CN109203522B - 基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备及方法,包括安装在机架上的若干滑轨,所述的滑轨呈扇形间隔排列,滑轨上安装有滚轮,滚轮呈两排分布,每排滚轮均沿同一段圆弧排列,两排滚轮之间设有第一牵引夹头与第二牵引夹头,第一牵引夹头与第二牵引夹头沿着滚轮形成的轨道运动,第一牵引夹头位于固化模具的出口处,在牵引夹头运动过程中,通过千斤顶顶推速度的差动和滚轮的限制,牵引夹头将沿着圆曲线进行平面转动,同时通过滚轮在滑轨上移动,调整圆曲线的半径,可以不间断生产不同曲率半径的弯曲型材,实现以多种圆曲线型材构成所需的曲线型材。本发明运用的生产设备简单方便,可适用于不同样式的曲线形弯曲型材的拉挤生产。
Description
技术领域
本发明属于纤维增强复合材料结构领域,尤其涉及一种基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备及方法。
背景技术
纤维增强复合材料(FRP,Fiber Reinforced Polymer)从上世纪40年代问世以来,在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等工业领域得到了广泛的应用。近年来,FRP又以其高强、轻质、耐腐蚀等优点,成为土木工程的一种新型结构材料。其应用形式多种多样,除了FRP用于混凝土结构中已渐趋成熟的加固修复技术或以FRP筋材替代钢筋增强混凝土结构之外,FRP型材在结构中的应用也日益受到工程界的重视。
目前,FRP型材制品的制备成型工艺主要包括手糊成型工艺,缠绕成型工艺,模压成型工艺,拉挤成型工艺。拉挤成型工艺可使得FRP型材的生产率得到极大的提高并能使得产品价格有较大幅度的降低。因此,目前大部分的FRP型材的生产均采用拉挤成型工艺。但是传统的拉挤生产工艺只适用于生产不同截面形式的直线型型材,随着FRP型材在土木工程结构领域应用的逐步推广,曲线形FRP型材也逐渐得到重视,这就要求在传统的直线型拉挤生产工艺的基础上进行改进,使得曲线形FRP型材能够在工厂中生产,这样才能更好地推动FRP型材的应用。
发明内容
发明目的:本发明目的是提供一种基于牵引速率差动的纤维增强复合材料曲线型材的拉挤生产牵引设备及方法,该牵引方法通过滚轮轨道的限制和千斤顶的牵引速率差动,实现牵引夹头的圆曲线平面转动,并通过移动滚轮位置,调整圆曲线的半径,实现以多段圆曲线型材构成不规则的曲线型材。
技术方案:本发明包括安装在机架上的若干滑轨,所述的滑轨沿圆弧线间隔排列,滑轨的交点为该圆弧线的圆心,滑轨上安装有滚轮,所述的滚轮呈两排分布,每排滚轮均沿同一段圆弧排列,两排滚轮之间设有第一牵引夹头与第二牵引夹头,所述的第一牵引夹头与第二牵引夹头均沿着滚轮形成的轨道运动,所述的第一牵引夹头位于固化模具的出口处。
所述第一牵引夹头与第二牵引夹头的结构相同,均包括上滑动夹板、下滑动夹板、竖向导轨、牵引轴、第一滑动连接件、第二滑动连接件、第一千斤顶、第二千斤顶与固定板,所述的固定板固定在机架上,防止在顶推时,千斤顶滑动。
所述的上滑动夹板与下滑动夹板安装在竖向导轨上,能够沿竖向导轨上下滑动,共同夹紧被加工的型材,所述的竖向导轨上还固定有牵引轴,所述的牵引轴位于下滑动夹板的下方,牵引轴上套有第一滑动连接件与第二滑动连接件,第一滑动连接件及第二滑动连接件分别与第一千斤顶及第二千斤顶连接,第一千斤顶及第二千斤顶通过固定板与机架连接。
所述的第一滑动连接件与第二滑动连接件结构相同,均由圆环套和连接铰组成,所述的圆环套套在牵引轴上,沿牵引轴做往复直线运动,圆环套通过连接铰与千斤顶活动连接,相互之间可以转动。
所述的滑轨呈扇形分布。
所述的固化模具采用直线模具或曲线模具,所述曲线模具中心线的曲率半径与滚轮排列的圆曲线半径相适应。
曲线型材拉挤生产的牵引方法包括以下步骤:
