CN111231286B - 一种橡胶缠绕成型压力控制装置及方法 - Google Patents

一种橡胶缠绕成型压力控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种橡胶缠绕成型压力控制装置及方法，属于橡胶缠绕成型技术领域。装置中的缠绕压辊安装在缠绕压辊支撑轴上，该支撑轴安装到平移机构上；止推块安装在中继平台一端；半蜗轮盘安装在缠绕压辊支撑轴上，蜗杆、伺服电机安装在平移机构内。平移机构安装在平移导轨上，平移机构在气缸的驱动下沿平移导轨平移，并止位于止推块位置。在缠绕过程中，中继平台由数控机构控制平移，并结合缠绕装备其它运动机构，保证缠绕压辊缠绕位置及姿态。本发明能够保证橡胶缠绕过程中所需的缠绕压力的同时，避免缠绕压力过载；适用于固体火箭发动机筒段及两端过渡部分绝热层环向缠绕要求，同时满足其它不同型号固体火箭发动机筒段橡胶绝热层自动化缠绕压力要求。

Description

一种橡胶缠绕成型压力控制装置及方法
技术领域
本发明涉及橡胶缠绕成型技术领域，特别涉及一种固体火箭发动机绝热层缠绕成型压力控制装置及方法。
背景技术
目前，固体火箭发动机壳体一般采用三元乙丙橡胶绝热内层与复合材料缠绕外壳成型方法制造。三元乙丙橡胶绝热层成型方法主要有人工贴片法和缠绕成型法。缠绕压力直接影响到固体火箭发动机绝热层外形和绝热层粘接强度与致密度，是影响固体火箭发动机绝热层缠绕质量的关键因素之一。缠绕压力过小，直接影响绝热层粘接强度；缠绕压力过大，绝热层橡胶变形过大，对芯模产生挤压破坏，并影响绝热层致密度。因此，控制并保证恒定缠绕压力是固体火箭发动机绝热层自动缠绕工艺的必要条件。
丁希仑在专利“一种小型连续纤维缠绕/铺放一体化装置”(CN108327316A)中提出了一种偏转压实机构，利用位移传感器测量弹簧压力，通过PID单位负反馈控制伺服电机驱动丝杠调节弹簧压缩量，具有恒压控制和压力过载保护功能。张建宝在专利“一种筒形构件铺带/缠绕一体化成型装置”(CN103722787A)中提出了采用压辊、气缸和连接压辊与气缸的轴结构组成的压实***。张宏基在专利“一种复合材料预浸带的缠绕或铺放成型装置”(CN206644412U)中提出了一种包括气缸、方向转换块、压力作用杆、推杆、压辊支架、压辊成型装置。
现有的压力控制方法与装置不能满足固体火箭发动机绝热层橡胶缠绕成型要求。
发明内容
本发明提出了一种橡胶缠绕成型压力控制装置及方法，实现了固体火箭发动机绝热层橡胶缠绕成型恒压控制和压力过载保护功能，保证橡胶绝热层缠绕外形及粘接质量。
本发明采用的技术方案为：
一种橡胶缠绕成型压力控制装置，包括缠绕压辊1、缠绕压辊支撑轴2、止推块3、半蜗轮盘4、蜗杆5、平移机构6、平移导轨7、联轴器8、中继平台9、气缸10、联轴器11、伺服电机12。
所述缠绕压辊1安装在缠绕压辊支撑轴2上，该缠绕压辊支撑轴2通过轴承、左端盖和右端盖安装到平移机构6上；所述半蜗轮盘4安装在缠绕压辊支撑轴2上，蜗杆5、伺服电机12安装在平移机构6内，蜗杆5通过联轴器11与伺服电机12进行连接，半蜗轮盘4与蜗杆5构成蜗轮蜗杆传动，驱动压辊绕缠绕压辊支撑轴2转动。
所述止推块3安装在中继平台9一端，中继平台9的另一端安装气缸10。
所述平移机构6安装在平移导轨7上，并通过联轴器8与气缸10相连，平移导轨7安装在中继平台9上，平移机构6在气缸10的驱动下沿平移导轨7平移，并止位于止推块3位置。在缠绕过程中，中继平台9由数控机构控制平移，并结合缠绕装备其它运动机构，保证缠绕压辊缠绕位置及姿态。
一种采用上述装置对橡胶缠绕成型进行压力控制的方法，包括以下步骤：
第一步，在缠绕开始之前，设定气缸10压力为缠绕压力，平移机构6在气缸10驱动下沿平移导轨7平移，并止位于止推块3位置。
第二步，在缠绕过程中，中继平台9由数控机构控制平移，并结合缠绕装备其它运动机构，控制缠绕压辊1的缠绕位置及姿态，保证缠绕压辊1上产生所需缠绕压力。
第三步，若缠绕压力超过设定的缠绕压力，气缸10在平移机构6驱动下进行行程位置调节，平移机构6带动缠绕压辊1移动，缠绕压力降低，避免了缠绕压力过载。由于设定气缸10压力为恒定值，所以保证了橡胶缠绕过程最大缠绕压力的恒定。
本发明具有如下有益效果：保证了橡胶缠绕过程中所需的缠绕压力，橡胶缠绕过程最大缠绕压力恒定，避免缠绕压力过载。适用于固体火箭发动机筒段及两端过渡部分绝热层环向缠绕要求，同时满足其它不同型号固体火箭发动机筒段橡胶绝热层自动化缠绕压力要求。
附图说明
