CN114074434A - 一种用于制作复合材料nol环的缠绕装置 - Google Patents
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Abstract
本实施方式披露了一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其结构包括纱架，纱架轴，纱筒，工作台，导纱辊固定块，导纱辊，胶槽，浸胶辊固定块，浸胶辊，挤胶辊固定块，挤胶辊上压块，挤胶辊，轴三，凸轮，锥形齿轮二，丝嘴轻杆，锥形齿轮一，模具，皮带，主动传递齿轮，轴一，被动传递齿轮，电机，轴二。使用过程中，纱线从纱筒(4)中引出，经过导纱辊(7)进入胶槽(8)，胶槽(8)中注入配好的树脂，在胶槽(8)中经过浸胶辊(10)充分浸润树脂，浸润树脂后的纱线经过挤胶辊(13)，通过挤胶辊(13)的间隙可以刮除多余的树脂，经过挤胶辊(13)的纱线再穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔缠绕至模具(19)上，最终完成复合材料的缠绕。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，属于一种新型的用于制作复合材料NOL环的缠绕装置。
背景技术
复合材料缠绕制品在航空航天、交通运输、船舶等领域有着大量的应用，包括火箭发动机、高压气瓶、压力容器、管道等。纤维缠绕成型的内压容器通常采用网格理论进行强度设计，网格理论只考虑纤维方向的强度和刚度，而忽略了树脂的作用，因此，对于复合材料压力容器的设计，采用环形试件测试材料性能更有意义，这种环形试件通常称为NOL环，目前制备NOL环的设备通常采用大型的缠绕机，先制备一段较长的复合材料圆筒，然后通过机加工切割成满足标准测试试样宽度(6mm，Φ150mm)的环，切割过程容易对试样的边界造成损伤，使一些连续纤维被切断，降低NOL环的承载能力，影响测试结果，另外，大型的缠绕机设备价格昂贵，控制复杂，不利于实验室推广。本发明旨在开发一种简易、实用的缠绕装置，用于制备单个绕制的NOL环，适合实验室使用，该设备可以控制缠绕速度、缠绕张力、含胶量、展纱宽度等工艺参数。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有制备NOL环中的不足，开发一种单个绕制的NOL环缠绕装置，可以方便、快速的制备NOL环，同时还可以控制缠绕速度、缠绕张力、含胶量、展纱宽度等工艺参数，设备占地少，简易实用，适合实验室使用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是包括纱架1，纱架轴2，纱筒4，工作台5，导纱辊固定块6，导纱辊7，胶槽8，浸胶辊固定块9，浸胶辊10，挤胶辊固定块11，挤胶辊上压块12，挤胶辊13，轴三14，凸轮15，锥形齿轮二16，丝嘴轻杆17，锥形齿轮一18，模具19，皮带20，主动传递齿轮21，轴一22，被动传递齿轮23，电机24，轴二26。
所述纱架1与纱架轴2之间通过轴承连接，纱筒4套接在纱架轴2上。
所述工作台上设有导纱辊固定块6，导纱辊固定块6上设有可转动的导纱辊7；所述工作台5上设有胶槽8，所述胶槽8两侧设有浸胶辊固定块9，浸胶辊固定块9上设有可转动的浸胶辊10；所述工作台5上设有挤胶辊固定块11，挤胶辊固定块11上设有两个可转动的挤胶辊13，两个挤胶辊13间设有间隙。
所述工作台5上设有电机24，电机24连接并驱动轴一22转动，轴一22上设有模具19及主动传递齿轮21。