(1)在牵引夹头运动过程中,第一千斤顶的顶推速度为Va1,第二千斤顶的顶推速度为Va2;第一滑动连接件、第二滑动连接件沿牵引轴做相对直线运动,相对速度分别为Vr1、Vr2;第一滑动连接件、第二滑动连接件与第一千斤顶、第二千斤顶的顶端之间发生相对转动,同时沿圆曲线排列的滚轮限制牵引夹头的运动方向,使得牵引轴上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点的绝对速度均是沿着圆曲线轨迹的切线方向,分别为Ve1、Ve2,且Ve1=Va1cosα1,Ve2=Va2cosα2,α1、α2分别为Va1与Ve1及Va2与Ve2方向的夹角;
(2)第一牵引夹头在固化模具出口处夹住型材,并沿着由滚轮形成的第一段圆曲线轨道以步骤(1)所述的运动方法拉出型材;
(3)当型材拉到第二牵引夹头处时,第二牵引夹头夹紧型材,第一牵引夹头松开,第二牵引夹头沿着由滚轮形成的,与第一段圆曲线轨迹相同的轨道,以步骤(1)所述的运动方式继续拉出型材,同时第一牵引夹头的千斤顶回收,滑动连接件带动牵引轴,使第一牵引夹头回到固化模具出口;
(4)当第二牵引夹头运动到极限位置时,第一牵引夹头已回到固化模具出口处,第一牵引夹头夹紧型材,第二牵引夹头松开型材,滚轮开始沿着滑轨运动,调整位置,在第一牵引夹头另一侧的一定长度范围内的滚轮形成第二段圆曲线,并保持第一段圆曲线的半径和形状不变,且使得两段圆曲线始终保持相切,第一牵引夹头继续以步骤(1)所述的运动方式拉出型材,在第一牵引夹头运动过程中,始终保持第一牵引夹头另一侧的一定长度范围内的滚轮是按照第二段圆曲线排列的,而第二段圆曲线之前的滚轮则保持第一段圆曲线的半径和形状不变,且两段圆曲线始终保持相切,同时第二牵引夹头沿着轨道收回到初始位置;
(5)重复步骤(3)与步骤(4)中的拉挤方法,进而将多段圆曲线型材构成弯曲型材。
所述步骤(1)中的Ve1、Ve2的大小满足Ve1/Ve2=R1/R2,其中R1、R2分别为当前时刻牵引轴上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点到当前圆曲线轨迹中心的距离。
有益效果:本发明通过调整滚轮位置,改变圆曲线轨迹,进而改变弯曲型材的曲率半径,可以生产多种不同曲率半径的圆曲线型材,进而实现以多段圆曲线型材构成弯曲型材,该方法运动原理清晰,使用设备简单,可直接在原有直线型材的设备上进行改动,即可使用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的牵引夹头示意图;
图3为本发明的连接件示意图;
图4为本发明中牵引夹头的运动轨迹及速度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明包括第一牵引夹头1、第二牵引夹头2、滚轮3、滑轨4和机架5。第一牵引夹头1位于固化模具的出口处,第一牵引夹头1与第二牵引夹头2沿同一段圆弧间隔分布,第一牵引夹头1与第二牵引夹头2的两端分别设有滚轮3,滚轮3安装在滑轨4上,组成轨道,限制牵引夹头的运动方向,滑轨4呈扇形分布,滚轮3可以沿着滑轨4做往复直线运动,调整圆曲线轨道的半径。第一牵引夹头1与第二牵引夹头2在千斤顶的带动下沿着滚轮3形成的轨道运动,滚轮3与滑轨4沿着牵引夹头两端分别所在的圆弧均匀的间隔排列,滑轨4安装在机架5上。
在牵引设备之前,固化模具可以是直线模具或者是曲线模具,曲线模具中心线的曲率半径可以调整,与滚轮排列的圆曲线半径相适应。
如图2所示,第一牵引夹头1与第二牵引夹头2的结构相同,均包括上滑动夹板1.1、下滑动夹板1.2、竖向导轨1.3、牵引轴1.4、第一滑动连接件1.5、第二滑动连接件1.6、第一千斤顶1.7、第二千斤顶1.8与固定板1.9。上滑动夹板1.1和下滑动夹板1.2安装在竖向导轨1.3上,都可以沿竖向导轨1.3上下滑动,共同夹紧被加工的型材,牵引轴1.4位于下滑动夹板1.2的下方,并与竖向导轨1.3固结,可以带动整个牵引夹头运动。牵引轴1.4通过两个滑动连接件与千斤顶相连,第一滑动连接件1.5与第二滑动连接件1.6可以沿牵引轴1.4进行相对直线运动,与第一千斤顶1.7、第二千斤顶1.8之间可以相对转动,第一千斤顶1.7、第二千斤顶1.8通过固定板1.9与机架5相连,防止在顶推时,千斤顶滑动。
