一种碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统的制作方法

本实用新型涉及一种碳纤维罐体缠绕机的组成系统，具体涉及一种碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统，其应用于纤维缠绕成型工艺过程，属于碳纤维生产设备技术领域。

背景技术：

纤维缠绕是复合材料生产中的重要成型工艺，缠绕制品具有强度高、耐腐蚀性强、抗疲劳性能好等显著优点。缠绕张力是纤维缠绕工艺中重要的控制参数，对制品质量影响颇大。

目前的缠绕张力控制主要缺陷存在于：纤维通过浸渍树脂粘结剂后，纤维没有总的张力显示，在缠绕过程中，没有储纱功能，则会导致纤维缠绕到制品上的力不均匀性。这种缺陷将直接影响制品质量。而且，目前的放丝装置上也没有高性能的张力传感器来控制每根纤维的张力大小；目前的张力控制装置需要通过摆杆式的张力控制装置，张力设置采用繁琐的平衡块进行调节，更换纤维品种时设定复杂，每根的纤维张力不能够完全一致，有较大的误差。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统，以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，使用方便，能够实时调节张力大小的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统，其用于控制单根碳纤维束和碳纤维带的张力，其包括放丝辊、张力传感器组件、浸胶控胶装置、恒张力储纱补偿装置、吐丝头装置以及罐体芯模；其中，所述放丝辊设置有若干个，各放丝辊由一伺服电机驱动；各放丝辊对应一张力传感器组件；所放丝辊、张力传感器组件、浸胶控胶装置、恒张力储纱补偿装置和吐丝头装置依次排布，且碳纤维带通过吐丝头装置卷绕至罐体芯模上；所述张力传感器组件电性连接并控制伺服电机。

本实用新型的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统进一步设置为：所述恒张力储纱补偿装置包括低阻尼气缸、碳纤维带导轮、气囊式蓄能器、气动压力传感器、过滤减压阀、精密调压阀以及二位三通电磁阀；其中，所述低阻尼气缸连接至碳纤维带导轮上；所述碳纤维带支撑于碳纤维带导轮上；所述低阻尼气缸内具有有杆腔和无杆腔；所述有杆腔和无杆腔分别通过一气管并接至气囊式蓄能器上；各气管上设有一速度控制阀；所述气动压力传感器安装于气囊式蓄能器上；所述过滤减压阀、精密调压阀、二位三通电磁阀和气囊式蓄能器依次连接。

本实用新型的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统还设置为：所述低阻尼气缸具体设置有两个，并连接至碳纤维带导轮的两侧。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统构简单，使用方便，能够实时调节碳纤维张力大小，使缠绕到罐体芯模上各处的纤维张力能够更加均匀，使缠绕制品性能更加优越。

【附图说明】

图1是本实用新型的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统的原理图。

图2是图1中的恒张力储纱补偿装置的原理图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1和附图2所示，本实用新型为一种碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统，用于控制单根碳纤维束7和碳纤维带8的张力，其由放丝辊1、张力传感器组件2、浸胶控胶装置3、恒张力储纱补偿装置4、吐丝头装置5以及罐体芯模6等几部分组成。

其中，所述放丝辊1设置有若干个，各放丝辊1由一伺服电机11驱动，从而能够独立控制各个放丝辊1的转速。各放丝辊1对应一张力传感器组件2。

所放丝辊1、张力传感器组件2、浸胶控胶装置3、恒张力储纱补偿装置4和吐丝头装置5依次排布，且碳纤维带8通过吐丝头装置5卷绕至罐体芯模6上。

所述张力传感器组件2电性连接并控制伺服电机11。具体的说，张力传感器组件2根据设定的张力大小负责控制对应伺服电机7的运动，经过伺服电机11上的驱动器去修正电机的输出转速，实现对单根碳纤维束7的实时控制。

所述恒张力储纱补偿装置4由低阻尼气缸41、碳纤维带导轮411、气囊式蓄能器44、气动压力传感器43、过滤减压阀47、精密调压阀45以及二位三通电磁阀46等几部分组成。

其中，所述碳纤维带8支撑于碳纤维带导轮412上。

所述低阻尼气缸41连接至碳纤维带导轮411上。所述低阻尼气缸41内具有有杆腔413和无杆腔414。所述有杆腔413和无杆腔414分别通过一气管415并接至气囊式蓄能器44上。各气管415上设有一速度控制阀42。

所述气动压力传感器43安装于气囊式蓄能器44上。

所述过滤减压阀47、精密调压阀45、二位三通电磁阀46和气囊式蓄能器44依次连接。

在本实施方式中，所述低阻尼气缸41具体设置有两个，并连接至碳纤维带导轮411的两侧。

所述恒张力储纱补偿装置4的工作过程如下：压缩空气从过滤减压阀47接入，手动调节过滤减压阀47，使得从过滤减压阀47出口出来的压缩空气压力初步保持在6～8bar之间，必要时可重新调整。

