一种LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置的制作方法

本实用新型涉及车载气瓶领域，特别涉及LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置。

背景技术：

随着全世界对碳排放的关注，清洁能源LNG的使用越来越受到重视，LNG的使用成本低于燃油，车用LNG迅速在城市公交上推广应用，LNG气瓶的使用有向出租车、货车发展的趋势。

LNG是英语液化天然气(liquefied natural gas)的缩写。主要成分是甲烷。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600， LNG气液之间的临界温度是-186℃，属于超低温。

LNG汽车用气瓶是作为一种低温绝热压力容器，一般为双层真空结构，内胆用来储存低温液态的天然气，在其外壁缠绕多层绝热复合层，使其具有超强的隔热性能，同时内胆与外筒之间的夹套被抽成高真空，共同形成良好的绝热系统。那么在内胆外壁缠绕绝热复合层工序就非常的关键，太紧容易断裂，太松容易起皱，达不到绝缘隔热的要求。

目前，各LNG车用瓶生产厂家在批量生产中存在一个难以克服的问题，绝热材料缠绕时烘干不彻底，缠绕太紧容易断裂，缠绕太松容易起皱，严重影响生产效率和产品质量。因此如何更好的使绝热材料缠绕到气瓶内胆外壁上是本领域的技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置，该装置可使LNG车用气瓶卧式包扎机的缠绕工艺明显提高，此装置已应用到生产实践中，解决了车用LNG气瓶因震动时间长包扎层松散情况，且提高了生产效率。

本实用新型提供一种LNG车用气瓶缠绕包扎装置，其特征在于，所述LNG车用气瓶缠绕包扎装置由旋转主机和缠绕机构两部分构成，旋转主机的底座和缠绕机构的底座通过焊接相连接，形成完整的LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置。

所述LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置的旋转主机包括旋转主机底座1、主轴箱 2、尾座箱3、纵向进给机构4、托瓶小车5五个部分。其主要功能是将LNG气瓶通过主轴箱2和尾座箱3上的夹紧工装夹紧，由主轴箱2的旋转运动带动LNG气瓶进行旋转，继而带动绝热层材料缠绕在LNG气瓶内胆外壁上，纵向进给机构4通过旋转手柄将丝杆的旋转运动变成尾座箱的直线运动来调整尾座箱3的位置，以此来满足不同规格长度的LNG气瓶产品需要。

旋转主机的主轴箱2通过旋转电机的旋转带动主动带轮旋转，主动带轮通过直连方式同旋转电机连接，旋转电机固定在安装板上后通过螺栓紧固在箱体面板上，主动带轮和从动带轮之间装有同步带带动从动带轮运动，从动带轮与旋转主轴通过键连接带动旋转轴转动。进而实现LNG气瓶旋转。

旋转主机的尾座箱3主要由箱体和装入箱体的传动机构组成，旋转手柄将传动丝杆的旋转运动变成顶尖的直线运动来顶紧LNG气瓶，尾座箱底部安装传动丝杆座，用于连接纵向进给机构来实现尾座箱的移动。

旋转主机的纵向进给结构4安装在底座1之上，通过旋转手柄带动丝杆旋转，经丝杆传动座传动后带动尾座箱3移动，以调节尾坐箱3与主轴箱1的距离，使其适应不同长度的LNC车用气瓶。

旋转主机上设有托瓶小车5，该托瓶小车机构5用于调整LNG气瓶内胆上下运动时的中心高度，以方便LNG气瓶内胆的夹紧，减速机通过联轴器驱动丝杆升降机实现上下移动，四个万向滚珠安装在轴承座上，经万向滚珠托起LNG气瓶内胆，保证气瓶的稳定性。

托瓶小车5在支撑板上安装了限位开关，通过限位开关控制丝杆升降机的上下极限位置，防止因操作失误导致丝杆升降机运转到极限位置卡死损坏丝杆升降机。

旋转主机的主轴箱2和尾座箱3等部件均固定安装在底座1上，底座1是旋转主机的关键部件，设计尾座时保证其具有足够的强度和刚度，从而稳定LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置整体结构。

所述LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置的缠绕机构由缠绕机构底座6、升降调整机构7、缠绕支架8三部分组成，其主要功能是将绝热层材料安装到缠绕支架气胀轴之上，通过气胀轴充气后突起的胀块将绝热层材料纸筒胀紧来实现绝热层材料的固定。在缠绕过程中，绝热层材料经过升降调整机构上的支撑辊调整好角度后通过加热支架上的加热铝板将绝热材料进行加热继而缠绕到LNG气瓶的内胆上。