轴二26上设有锥形齿轮一18、被动传递齿轮23，所述被动传递齿轮23和主动传递齿轮21通过皮带20连接，电机24的转动通过轴一22、主动传递齿轮21、皮带20和被动传递齿轮23传递到轴二26上。
所述工作台5上设有两个轴承座，轴承座上安装轴三14，轴三14上设有凸轮15和锥形齿轮二16，锥形齿轮二16与锥形齿轮一18啮合，将轴二26的转动传递到轴三14上。
所述丝嘴轻杆17为弹性长条杆，上端设有开孔，下端与工作台相连，丝嘴轻杆17与凸轮15接触，纱线穿过丝嘴轻杆17上端的开孔至模具19上，通过凸轮15的转动使丝嘴轻杆17发生往返运动，使得纱线以不同角度缠绕在模具19上。
使用过程中，纱线从纱筒4中引出，经过导纱辊7进入胶槽8，胶槽8中注入配好的树脂，在胶槽8中经过浸胶辊10充分浸润树脂，浸润树脂后的纱线经过挤胶辊13，通过挤胶辊13的间隙刮除多余树脂后再穿过丝嘴轻杆17上端的开孔缠绕至模具19上，最终完成复合材料的缠绕。
进一步，还包括纱架轴套3，所述纱架1的底板上设有长条形柱子，柱子上端开有通孔，孔中设有轴承，所述纱架轴2一端通过轴承与纱架1相连，纱架轴2靠近纱架1一侧设有梯形回转体限位块，回转体限位块另一侧的纱架轴2上设有螺纹，所述纱架轴套3为一梯形回转体，中间开有螺纹孔，套接到纱架轴2上；纱筒4安装在纱架轴2上，通过纱架轴2上的回转体限位块和纱架轴套3固定。
进一步，还包括挤胶辊上压块12、压缩弹簧28及螺栓，所述挤胶辊13两端部通过压缩弹簧28连接，所述挤胶辊上压块12通过螺栓与挤胶辊固定块11连接，挤胶辊上压块12中间开有螺纹孔，通过螺栓拧紧向下运动挤压挤胶辊13，控制两个挤胶辊13之间的间隙。
进一步，所述胶槽为一梯形容器。
进一步，所述电机24为变速电机，变速电机可以调节缠绕速度。
进一步，还包括计数器25，计数器25与轴二26连接，使得纱线在模具19上的缠绕层数可通过计数器25进行统计，当纱线在模具19上缠绕到一定层数后关掉变速电机。
进一步，还包括弹簧27，所述丝嘴轻杆17的中部通过弹簧27与工作台5相连。
本发明具有以下突出的有益效果：
1、本发明涉及的缠绕装置简单实用，设备占地少，使用一台变速电机即可完成NOL环的制备，避免采用大型缠绕装置带来的价格昂贵、占地面积大、材料利用率低的缺点；
2、采用本设备制作的试样不用进行切机加工，可以避免切割带来的试样损伤，从而影响材料的测试结果；
3、由于所述的工作台设有计数器，因此，在工作人员使用时计数器可以将缠绕层数实时显示并保存，方便实时监控缠绕厚度。
附图说明
图1是本发明的结构装配示意图；
图2是本发明的结构分解示意图；
附图标记：纱架1，纱架轴2，纱架轴套3，纱筒4，工作台5，导纱辊固定块6，导纱辊7，胶槽8，浸胶辊固定块9，浸胶辊10，挤胶辊固定块11，挤胶辊上压块12，挤胶辊13，轴三14，凸轮15，锥形齿轮二16，丝嘴轻杆17，锥形齿轮一18，模具19，皮带20，主动传递齿轮21，轴一22，被动传递齿轮23，变速电机24，计数器25，轴二26，拉伸弹簧27，压缩弹簧28。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施方式一：
本实施方式披露了一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，包括纱架(1)，纱架轴(2)，纱架轴套(3)，纱筒(4)，工作台(5)，导纱辊固定块(6)，导纱辊(7)，胶槽(8)，浸胶辊固定块(9)，浸胶辊(10)，挤胶辊固定块(11)，挤胶辊上压块(12)，挤胶辊(13)，轴三(14)，凸轮(15)，锥形齿轮二(16)，丝嘴轻杆(17)，锥形齿轮一(18)，模具(19)，皮带(20)，主动传递齿轮(21)，轴一(22)，被动传递齿轮(23)，电机(24)，轴二(26)，拉伸弹簧(27)，压缩弹簧(28)。
