玻璃鋼纏繞過程控制

1.1工藝流程簡介
    纏繞成型工藝是指將玻璃鋼增強材料――玻璃纖維,通過特定裝置浸上一定量的樹脂糊,然后依據特定的纏繞運動規律,將浸膠后的增強材料纏繞在旋轉著的芯模上,形成柔性玻璃鋼半成品,后經固化、修整等工序獲得玻璃鋼成品的一種生產工藝。
    纖維纏繞機纏繞過程示意圖,如圖1所示。玻璃鋼纖維纏繞機芯模繞自身水平軸勻速轉動,安裝有導絲架的小車按一定的速比要求沿芯模做水平往返運動,則纖維紗片將沿著芯模的筒身進行規則纏繞,這樣芯模的筒身和封頭上就實現了交叉纏繞,其纏繞角一般為45?!?5。。交叉纏繞的特點是每條纖維紗片都對應于極孔圓周上的一個切點,相同方向鄰近紗片之間相接而不相交,不同方向的纖維紗片則相交。
    纖維纏繞工藝及其纏繞規律必須緊密與結構設計相結合。隨著制品結構形狀及尺寸不同,纖維紗片在芯模表面上的排布規律(亦稱線型)也不同,因此導絲頭與芯模相對運動也不同,芯模轉速與導絲頭的移動速度有嚴格的速比關系。導絲頭往返一次,芯模要多轉或少轉1個角度(紗片寬度對應芯模圓的圓心角),2條標準線搭接完好,既不重疊也不
離縫,均勻連續布滿芯模表面。

1.2纏繞過程模型化
    為了實現纖維紗片連續而有規律地纏繞在芯模上,必須嚴格控制導絲頭與芯模的相對運動關系即纏繞規律。纏繞規律是保證纏繞制品質量的重要前提,也決定制品結構在不同方向上的強度比。根據纖維纏繞的排線規律即纖維纏繞的基本原理,建立了如下靜態雙軸運動控制關系模型。
    纏繞角:
a==arctan(7(×D/N×Ⅳ)
    式中:θ為纏繞角;D為芯模直徑;N為1個完整纏繞層導絲頭往返次數;W為纖維紗片寬。θ=(2L/N×W)×360。+θR+θL×360+(KIN)×360。,式中:θ為任意段芯模轉角:鞏為左
旋轉角;靠為右旋轉角;L為管長度;K/N為選取簡真分數;以為完成1個完整循環纖維在端部極孔周邊的等分點數或切點數。
線速比:M/N一(K/N)+(N―w)/N×7r×D×cosa。
    在纖維纏繞時,如果根據設計纏繞角和設計纖維紗片寬度來纏繞指定長度的圓筒,由于設計時一般只是從圓柱筒的力學性能上來考慮,而不是從纏繞的生產實現上來考慮,很難按照設計參數實現完整搭接,因此一般需要對設計參數進行一定的修正,得到實際纏繞參數后才能實現緊密搭接。
    一般來講,修正設計纏繞參數的方法有2種:一種是以保證纏繞角和設計纖維紗片寬度,通過修正停留角的方法來實現;另一種是通過保證左右停留角,修正設計纏繞角和設計纖維紗片寬的方法來實現。前1種方法能夠保證纏繞時圓筒中間部分大可能接近設計指標,但其缺點是對停留角有較大影響,尤其是在設計停留角度為零時實現不了正常的
纏繞要求,直接影響纏繞兩端的質量;后1種方法能夠在盡可能減小對纏繞角的影響的情況下,獲得接近設計指標的纏繞效果,又不影響設計停留角的指標。第2種方法是較為常用的修正算法。文獻Eli修正參數后的模型如下。
實際纏繞角:


    根據上述模型設計的玻璃鋼纖維纏繞設備,在正常運行過程,主軸驅動電機在控制系統的控制下,經減速機帶動傳動軸,驅動芯模自軸轉動,同時控制纏繞臺車及其傳動機構等按特定速度沿芯模軸向往返運動。