缠绕机构的底座框架6主体部分上面板、下底板可采用钢板焊接到框架上，主要起到支承载荷和保证各个运动机构平稳的作用。

缠绕机构的升降调整机构7安装在底座之上，主要作用是通过支撑辊的调整来保证在包扎过程中绝热层材料与LNG气瓶相切进行缠绕，并尽量保证绝热层材料水平，针对不同规格不同直径的LNG气瓶需要调整其上下位置。

缠绕机构的缠绕支架8安装于缠绕机构底座，主要起固定绝热层材料和控制其缠绕过程中张紧作用，绝热层材料通过气胀轴张紧块固定，在旋转主机主轴箱带动LNG气瓶旋转的同时自动将缠绕层材料带动旋转，气胀轴通过两端支撑轴承托起，并在其轴承上进行旋转运动。

磁粉制动器通过齿轮传动和气胀轴连接，使用齿轮传动使传动结构紧凑、传动平稳，通过调整磁粉制动器扭矩大小来控制绝热层材料使其缠绕过程中保持适当的张紧状态。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置人机操作界面针对设备的每个具体的动作设置了相应的命令按钮，保证各个运行机构能够准确运动到位，人机操作界面最上面2个主要控制磁粉制动器的张力大小，通过旋转按钮进行调节。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置采用PLC自动控制，主轴箱增加了旋转编码器，通过PLC程序控制精确计算并控制旋转电机的转数，达到准确控制绝热层材料缠绕到LNG气瓶内胆上圈数的效果，从而精确的控制包扎机缠绕圈数。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置人机操作界面上触摸屏，主要完成缠绕圈数的输入及电机动作的启动停止。同时，在距离操作者比较近的位置安装了急停按钮，便于出现意外情况时，设备能够及时停止，保证了设备运行中的安全性。

LNG车用气瓶卧式包扎机装置整体结构稳固，设备满足不同规格LNG气瓶的缠绕，通过磁粉制动器对缠绕张力进行控制，确保了缠绕质量的一致性和稳定性，传动平稳，易于维修，并且操作简单方便，大大提高了现场自动化的程度。

所述LNG车用气瓶缠绕包扎装置的主轴箱旋转电机采用变频调速控制方式，利用PLC精确控制包扎机缠绕圈数和恒温加热，实现缠绕无极调速功能，目前该设备已经用于公司的生产车间，成为LNG气瓶生产中的一个重要设备。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型旋转主机结构示意图；

图3为本实用新型缠绕机构结构示意图；

具体实施方式

为了使本实用新型技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本实用新型的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本实用新型的部分实施例，而非本实用新型的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本实用新型内容更为直观明了的方式，而不是对本实用新型所述技术方案的限制。在不脱离本实用新型构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其他实施方案，及其他对本实用新型技术方案的简单替换和各种变化，都属于本实用新型的保护范围。

为更好地解决本领域存在的技术缺陷，满足不同规格LNG气瓶的缠绕，保证缠绕过程中绝热层材料和LNG气瓶内胆外圆相切缠绕，PLC精确控制包扎机缠绕圈数，在一定范围内平稳无级调速，本实用新型与背景技术中存在的问题相比较，客观地描述本实用新型新技术措施所具有的优点和积极效果。

本实用新型为一种LNG车用气瓶卧式缠绕包扎机，包扎机由旋转主机和缠绕机构两部分组成，旋转主机的底座和缠绕机构的底座通过焊接相连，形成完整的 LNG车用气瓶卧式缠绕包扎机。

旋转主机进一步包括旋转主机底座1、主轴箱2、尾座箱3、纵向进给机构4、托瓶小车5五个部分。

旋转主机的主要功能是将LNG气瓶通过主轴箱和尾座箱上的夹紧工装夹紧，通过主轴箱的旋转运动带动LNG气瓶进行旋转，继而带动绝热层材料缠绕在LNG气瓶内胆外壁上。

旋转主机的主轴箱2通过旋转电机的旋转带动主动带轮旋转，主动带轮和从动带轮之间装有同步带，带动从动带轮运动，从动带轮与旋转主轴通过键连接带动旋转轴转动，箱体采用整体焊接方式焊接而成，整体焊接完成后退火热处理后统一加工，保证整体精度。

主轴箱2的主动带轮通过直连方式同旋转电机连接，旋转电机固定在安装板上后通过螺栓紧固在箱体上面板上。旋转主轴轴承采用一对圆锥滚子轴承背对背的安装方式，承载能力大且这样的安装方式提高了整体刚性。

