纤维缠绕低损伤退绕跟随系统

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1、·工程实践·纤维缠绕低损伤退绕跟随系统11121王雪亮肖军齐俊伟徐为张建宝(1南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016)(2核工业第八研究所复合材料研究室，上海201800)文摘为降低纤维缠绕过程中纱筒退绕的纤维磨损，研制了低损伤退绕跟随系统。通过分析纱筒卷绕特点及退绕运动过程，提出了角度替代的控制思想和导纱器自适应跟随控制策略;通过计算机控制伺服电机驱动导纱器运动，可实现对任意卷绕线型的自动跟随。实际应用表明:该方法可行，研制的系统跟随效果理想，有效消除了纤维的摩擦损伤，提高了缠绕复合材料制品的质量。关键词纤维磨损，低损伤退绕，自适应跟随，计算机控制，导纱

2、器FollowingSystemforLowDamageUnwindinginFilamentWinding11121WangXueliangXiaoJunQiJunweiXuWeiZhangJianbao(1CollegeofMaterialsScienceandTechnology，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016)(2CompositeMaterialsResearchOffice，EighthResearchInstituteofNuclearIndustry，Shanghai

3、201800)AbstractAlow-damageunwindingfollowingsystemwasdesignedtoreducethedamageoffiberswearinreelingoffprocedureduringfilamentwinding．Byanalyzingthecharacteristicsofthewindingbobbinandunwindingmovement，ano-velmethodofanglereplacementcontrolandastrategyofthread-guideadaptivefollowingwerepr

4、oposed．Thisthread-guidemovementrealiazedautomaticfollowingforarbitrarywindinglinearbycomputer-controlledservomotordriving．Practicalap-plicationshowsthattheforthmethodisfeasible，theresultsofthefollowingsystemaresatisfactory，thedamageoffibersweariseliminatedeffectivelyandthequalityofwoundc

5、ompositeproductsisimproved．KeywordsDamageoffiberswear，Low-damageunwinding，Adaptivefollowing，Computer-controlled，Thread-guide1引言能从根本上解决问题，特别是到纱筒两端时纤维磨损以纤维直接成型的复合材料工艺流程中均涉及纱问题无法消除。实用新型专利ZL200420013259．1团退绕，固定导丝头在退绕过程中的出纱方向与纤维提出了一种无摩擦损伤退绕装置:将旋转编码器与卷绕线型确定的出纱点纤维方向会形成一定夹角;对纱筒相连，利用编码器测量纱筒的转角，计算

6、机控制于缠绕过程中，纤维在张力的作用下产生侧滑趋势，当导纱轮运动保持出纱方向与纱筒纤维方向一致实现［1］侧向滑移力大于最大静摩擦力时，纤维在纱筒上侧向无摩擦退绕，从而消除摩擦损伤。该专利的核心滑动导致纤维间的摩擦损伤，夹角越大磨损越严重;尤思想是控制导纱轮和出纱点的横动速度值一致，但实其纱筒末端卷绕角交变，纤维磨损尤为严重。对用于施困难:(1)系统运行前，需人工介入调整出纱方向，高性能复合材料的碳纤维等，由于其模量高、脆性大，否则运行时不能保证其与纱筒的卷绕线型一致;(2)抗磨性差、纤维损伤尤甚。如核燃料分离机的缠绕离系统运行时，出纱方向与卷绕线型产生的误差不能及心筒、

7、固体火箭发动机缠绕壳体，均采用碳纤维大张力时消除，误差积累最终会导致纤维磨损;(3)退绕到缠绕成型，减少纤维摩擦损伤至关重要。两端时，纱筒卷绕角突变，开始由一个卷绕线型向另目前普遍采用的降低纤维损伤方法是增大导丝一个卷绕线型的过渡，该专利未能彻底解决此问题。头与纱筒间的距离或采用尽可能小的纤维张力，但不本文旨在针对大张力缠绕成型过程中纤维磨损收稿日期:2009－11－20基金项目:本文系统及方法已经申请国家发明专利，专利受理号200910181564．9作者简介:王雪亮，1982年出生，硕士，主要从事复合材料成型自动化及装备研究。E－ma