资源描述：
《纤维缠绕玻璃钢管道端部的缠绕规律.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第1期纤维复合材料No11452005年3月FIBERCOMPOSITESMar1,2005纤维缠绕玻璃钢管道端部的缠绕规律郭文强 李国树(石家庄开发区技源科技有限公司,050091)摘 要 从实际生产角度,探讨了管道端部缠绕规律及影响因素。关键词 加减速段;缠绕规律;玻璃钢管道DiscussionofWindingTheoryinBothEndsoftheFilamentWindingFRPPipesGuoWenqiangLiGuoshu(JiyuanScienceandTechnologyCompanyLtd.ofShijiazhuangDevelopmentArea,
2、050091)ABSTRACTAccordingtothepracticalproductionprocess,thewindingtheoryinbothendsofthepipesandtherelativeaffectingfactorsarediscussedinthispaper.KEYWORDSAcceleratinganddeceleratingpart,Windingtheory,FRPpipes1 前 言速应成一定比例关系:V车/(ω轴R)=ctanθ目前玻璃钢管道的制作工艺多采用往复式缠绕其中:V车为小车的速度;ω轴为芯轴的转速;R工艺,其特点是芯模匀速
3、转动,小车作往复运动,该为模具直径θ;为缠绕角。工艺看似简单,但多数厂家不了解管道的加减速段缠绕纱在模具上的轨迹线长度L模为:工艺,导致生产过程中经常在管道端部出现滑纱、加减速段过长、管道表面凹凸不平等问题。此外由于L纱=L模/cosθ加减速段缠绕角度的变化,力学性能很难达到与管213 端部(加减速段)缠绕线型体部位一致,尽量缩短加减速段的长度也是本文讨根据目前市场上销售的缠绕机的控制情况,即:论的重点问题。芯轴匀速运动,缠绕小车做匀减速、停止、匀加速运往复式纤维缠绕管道生产过程中,小车必然存动。设芯轴的转速为ω轴,小车的加速度为a车,增减在换向过程,这样自然造成缠绕角、本
4、层厚度、消耗速段的运行时间为t,芯轴转动方向展开坐标为x,的变化,该部分的计算涉及到理论力学、材料力学以小车运行方向坐标为y,则此段的参数方程为(按匀及复合材料力学等多种科学,推导过程也非常繁琐,加速段描述):本文就这方面的问题进行一些探讨。x=ω轴×R×t2y=a×t/2(1)2 加减速段纤维缠绕的线型研究a2化简参数后得:y=x(2)211 缠绕轨迹的稳定条件2ω轴R设计缠绕线型时,必须保证两个条件:公式2的图象为一段抛物线,不是模具表面的(1)纤维缠绕要求既不重叠,又不离缝,均匀布测地线,要使纤维纱稳定在模具表面,就要保证纤维满芯模表面;与芯模表面之间的摩擦力大于由于
5、纤维张力产生的(2)纤维在芯模表面位置稳定不打滑。滑移力,则纤维不打滑要满足下面方程:这在管道筒体段缠绕时是容易实现的,纤维沿1u≤(3)测地线缠绕就可以达到,但在管道的端部由于存在ρR小车换向问题,就会造成纤维无法按照测地线缠绕,其中:ρ为曲线的曲率半径;u为纤维在模具表面的因此应该格外注意。摩擦系数,该值主要与树脂的粘度、树脂与纤维的粘212 筒体段螺旋缠绕线型接力有关;R为模具的半径。管道正常螺旋缠绕时,小车的速度与芯轴的转根据曲线的曲率半径方程:46纤 维 复 合 材 料2005年1y″2ctanθ·Rρ=23/2(4)s>(10)(1+y′)2u再根据方程(2),
6、可求得:3 加减速段纤维纱的消耗ay″=2(5)(ω轴R)由公式(2)可知,纤维在加减速段的轨迹线为一axy′=2(6)条抛物线,根据抛物线弧长的计算公式:(ω轴R)当上述曲线的顶点处,即x=0时ρ,有最小值为4x2+y2y222L=+ln2x+4x+y(11)1a24xy=2(7)ρ(ω轴R)利用公式(11)可求得纤维纱的用料。结合纤维稳定方程(3),得4 结 论au2≤(ω轴R)R根据以上计算推导可知:2u(ω轴R)即:a≤(8)(1)加速段长度与芯模直径成正比,与纤维在模R具表面的摩擦系数成反比;这就是满足不滑线条件的小车加减速段的加速(2)加速度长度与缠绕角的余切的
7、平方成正比,度值。由此值可以导出加速段的长度。可理解为缠绕角越大,加速段越小;整个加速过程是小车速度由0变到ctanθ(ω轴(3)在实际工程中,既可以根据芯模直径、树脂R)的过程,加速段长22θ·(ω)2纤维体系、缠绕角来确定加减速段的最小长度,也可vctan轴Rs==(9)以在确定加减速段的长度、芯模直径、树脂纤维体系2a2a把(8)式带入(9)式得:后,通过调整缠绕角来保证不滑纱。(上接第52页)术成型了具有蜂窝式芯型结构增强的复杂几何体形院学报,2002,17(1):70～746 刘谦.三维编织复合材料的弯曲