主轴箱2增加了旋转编码器通过PLC程序控制精确控制旋转电机的转数，继而准确控制绝热层材料缠绕到LNG气瓶内胆上圈数。

旋转主机的尾座箱3主要由箱体和装入箱体的传动机构组成，且尾座箱底部安装有传动丝杆座，3个直线轴承装入箱体套筒内主要起轴向的导向作用，同时减少与顶尖连接的传动轴之间摩擦力。

尾坐箱2的旋转手柄将传动丝杆的旋转运动变成顶尖的直线运动来顶紧LNG 气瓶。尾座箱底部安装传动丝杆座，用于连接纵向进给机构来实现尾座箱的移动。

旋转主机的主轴箱2和尾座箱3部件固定安装在底座上，底座1是旋转主机的关键部件，其主轴箱和尾座箱部件均要安装在底座1上。在设计底座时，综合考虑机身结构，以满足足够的强度和刚度问题。

旋转主机的纵向进给结构4安装在底座1之上，通过旋转手柄带动丝杆旋转，经丝杆传动座传动后带动尾座箱移动，以调节尾坐箱3与主轴箱2的距离，使其适应不同长度的LNC车用气瓶。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置旋转主机上设有托瓶小车5，该托瓶小车机构 5是在上下LNG气瓶内胆时调整其中心高度，以方便LNG气瓶内胆的夹紧，减速机通过联轴器驱动丝杆升降机实现上下移动，四个万向滚珠安装在轴承座上，经万向滚珠托起LNG气瓶内胆，保证气瓶的稳定性。

托瓶小车机构的顶架相对支撑板上下运动，通过四根导杆保证其运动精度，同时增强了顶架上下移动过程中的平稳性，对丝杆升降机起到一定的保护作用，有效的消除了因气瓶重心的偏移对丝杆升降机丝杆产生的弯矩。

托瓶小车5在支撑板上安装了限位开关，通过限位开关控制丝杆升降机的上下极限位置，防止因操作失误导致丝杆升降机运转到极限位置卡死损坏丝杆升降机。

托瓶小车5在底座1上可纵向移动适应不同规格LNG气瓶重心的变化，纵向导向块通过滚动轴承同底座工作面相接触，减少接触之间摩擦系数利于托瓶小车机构5纵向移动。锁定手柄用于整个托瓶小车机构锁紧功能。

托瓶小车5在支撑板上安装了限位开关，通过限位开关控制丝杆升降机的上下极限位置，防止因操作失误导致丝杆升降机运转到极限位置卡死损坏丝杆升降机。

所述LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置的缠绕机构由缠绕机构底座6、升降调整机构7、缠绕支架8三部分组成，其主要功能是将绝热层材料安装到缠绕支架气胀轴之上，通过气胀轴充气后突起的胀块将绝热层材料纸筒胀紧来实现绝热层材料的固定。在缠绕过程中，绝热层材料经过升降调整机构上的支撑辊调整好角度后通过加热支架上的加热铝板将绝热材料进行加热继而缠绕到LNG气瓶的内胆上。

缠绕机构的底座6框架主体通过相互配合的上、下连接板连接，主要起到支承载荷和保证各个运动机构平稳的作用。

缠绕机构的升降调整机构7安装在底座6之上，主要作用是通过支撑辊的调整来保证在包扎过程中绝热层材料与LNG气瓶相切进行缠绕，并尽量保证绝热层材料水平。针对不同规格不同直径的LNG气瓶需要调整其上下位置，调整通过升降电机带动传动装置来完成，调整过程通过2件丝杆升降机和2件导向部件进行导向以保证支撑辊两侧同步运动。

升降调整机构的加热支架上安装加热铝板用来局部加热绝热层材料，进一步保证绝热层材料干燥，加热支架同样可以调整上下位置以满足不同规格不同直径的LNG气瓶。

缠绕机构的缠绕支架8安装于缠绕机构底座6，主要起固定绝热层材料和控制其缠绕过程中张紧作用。绝热层材料通过气胀轴张紧块固定，在旋转主机主轴箱带动LNG气瓶旋转的同时自动将缠绕层材料带动旋转。气胀轴通过两端支撑轴承托起，并在其轴承上进行旋转运动。