如图3所示,第一滑动连接件1.5和第二滑动连接件1.6结构相似,均由圆环套1.5.1和连接铰1.5.2组成,圆环套1.5.1内壁直径与牵引轴1.4外壁直径相同,套在牵引轴1.4上,可以沿牵引轴1.4做往复直线运动,圆环套1.5.1通过连接铰1.5.2与千斤顶相连,相互之间可以转动。
曲线型材拉挤生产的牵引方法通过滚轮轨道的限制和千斤顶的牵引速率差动,实现牵引夹头的圆曲线平面转动,运动原理如图4所示。包括以下步骤:
(1)在牵引夹头运动过程中,第一千斤顶的顶推速度为Va1,第二千斤顶的顶推速度为Va2;第一滑动连接件、第二滑动连接件沿牵引轴做相对直线运动,相对速度分别为Vr1、Vr2;第一滑动连接件、第二滑动连接件与第一千斤顶、第二千斤顶的顶端之间发生相对转动,同时沿圆曲线排列的滚轮限制牵引夹头的运动方向,使得牵引轴上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点的绝对速度均是沿着圆曲线轨迹的切线方向,分别为Ve1、Ve2,且Ve1=Va1cosα1,Ve2=Va2cosα2,α1、α2分别为Va1与Ve1及Va2与Ve2方向的夹角。
在顶推过程中,通过控制Va1、Va2的大小,使得任意时刻Ve1、Ve2的大小满足Ve1/Ve2=R1/R2,其中R1、R2分别为当前时刻牵引轴上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点到当前圆曲线轨迹中心的距离,这样就可以使得牵引夹头沿圆曲线做平面转动。
(2)第一牵引夹头在固化模具出口处夹住型材,并沿着由滚轮形成的第一段圆曲线轨道以步骤(1)所述的运动方法拉出型材。
(3)当型材拉到第二牵引夹头处时,第二牵引夹头夹紧型材,第一牵引夹头松开,第二牵引夹头沿着由滚轮形成的,与第一段圆曲线轨迹相同的轨道,以步骤(1)所述的运动方式继续拉出型材,同时第一牵引夹头的千斤顶回收,滑动连接件带动牵引轴,使第一牵引夹头回到固化模具出口。
(4)当第二牵引夹头运动到极限位置时,第一牵引夹头已回到固化模具出口处,第一牵引夹头夹紧型材,第二牵引夹头松开型材,滚轮开始沿着滑轨运动,调整位置,在第一牵引夹头另一侧的一定长度范围内的滚轮形成第二段圆曲线,并保持第一段圆曲线的半径和形状不变,且使得两段圆曲线始终保持相切,第一牵引夹头继续以步骤(1)所述的运动方式拉出型材,在第一牵引夹头运动过程中,始终保持第一牵引夹头另一侧的一定长度范围内的滚轮是按照第二段圆曲线排列的,而第二段圆曲线之前的滚轮则保持第一段圆曲线的半径和形状不变,且两段圆曲线始终保持相切,同时第二牵引夹头沿着轨道收回到初始位置。
(5)重复步骤(3)与步骤(4)中的拉挤方法,进而将多段圆曲线型材构成弯曲型材。
根据设计的曲线型材不同,调整夹板尺寸、滚轮轨道的曲率半径和两个千斤顶的顶推速率,可适用于不同曲线型材的拉挤生产。
Claims (6)
1.一种基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备,其特征在于,包括安装在机架(5)上的若干滑轨(4),所述的滑轨(4)沿圆弧线间隔排列,滑轨(4)的交点为该圆弧线的圆心,滑轨(4)上安装有滚轮(3),所述的滚轮(3)呈两排分布,每排滚轮(3)均沿同一段圆弧排列,两排滚轮(3)之间设有第一牵引夹头(1)与第二牵引夹头(2),所述的第一牵引夹头(1)与第二牵引夹头(2)均沿着滚轮(3)形成的轨道运动,所述的第一牵引夹头(1)位于固化模具的出口处;所述第一牵引夹头(1)与第二牵引夹头(2)的结构相同,均包括上滑动夹板(1.1)、下滑动夹板(1.2)、竖向导轨(1.3)、牵引轴(1.4)、第一滑动连接件(1.5)、第二滑动连接件(1.6)、第一千斤顶(1.7)、第二千斤顶(1.8)与固定板(1.9),所述的固定板(1.9)固定在机架(5)上,所述的上滑动夹板(1.1)与下滑动夹板(1.2)安装在竖向导轨(1.3)上,能够沿竖向导轨(1.3)上下滑动,共同夹紧被加工的型材,所述的竖向导轨(1.3)上还固定有牵引轴(1.4),所述的牵引轴(1.4)位于下滑动夹板(1.2)的下方,牵引轴(1.4)上套有第一滑动连接件(1.5)与第二滑动连接件(1.6),第一滑动连接件(1.5)与第二滑动连接件(1.6)分别与第一千斤顶(1.7)及第二千斤顶(1.8)连接,第一千斤顶(1.7)及第二千斤顶(1.8)通过固定板(1.9)与机架(5)连接。
