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玻璃钢纤维缠绕制品由于强度高,重量轻,耐腐蚀及安装方便等优点,被广泛应用于石油、化工、航天、建筑、电力、造船等行业,并有代替金属管道和贮罐的趋势。
本文分析了缠绕工艺的三种基本类型,介绍了三种类型的缠绕特点。根据圆筒形压力容器外形几何特性,进行了测地线缠绕理论分析,提出了缠绕线型微分拟合法,建立了缠绕线型的数学模型。同时,在所建立的线型模型的基础上分析了能满足线型缠绕要求的吐丝头运动数学模型。
本文在建立了完整的数学模型的基础上,对纤维缠绕机进行了张力控制的改进,并且添加了一个伸缩和一个回转自由度,对传导机构做了结构改进优化以实现压力容器精确缠绕。基于LabVIEW软件平台、美国NI公司PCl-7344运动控制卡、PCI-6221数据采集卡、张力传感器、磁粉制动器等设计了缠绕控制系统,在张力控制中,采用等效转化的思想将芯模的性状转化为一定厚度的玻璃纤维缠绕层,提出了缠绕张力阶梯施加方法,该法操作简便易于控制。
最后,在LabVIEW软件平台上,设计了相应的缠绕控制程序,该程序实时性、稳定性好,并且具有清晰的用户操作界面。并进行了Matlab仿真,缠绕线型、吐丝头运动轨迹规则,满足理论设计要求。