缠绕机构的磁粉制动器通过齿轮传动和气胀轴连接，使用齿轮传动使传动结构紧凑、传动平稳，通过调整磁粉制动器扭矩大小来控制绝热层材料使其缠绕过程中保持适当的张紧状态。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置采用PLC自动控制，从而精确的控制包扎机缠绕圈数，其主要工作流程为：启动加热装置，调整拖瓶小车，转动尾坐箱手柄夹紧气瓶，拖瓶小车下降，主轴箱旋转电机启动，气瓶旋转开始缠绕绝热材料，缠绕的同时启动旋转编码器开始计算缠绕次数，当计数器达到设定值时，主轴箱旋转电机停止，使用工装将缠绕材料切段，处理气瓶缠绕绝热材料，拖瓶小车上升，松开尾坐箱夹紧装置，托瓶小车下降。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置人机操作界面针对设备的每个具体的动作设置了相应的命令按钮，保证各个运行机构能够准确运动到位，人机操作界面最上面2个主要控制磁粉制动器的张力大小，通过旋转按钮进行调节。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置人机操作界面上触摸屏，主要完成缠绕圈数的输入及电机动作的启动停止。同时，在距离操作者比较近的位置安装了急停按钮，便于出现意外情况时，设备能够及时停止，保证了设备运行中的安全性。

LNG车用气瓶卧式包扎机装置整体结构稳固，设备满足不同规格LNG气瓶的缠绕，通过磁粉制动器对缠绕张力进行控制，确保了缠绕质量的一致性和稳定性，传动平稳，易于维修，并且操作简单方便，大大提高了现场自动化的程度。

所述LNG车用气瓶缠绕包扎装置的主轴箱旋转电机采用变频调速控制方式，利用PLC精确控制包扎机缠绕圈数和恒温加热，实现缠绕无极调速功能，目前该设备已经用于公司的生产车间，成为LNG气瓶生产中的一个重要设备。

具体实施例

实施例，一种LNG车用气瓶卧式缠绕包扎机。

目前该设备已经用于公司的生产车间，成为LNG气瓶生产中的一个重要设备。

根据LNG气瓶结构特点，本设备将卧式包扎机总体结构分为旋转主机和缠绕机构两大部分，为满足不同规格LNG气瓶的缠绕，本设备的尾座箱、托瓶小车和加热支架均采用可调结构设计，为保证绝热层材料缠绕过程中始终处于张紧状态，本设备的缠绕支架中安装了磁粉制动器，为保证缠绕过程中绝热层材料和LNG气瓶内胆外圆相切缠绕，本设备设计了升降调整机构，为方便定位、进出料等动作，本设备设计托瓶小车装置。

本设备运行采用PLC自动控制，通过PLC精确的控制包扎机缠绕圈数，同时将加热铝板温度实行自动控制，满足不同的缠绕速度，可使电机在一定范围内平稳无级调速，LNG气瓶卧式包扎机主要由PLC控制各个机构的准确运动，通过程序控制各个机构的运动。

本设备(一种LNG车用气瓶卧式缠绕包扎机)主要由旋转主机部分、缠绕机构部分和电控系统组成，旋转主机的底座和缠绕机构的底座通过焊接相连接，形成完整的LNG车用气瓶卧式缠绕包扎机。

本设备的旋转主机包括旋转主机底座、主轴箱、尾座箱、纵向进给机构、托瓶小车五个部分，通过主轴箱和尾座箱上的夹紧工装夹紧，通过主轴箱的旋转运动带动LNG气瓶进行旋转，从而带动绝热层材料缠绕在LNG气瓶内胆外壁上。

旋转主机的主轴箱通过旋转电机的旋转带动主动带轮旋转，主动带轮通过同步带，带动从动带轮运动，从动带轮与旋转主轴通过键连接带动旋转轴转动，旋转轴的最高可达转速为11r/min。

主动带轮通过直连方式同旋转电机连接，旋转电机固定在安装板上后通过螺栓紧固在箱体上面板上，旋转主轴轴承采用一对圆锥滚子轴承背对背的安装方式，承载能力大且提高了整体刚性。

主轴箱增加了旋转编码器通过PLC程序控制精确控制旋转电机的转数，可以准确控制绝热层材料缠绕到LNG气瓶内胆上的圈数。

旋转主机的尾座箱主要由箱体和装入箱体的传动机构组成，尾座箱底部安装有传动丝杆座，3个直线轴承装入箱体套筒内主要起轴向的导向作用，同时减少与顶尖连接的传动轴之间摩擦力。旋转手柄将传动丝杆的旋转运动变成顶尖的直线运动来顶紧LNG气瓶。尾座箱底部安装传动丝杆座，连接纵向进给机构来实现尾座箱的移动。