所述纱架(1)与纱架轴(2)之间通过轴承连接，纱筒(4)套接在纱架轴(2)上。
本实施例中，具体的，所述纱架为一块铁板上立有一根方形柱子，柱子上端开有通孔，孔中设有轴承，所述纱架轴的一端通过该轴承与纱架相连，纱架轴靠近纱架一侧为梯形回转体限位块，另一端的纱架轴上设有螺纹，所述的纱架轴套为一梯形回转体，中间开有螺纹孔，套接到纱架轴上；纱筒安装在纱架轴上，通过纱架轴回转体限位块和纱架轴套固定。
所述工作台是由方钢组成的框架结构，使用时工作台用于安装其他部件；工作台上设有导纱辊固定块(6)，导纱辊固定块(6)上设有可转动的导纱辊(7)；所述工作台(5)上设有胶槽(8)，使用时胶槽中注入配好的树脂，所述胶槽(8)的两侧设有浸胶辊固定块(9)，浸胶辊固定块(9)上设有可转动的浸胶辊(10)；所述工作台(5)上设有挤胶辊固定块(11)，挤胶辊固定块(11)上设有两个可转动的挤胶辊(13)，两个挤胶辊(13)间设有间隙。
本实施例中，具体的，所述的导纱辊固定块为一长条块，一端焊接在工作台上，一端开有半圆槽，所述的导纱辊为一中间开有凹槽的圆柱体，圆柱体分别两端伸出长圆杆，导纱辊通过长圆杆安装在导纱辊固定块上，纱线经过导纱辊时凹槽可以限制纱线的位置达到导纱的作用。
本实施例中，具体的，所述的胶槽为一梯形容器，胶槽中注入配好的树脂，所述的胶槽两侧分别设有浸胶辊固定块，浸胶辊固定块中安装浸胶辊，所述的浸胶辊为中间开有凹槽的圆柱体，两端伸出圆杆，安装在浸胶辊固定块中，从导纱辊穿过的纱线经过胶槽中的浸胶辊，使得纱线充分浸润树脂。
本实施例中，具体的，所述的挤胶辊固定块为一“凸”型块，中间开有深槽，所述的挤胶辊固定块用于安装挤胶辊，所述的挤胶辊为两端伸出长圆杆的圆柱体，两个挤胶辊叠放在挤胶辊固定块中，两个挤胶辊之间设有压缩弹簧，所述的压缩弹簧使得两个挤胶辊之间存在间隙，浸润树脂后的纱线从两个挤胶辊之间的间隙穿过，所述的挤胶辊固定块上表面安装有挤胶辊上压块，所述的挤胶辊上压块为长方块，开有两个通孔和一个螺纹孔，两侧通孔用于与挤胶辊固定块进行连接，中间的螺纹孔上安装一个螺栓，通过拧紧螺栓向下挤压上挤胶辊，调节两个挤胶辊之间的间隙距离，挤掉多余树脂，控制树脂含量。
所述工作台(5)上设有电机(24)，电机(24)连接并驱动轴一(22)转动，轴一(22)上设有模具(19)及主动传递齿轮(21)。
轴二(26)上设有锥形齿轮一(18)、被动传递齿轮(23)，被动传递齿轮(23)和主动传递齿轮(21)通过皮带(20)连接，电机(24)的转动通过轴一(22)、主动传递齿轮(21)、皮带(20)和被动传递齿轮(23)传递到轴二(26)上。
所述工作台(5)上设有两个轴承座，轴承座上安装轴三(14)，轴三(14)上设有凸轮(15)和锥形齿轮二(16)，锥形齿轮二(16)与锥形齿轮一(18)啮合，将轴二(26)的转动传递到轴三(14)上。
所述丝嘴轻杆(17)弹性长条杆，其上端设有椭圆开孔，所述丝嘴轻杆(17)的中部通过弹簧(27)与工作台(5)相连，丝嘴轻杆(17)与凸轮(15)接触，纱线穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔至模具(19)上，通过凸轮(15)的转动使丝嘴轻杆(17)发生一定角度的往返运动，使得纱线以一定的角度缠绕在模具(19)上。
