱机构胶槽、机械张力纱架等组成，其中缠绕主机可对模具进行连续及间断缠绕。设备主要用于圆筒结构件缠绕加工，满足螺旋、环向的多层缠绕，适用于玻璃纤维和碳纤维材料。

关键词：缠绕主机；
带回纱机构胶槽；
机械张力纱架一、纤维缠绕设备的工作原理设备运行之前需要将模具装夹到缠绕主机的夹具上，在胶槽内注入适量胶液，把机械张力纱架上的纱线穿过带回纱机构胶槽后，再穿过缠绕主机行车机构，最后绑扎到模具外部，准备工作完成后开启设备。运作机理是纱经过机械张力纱架，在一定的张力下进入缠绕主机行车机构前的带回纱机构胶槽，经过胶槽内的过纱辊组和重力回纱机构后，由缠绕主机行车机构缠绕到模具外部，根据不同模具和工艺编排通过缠绕软件控制进行螺旋、环向的多层缠绕。

二、纤维缠绕设备在结构设计方面的分析纤维缠绕设备在结构设计方面可分为三个部分，下面分别对缠绕主机、带回纱机构胶槽、机械张力纱架进行分析。

（一）缠绕主机结构设计缠绕主机结构主要是由龙门底座、龙门立柱、龙门横梁、主轴箱、移动尾座、行车机构等组成。在主机结构设计过程中为了更好的进行结构件缠绕，采用由底座、立柱、横梁组成的龙门式结构，这种龙门式结构区别于单支撑和悬臂结构，该结构承受负载大、整体稳定性好、便于生产加工。主轴箱使用伺服电机作为动力源，搭配减速机提高输出扭矩，输出末端为三爪卡盘，方便模具定心装卡。

移动尾座沿固定在底座和横梁上的两条导轨做线性移动，由底座导轨抱死装置固定其位置，因为尾座可移动，所以可以使用不同型号尺寸的模具，进而有效的促进了生产量与生产效率，尾座同样装有三爪卡盘，配合主轴箱三爪卡盘装夹可确保模具绕轴心做回转体运动，来达到良好的纱缠绕效果。行车机构沿固定在横梁下方的两条导轨做线型往复运动，该机构有三个伺服电机作为动力源，分别为沿模具轴线方向移动、沿模具径向方向移动、绕模具径向方向旋转伺服电机，轴线方向移动是由齿轮齿条传动实现，径向方向移动是由滚珠螺杆传动实现，径向方向旋转是由齿轮副传动实现。缠绕主机上四个伺服电机同时带动执行机构动作可缠绕出所需线型。

（二）带回纱机构胶槽设计带回纱机构胶槽主要是由胶槽架体、不锈钢胶槽、过纱辊组、重力回纱机构等组成。胶槽架体采用钢型材焊接制成，在整体结构中起到支撑和连接作用。

不锈钢胶槽设计成与胶槽架体可分离形式，方便不锈钢胶槽清理和使用。过纱辊组由按续排列的不锈钢圆辊和不锈钢支架组成，起到引导纱线经过胶液的作用。

重力回纱机构是利用重力向下原理将松弛的纱线拉紧，使得纱线有规律且均匀的缠绕在模具表面。

（三）机械张力纱架设计机械张力纱架主要是由纱架架体、纱团主轴、摆动辊机构等组成。纱架架体采用钢型材焊接制成，在整体结构中起到支撑和连接作用。纱团主轴用于装夹纱团，纱团主轴一端设计有皮带摩擦盘，皮带与摆动辊机构连接，通过皮带和摩擦盘间的摩擦力控制纱团主轴是否旋转，进而控制纱团是否放纱。摆动辊机构是利用弹簧弹力来限制摆臂摆动的机构，当纱线通过辊筒时会对摆臂产生力偶，与弹簧弹力对摆臂形成的力偶进行抵消，当纱线力量大时纱团放线，弹簧力量大时纱团不动，由此机理对纱线张力进行控制。

三、总结纤维缠绕设备是针对圆筒结构件的缠绕而研发的，可以使用不同型号尺寸的模具生产多种规格产品。设备成本低，售价低，操作维护方便，有利于在市场中占据有利地位，还可以打入其他发达国家和发展中国家的市场。