2.根据权利要求1所述的基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备,其特征在于,所述的第一滑动连接件(1.5)与第二滑动连接件(1.6)结构相同,均由圆环套(1.5.1)和连接铰(1.5.2)组成,所述的圆环套(1.5.1)套在牵引轴(1.4)上,沿牵引轴(1.4)做往复直线运动,圆环套(1.5.1)通过连接铰(1.5.2)与千斤顶活动连接。
3.根据权利要求1所述的基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备,其特征在于,所述的滑轨(4)呈扇形分布。
4.根据权利要求1所述的基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引设备,其特征在于,所述的固化模具采用直线模具或曲线模具,所述曲线模具中心线的曲率半径与滚轮(3)排列的圆曲线半径相适应。
5.基于权利要求1-4所述的任一曲线型材拉挤生产的牵引方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在牵引夹头运动过程中,第一千斤顶的顶推速度为Va1,第二千斤顶的顶推速度为Va2;第一滑动连接件、第二滑动连接件沿牵引轴做相对直线运动,相对速度分别为Vr1、Vr2;第一滑动连接件、第二滑动连接件与第一千斤顶、第二千斤顶的顶端之间发生相对转动,同时沿圆曲线排列的滚轮限制牵引夹头的运动方向,使得牵引轴上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点的绝对速度均是沿着圆曲线轨迹的切线方向,分别为Ve1、Ve2,且Ve1=Va1cosα1,Ve2=Va2cosα2,α1、α2分别为Va1与Ve1及Va2与Ve2方向的夹角;
(2)第一牵引夹头在固化模具出口处夹住型材,并沿着由滚轮形成的第一段圆曲线轨道以步骤(1)所述的运动方法拉出型材;
(3)当型材拉到第二牵引夹头处时,第二牵引夹头夹紧型材,第一牵引夹头松开,第二牵引夹头沿着由滚轮形成的,与第一段圆曲线轨迹相同的轨道,以步骤(1)所述的运动方式继续拉出型材,同时第一牵引夹头的千斤顶回收,滑动连接件带动牵引轴,使第一牵引夹头回到固化模具出口;
(4)当第二牵引夹头运动到极限位置时,第一牵引夹头已回到固化模具出口处,第一牵引夹头夹紧型材,第二牵引夹头松开型材,滚轮开始沿着滑轨运动,调整位置,在第一牵引夹头另一侧的一定长度范围内的滚轮形成第二段圆曲线,并保持第一段圆曲线的半径和形状不变,且使得两段圆曲线始终保持相切,第一牵引夹头继续以步骤(1)所述的运动方式拉出型材,在第一牵引夹头运动过程中,始终保持第一牵引夹头另一侧的一定长度范围内的滚轮是按照第二段圆曲线排列的,而第二段圆曲线之前的滚轮则保持第一段圆曲线的半径和形状不变,且两段圆曲线始终保持相切,同时第二牵引夹头沿着轨道收回到初始位置;
(5)重复步骤(3)与步骤(4)所述的拉挤方法,进而将多段圆曲线型材构成弯曲型材。
6.根据权利要求5所述的基于牵引速率差动的曲线型材拉挤生产牵引方法,其特征在于,所述步骤(1)中的Ve1、Ve2的大小满足Ve1/Ve2=R1/R2,其中R1、R2分别为当前时刻牵引轴上与第一滑动连接件和第二滑动连接件中心相重合的点到当前圆曲线轨迹中心的距离。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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