图1为橡胶缠绕成型压力控制装置结构简图。
图2为橡胶缠绕成型压力控制装置A-A截面结构简图。
其中包括：1缠绕压辊、2缠绕压辊支撑轴、3止推块、4半蜗轮盘、5蜗杆、6平移机构、7平移导轨、8联轴器、9中继平台、10气缸、11联轴器、12伺服电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本实施例涉及一种固体火箭发动机橡胶绝热层自动缠绕成型压力控制装置及方法，如图1、图2所示，主要包括：缠绕压辊1、缠绕压辊支撑轴2、止推块3、半蜗轮盘4、蜗杆5、平移机构6、平移导轨7、联轴器8、中继平台9、气缸10、联轴器11、伺服电机12。
所述缠绕压辊1安装在缠绕压辊支撑轴2上，该支撑轴通过轴承、左端盖和右端盖安装到平移机构6上；所述止推块3安装在中继平台9一端，中继平台9的另一端安装气缸10；所述半蜗轮盘4安装在缠绕压辊支撑轴2上，蜗杆5、伺服电机12安装在平移机构6内，蜗杆5通过联轴器11与伺服电机12进行连接，半蜗轮盘4与蜗杆5构成蜗轮蜗杆传动，驱动压辊绕缠绕压辊支撑轴2转动。
所述平移机构6安装在平移导轨7上，并通过联轴器8与气缸10相连，平移导轨7安装在中继平台9上，平移机构6在气缸10的驱动下沿平移导轨7平移，并止位于止推块3位置。在缠绕过程中，中继平台9由数控机构控制平移，并结合缠绕装备其它运动机构，保证缠绕压辊缠绕位置及姿态。
固体火箭发动机橡胶绝热层自动缠绕成型压力控制过程如下：
第一步，在缠绕开始之前，设定气缸10压力为缠绕压力，平移机构6在气缸10驱动下沿平移导轨7平移，并止位于止推块3位置。
第二步，在缠绕过程中，中继平台9由固体火箭发动机绝热层自动缠绕装置数控机构控制平移、转动，使缠绕压辊1到达缠绕位置，同时蜗杆5通过伺服电机12驱动，由半蜗轮盘4带动缠绕压辊支撑轴2、缠绕压辊1转动，使缠绕压辊1沿环向缠绕方向进行缠绕。在缠绕过程中，缠绕压辊1始终对橡胶胶带施加缠绕压力，使橡胶胶带缠绕到芯模表面。
第三步，若缠绕压力超过气缸10设定的缠绕压力，气缸10在平移机构6驱动下进行行程位置调节，平移机构6带动缠绕压辊1移动，缠绕压力降低，避免了缠绕压力过载。由于设定气缸10压力为恒定值，所以保证了橡胶缠绕过程最大缠绕压力的恒定。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种橡胶缠绕成型压力控制装置，其特征在于，包括缠绕压辊(1)、缠绕压辊支撑轴(2)、止推块(3)、半蜗轮盘(4)、蜗杆(5)、平移机构(6)、平移导轨(7)、联轴器(8)、中继平台(9)、气缸(10)、联轴器(11)、伺服电机(12)；
所述缠绕压辊(1)安装在缠绕压辊支撑轴(2)上，该缠绕压辊支撑轴(2)通过轴承、左端盖和右端盖安装到平移机构(6)上；所述半蜗轮盘(4)安装在缠绕压辊支撑轴(2)上，蜗杆(5)、伺服电机(12)安装在平移机构(6)内，蜗杆(5)通过联轴器(11)与伺服电机(12)进行连接，半蜗轮盘(4)与蜗杆(5)构成蜗轮蜗杆传动，驱动压辊绕缠绕压辊支撑轴(2)转动；
所述止推块(3)安装在中继平台(9)一端，中继平台(9)的另一端安装气缸(10)；
所述平移机构(6)安装在平移导轨(7)上，并通过联轴器(8)与气缸(10)相连，平移导轨(7)安装在中继平台(9)上，平移机构(6)在气缸(10)的驱动下沿平移导轨(7)平移，并止位于止推块(3)位置；在缠绕过程中，中继平台(9)由数控机构控制平移，并结合缠绕装备其它运动机构，保证缠绕压辊缠绕位置及姿态。
2.采用权利要求1所述的橡胶缠绕成型压力控制装置对橡胶缠绕成型进行压力控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在缠绕开始之前，设定气缸(10)压力为缠绕压力，平移机构(6)在气缸(10)驱动下沿平移导轨(7)平移，并止位于止推块(3)位置；
第二步，在缠绕过程中，中继平台(9)由数控机构控制平移，并结合缠绕装备其它运动机构，控制缠绕压辊(1)的缠绕位置及姿态，保证缠绕压辊(1)上产生所需缠绕压力；
第三步，若缠绕压力超过设定的缠绕压力，气缸(10)在平移机构(6)的平移作用下进行行程位置调节，平移机构(6)带动缠绕压辊(1)移动，缠绕压力降低，避免缠绕压力过载；由于设定气缸(10)压力为恒定值，能够保证橡胶缠绕过程最大缠绕压力的恒定。
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