使用过程中，纱线从纱筒(4)中引出，经过导纱辊(7)进入胶槽(8)，胶槽(8)中注入配好的树脂，在胶槽(8)中经过浸胶辊(10)充分浸润树脂，浸润树脂后的纱线经过挤胶辊(13)，通过挤胶辊(13)的间隙可以刮除多余的树脂，经过挤胶辊(13)的纱线再穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔缠绕至模具(19)上，通过丝嘴轻杆(17)的孔径调节展纱宽度，完成复合材料的缠绕后，去除模具，放入固化炉中，固化后脱模即可得到纤维缠绕NOL环试样。
实施方式二：
本实施方式披露了一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，包括纱架(1)，纱架轴(2)，纱架轴套(3)，纱筒(4)，工作台(5)，导纱辊固定块(6)，导纱辊(7)，胶槽(8)，浸胶辊固定块(9)，浸胶辊(10)，挤胶辊固定块(11)，挤胶辊上压块(12)，挤胶辊(13)，轴三(14)，凸轮(15)，锥形齿轮二(16)，丝嘴轻杆(17)，锥形齿轮一(18)，模具(19)，皮带(20)，主动传递齿轮(21)，轴一(22)，被动传递齿轮(23)，变速电机(24)，计数器(25)，轴二(26)，拉伸弹簧(27)，压缩弹簧(28)。
所述纱架(1)与纱架轴(2)之间通过轴承连接，纱筒(4)套接在纱架轴(2)上。
本实施例中，具体的，所述纱架为一块铁板上立有一根方形柱子，柱子上端开有通孔，孔中设有轴承，所述纱架轴一端通过该轴承与纱架相连，纱架轴靠近纱架一侧为梯形回转体限位块，纱架轴的另一端设有螺纹，所述的纱架轴套为一梯形回转体，中间开有螺纹孔，套接到纱架轴上；纱筒安装在纱架轴上，通过纱架轴回转体限位块和纱架轴套固定。
所述工作台是由方钢组成的框架结构，使用时工作台用于安装其他部件；上设有导纱辊固定块(6)，导纱辊固定块(6)上设有可转动的导纱辊(7)；所述工作台(5)上设有胶槽(8)，使用时胶槽中注入配好的树脂，所述的胶槽(8)两侧设有浸胶辊固定块(9)，浸胶辊固定块(9)上设有可转动的浸胶辊(10)；所述工作台(5)上设有挤胶辊固定块(11)，挤胶辊固定块(11)上设有两个可转动的挤胶辊(13)，两个挤胶辊(13)间设有间隙。
本实施例中，具体的，所述导纱辊固定块为一长条块，一端焊接在工作台上，一端开有半圆槽，所述的导纱辊为一中间开有凹槽的圆柱体，圆柱体分别两端伸出长圆杆，导纱辊通过长圆杆安装在导纱辊固定块上，纱线经过导纱辊时凹槽可以限制纱线的位置达到导纱的作用。
本实施例中，具体的，所述胶槽为一梯形容器，胶槽中注入配好的树脂，所述胶槽的两侧分别设有浸胶辊固定块，浸胶辊固定块中安装浸胶辊，所述浸胶辊为中间开有凹槽的圆柱体，两端伸出圆杆，安装在浸胶辊固定块中，从导纱辊穿过的纱线经过胶槽中的浸胶辊，使得纱线充分浸润树脂。
本实施例中，具体的，所述挤胶辊固定块为一“凸”型块，中间开有深槽，所述的挤胶辊固定块用于安装挤胶辊，所述挤胶辊为两端伸出长圆杆的圆柱体，两个挤胶辊叠放在挤胶辊固定块中，两个挤胶辊之间设有压缩弹簧，所述的压缩弹簧使得两个挤胶辊之间存在间隙，浸润树脂后的纱线从两个挤胶辊之间的间隙穿过，所述的挤胶辊固定块上表面安装有挤胶辊上压块，所述的挤胶辊上压块为长方块，开有两个通孔和一个螺纹孔，两侧通孔用于与挤胶辊固定块进行连接，中间的螺纹孔上安装一个螺栓，通过拧紧螺栓向下挤压上挤胶辊，调节两个挤胶辊之间的间隙距离，挤掉多余树脂，控制树脂含量。