对于不同尺寸的罐体以及不同纤度的碳纤维束构成的碳纤维带8，其缠绕张力是不一样的，对应的恒张力储纱补偿装置中气囊式蓄能器44上的气动压力传感器43的压力值也是不一样的。根据不同碳纤维带8的缠绕张力可以计算出恒张力储纱补偿装置所需的工作气压，从而通过整机控制系统对气囊式蓄能器44上的气动压力传感器43的压力值进行设定。气囊式蓄能器44上的气动压力传感器43的压力值设定范围在2～6bar(应小于过滤减压阀7出口处的压缩空气压力)。

对气囊式蓄能器44上的气动压力传感器43的压力值设定完成后，通过过滤减压阀47后的压缩空气通过精密调压阀45自动调节，并自动打开二位二通电磁阀46，使气囊式蓄能器44内的压缩空气压力达到气动压力传感器43的压力设定值。此时，自动停止精密调压阀45，自动关闭二位二通电磁阀46，使得恒张力储纱补偿装置形成一个密闭的压力稳定的弹性系统。对于生产不同的制品时，需要重复上述过程，以便得到不同压力的密闭的压力稳定的弹性系统。

当碳纤维带8被缠绕机缠绕强拉时，通过碳纤维带导轮411对低阻尼气缸41施加压力，低阻尼气缸41的活塞杆被向内压缩，低阻尼气缸41的有杆腔413体积增大，无杆腔414体积缩小。无杆腔与有杆腔体积之差的这部分压缩空气经速度控制阀2被压回到气囊式蓄能器44中，导致气囊式蓄能器44中的气囊膨胀；同时，压缩空气再补充入有杆腔413，从而保证气动压力传感器43的压力设定值。由于恒张力储纱补偿装置密闭弹性系统内的压缩空气压力基本保持不变，由此，来保证碳纤维带8缠绕张力基本保持不变。

反之，当碳纤维带8被缠绕机缠绕变慢时，通过碳纤维带导轮411对低阻尼气缸41施加的压力消失，低阻尼气缸41的活塞杆则向外伸出，低阻尼气缸41的有杆腔413体积缩小，无杆腔414体积增大。无杆腔与有杆腔体积之差的这部分压缩空气经速度控制阀2由气囊式蓄能器44来补充，导致气囊式蓄能器44中的气囊收缩；同时，有杆腔413内的压缩空气排入气囊式蓄能器44，从而保证气动压力传感器43的压力设定值。由于恒张力储纱补偿装置密闭弹性系统内的压缩空气压力基本保持不变，由此，来保证碳纤维带8缠绕张力基本保持不变。

上述动作的周而复始过程，即活塞杆的缩进及伸出，就是用来释放及储存碳纤维带8，同时，基本保持碳纤维带8内的张力不变。

本实用新型的碳纤维罐体缠绕机的恒张力缠绕系统的工作过程如下：

首先说明，在罐体缠绕机非缠绕工作状态下，整个缠绕系统处于恒张力张紧的静止状态。恒张力储纱补偿装置4向外伸出，张紧碳纤维带8。

当罐体芯模6开始匀速或不匀速转动(按图示方向)时，碳纤维带8被缠绕到罐体芯模6上，此时，碳纤维带8通过吐丝头装置5从恒张力储纱补偿装置4中被强行拉出。由于碳纤维带8的强拉作用，恒张力储纱补偿装置4中的低阻尼气缸41被向内压缩，导致缠绕系统内的碳纤维带8的张力逐步增大。碳纤维带8通过浸胶控胶装置3以及张力传感器组件2分成若干单根碳纤维束7。由于碳纤维带8的张力逐步增大，单根碳纤维束7内的张力也逐步增大。当单根碳纤维束7内的张力值超过整机控制系统设定的张力上限值，并且张力传感器组件2检测到这一信号时，张力传感器组件2则通知伺服电机11驱动放丝辊1释放单根碳纤维束7，从而降低单根碳纤维束7内以及碳纤维带8内的张力。当单根碳纤维束7内的张力下降到整机控制系统设定的张力下限值，并且张力传感器组件2检测到这一信号时，张力传感器组件2则通知伺服电机11停止驱动放丝棍1，放丝辊1停止放丝，单根碳纤维束7的释放也停止。多释放出来的由若干单根碳纤维束7合并成的碳纤维带8被储存到恒张力储纱补偿装置4中，此时，低阻尼气缸41向外伸出张紧碳纤维带8。整个缠绕过程就是上述动作的周而复始过程。

特别说明：对于不同尺寸的罐体以及不同纤度的碳纤维束，其缠绕张力是不一样的。此时，可通过整机控制系统对张力传感器组件2的张力(控制单根碳纤维束7内的张力)上、下限值进行重新设定；同时，也可对恒张力储纱补偿装置4中的气动压力传感器42的压力(碳纤维带8储纱张力补偿)限值进行重新设定。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。