所述工作台(5)上设有变速电机(24)，变速电机(24)连接并驱动轴一(22)转动，轴一(22)上设有模具(19)及主动传递齿轮(21)。
本实施例中，具体的，所述的变速电机安装在工作台上，变速电机为整个机构提供动力，变速电机可以调节缠绕速度。
本实施例中的计数器(25)与轴二(26)连接，使得纱线在模具(19)上的缠绕层数可通过计数器(25)进行统计，当纱线在模具(19)上缠绕到一定层数后调整变速电机的转速，最终关闭变速电机。
轴二(26)上设有锥形齿轮一(18)、被动传递齿轮(23)，被动传递齿轮(23)和主动传递齿轮(21)通过皮带(20)连接，电机(24)的转动通过轴一(22)、主动传递齿轮(21)、皮带(20)和被动传递齿轮(23)传递到轴二(26)上。
所述工作台(5)中设有两个轴承座，轴承座上安装轴三(14)，轴三(14)上设有凸轮(15)和锥形齿轮二(16)，锥形齿轮二(16)与锥形齿轮一(18)啮合，将轴二(26)的转动传递到轴三(14)上。
所述丝嘴轻杆(17)为弹性长条杆，其上端设有椭圆开孔，所述丝嘴轻杆(17)的中部通过弹簧(27)与工作台(5)相连，丝嘴轻杆(17)与凸轮(15)接触，纱线穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔至模具(19)上，通过凸轮(15)的转动使丝嘴轻杆(17)发生一定角度的往返运动，使得纱线以一定的角度缠绕在模具(19)上。
使用过程中，纱线从纱筒(4)中引出，经过导纱辊(7)进入胶槽(8)，胶槽(8)中注入配好的树脂，在胶槽(8)中经过浸胶辊(10)充分浸润树脂，浸润树脂后的纱线经过挤胶辊(13)，通过挤胶辊(13)的间隙可以刮除多余的树脂，经过挤胶辊(13)的纱线再穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔缠绕至模具(19)上，通过丝嘴轻杆(17)的孔径调节展纱宽度，通过变速电机带动模具转动，变速电机可以控制缠绕速度，计数器与变速电机同步转动，通过读取计数器的数值实时监控缠绕层数和厚度，当纱线在模具上缠绕到一定层数后关掉变速电机，完成复合材料的缠绕后，去除模具，放入固化炉中，固化后脱模即可得到纤维缠绕NOL环试样。
本发明公开了一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，可以方便、快速的制备NOL环，同时还可以控制缠绕速度、缠绕张力、含胶量、展纱宽度等工艺参数，设备占地少，简易实用，适合实验室使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：包括纱架(1)，纱架轴(2)，纱筒(4)，工作台(5)，导纱辊固定块(6)，导纱辊(7)，胶槽(8)，浸胶辊固定块(9)，浸胶辊(10)，挤胶辊固定块(11)，挤胶辊上压块(12)，挤胶辊(13)，轴三(14)，凸轮(15)，锥形齿轮二(16)，丝嘴轻杆(17)，锥形齿轮一(18)，模具(19)，皮带(20)，主动传递齿轮(21)，轴一(22)，被动传递齿轮(23)，电机(24)，轴二(26)；
所述纱架(1)与纱架轴(2)之间通过轴承连接，纱筒(4)套接在纱架轴(2)上；
所述工作台上设有导纱辊固定块(6)，导纱辊固定块(6)上设有可转动的导纱辊(7)；所述工作台(5)上设有胶槽(8)，所述胶槽(8)两侧设有浸胶辊固定块(9)，浸胶辊固定块(9)上设有可转动的浸胶辊(10)；所述工作台(5)上设有挤胶辊固定块(11)，挤胶辊固定块(11)上设有两个可转动的挤胶辊(13)，两个挤胶辊(13)间设有间隙；
所述工作台(5)上设有电机(24)，电机(24)连接并驱动轴一(22)转动，轴一(22)上设有模具(19)及主动传递齿轮(21)；
轴二(26)上设有锥形齿轮一(18)、被动传递齿轮(23)，所述被动传递齿轮(23)和主动传递齿轮(21)通过皮带(20)连接，电机(24)的转动通过轴一(22)、主动传递齿轮(21)、皮带(20)和被动传递齿轮(23)传递到轴二(26)上；
所述工作台(5)上设有两个轴承座，轴承座上安装轴三(14)，轴三(14)上设有凸轮(15)和锥形齿轮二(16)，锥形齿轮二(16)与锥形齿轮一(18)啮合，将轴二(26)的转动传递到轴三(14)上；
所述丝嘴轻杆(17)为弹性长条杆，上端设有开孔，下端与工作台相连，丝嘴轻杆(17)与凸轮(15)接触，纱线穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔至模具(19)上，通过凸轮(15)的转动使丝嘴轻杆(17)发生往返运动，使得纱线以不同角度缠绕在模具(19)上；
使用过程中，纱线从纱筒(4)中引出，经过导纱辊(7)进入胶槽(8)，胶槽(8)中注入配好的树脂，在胶槽(8)中经过浸胶辊(10)充分浸润树脂，浸润树脂后的纱线经过挤胶辊(13)，通过挤胶辊(13)的间隙刮除多余树脂后再穿过丝嘴轻杆(17)上端的开孔缠绕至模具(19)上，最终完成复合材料的缠绕。
2.根据权利要求1所述的一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：还包括纱架轴套(3)，所述纱架(1)的底板上设有长条形柱子，柱子上端开有通孔，孔中设有轴承，所述纱架轴(2)一端通过轴承与纱架(1)相连，纱架轴(2)靠近纱架(1)一侧设有梯形回转体限位块，回转体限位块另一侧的纱架轴(2)上设有螺纹，所述纱架轴套(3)为一梯形回转体，中间开有螺纹孔，套接到纱架轴(2)上：纱筒(4)安装在纱架轴(2)上，通过纱架轴(2)上的回转体限位块和纱架轴套(3)固定。
3.根据权利要求1所述的一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：还包括挤胶辊上压块(12)、压缩弹簧(28)及螺栓，所述挤胶辊(13)的两端部通过压缩弹簧(28)连接，所述挤胶辊上压块(12)通过螺栓与挤胶辊固定块(11)连接，挤胶辊上压块(12)中间开有螺纹孔，通过螺栓拧紧向下运动挤压挤胶辊(13)，控制两个挤胶辊(13)之间的间隙。
4.根据权利要求1所述的一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：所述胶槽为一梯形容器。
5.根据权利要求1所述的一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：所述电机(24)为变速电机，用以调节缠绕速度。
6.根据权利要求5所述的一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：还包括计数器(25)，计数器(25)与轴二(26)连接，使得纱线在模具(19)上的缠绕层数通过计数器(25)进行统计，当纱线在模具(19)上缠绕到一定层数后调整变速电机的转速。
7.根据权利要求1所述的一种用于制作复合材料NOL环的缠绕装置，其特征在于：还包括弹簧(27)，所述丝嘴轻杆(17)的中部通过弹簧(27)与工作台(5)相连。
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