旋转主机的主轴箱和尾座箱部件固定安装在底座上，底座采用整体焊接形式，其材质采用Q235钢板，焊接后经过退火防止内应力引起的变形和开裂。本设备具有足够的强度和刚度，提高材料利用率，减轻整机重量，减少加工工时。

旋转主机的纵向进给结构安装在底座之上，通过旋转手柄带动丝杆旋转，经丝杆传动座传动后带动尾座箱移动，以调节尾坐箱与主轴箱的距离，与本设备中的LNG气瓶的长度相匹配。

本设备的旋转主机上设有托瓶小车，该托瓶小车机构调整LNG气瓶的中心高度，以方便LNG气瓶内胆的夹紧，减速机通过联轴器驱动丝杆升降机实现上下移动，四个万向滚珠安装在轴承座上，经万向滚珠托起LNG气瓶内胆，保证气瓶的稳定性。

托瓶小车在支撑板上安装了限位开关，通过限位开关控制丝杆升降机的上下极限位置。

托瓶小车在底座上可纵向移动以符合LNG气瓶重心高度，纵向导向块通过滚动轴承同底座工作面相接触，减少接触之间摩擦系数，利于托瓶小车机构纵向移动，托瓶小车上设有锁定手柄，用于锁紧整个托瓶小车机构。

本设备的缠绕机构包括缠绕机构底座、升降调整机构、缠绕支架三部分。

缠绕机构的底座框架主体部分采用10号槽钢，通过相互配合的上、下连接板连接，支承载荷和保证各个运动机构平稳。

底座框架的上面板、下底板均采用钢板焊接到框架上，下面板采用4块360x250x20的钢板作为基础，既减轻重量又有良好的加工性。

缠绕机构的升降调整机构安装在底座之上，通过支撑辊的调整来保证在包扎过程中绝热层材料与LNG气瓶相切进行缠绕，保证绝热层材料水平。

缠绕机构的升降调整机构应适应LNG气瓶高度位置，调整过程通过2件丝杆升降机和2件导向部件进行导向以保证支撑辊两侧同步运动。

加热支架上安装了加热铝板用来局部加热绝热层材料，保证绝热层材料干燥，加热支架通过调整，适应本设备的LNG气瓶高度位置。

缠绕机构的缠绕支架安装于缠绕机构底座，固定绝热层材料，控制其缠绕过程中张紧程度，绝热层材料通过气胀轴张紧块固定，在旋转主机主轴箱带动LNG 气瓶旋转的同时自动将缠绕层材料带动旋转，气胀轴通过两端支撑轴承托，并在其轴承上进行旋转运动。

缠绕机构的磁粉制动器通过齿轮传动和气胀轴连接，使用齿轮传动使传动结构紧凑、传动平稳，通过调整磁粉制动器扭矩大小使绝热层材料在缠绕过程中保持适当的张紧状态。

本设备采用PLC自动控制，精确的控制包扎机缠绕圈数，其主要工作流程为：启动加热装置，调整拖瓶小车，转动尾坐箱手柄夹紧气瓶，拖瓶小车下降，主轴箱旋转电机启动，气瓶旋转开始缠绕绝热材料，缠绕的同时启动旋转编码器开始计算缠绕次数，当计数器达到设定值时，主轴箱旋转电机停止，使用工装将缠绕材料切段，处理气瓶缠绕绝热材料，拖瓶小车上升，松开尾坐箱夹紧装置，托瓶小车下降。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置人机操作界面针对设备的每个具体的动作设置了相应的命令按钮，保证各个运行机构能够准确运动到位。

LNG车用气瓶卧式缠绕包扎装置人机操作界面上触摸屏，主要完成缠绕圈数的输入及电机动作的启动停止。

人机操作界面最上面2个主要控制磁粉制动器的张力大小，通过旋转按钮进行调节。

本设备在距离操作者比较近的位置安装了急停按钮，如出现意外情况，设备能够及时停止，保证了设备运行中的安全性。

LNG车用气瓶卧式包扎机装置整体结构稳固，满足本设备的LNG气瓶缠绕，通过磁粉制动器对缠绕张力进行控制，确保了缠绕质量的一致性和稳定性，传动平稳，易于维修，并且操作简单方便，大大提高了现场自动化的程度。

本设备的主轴箱旋转电机采用变频调速控制方式，利用PLC精确控制包扎机缠绕圈数和恒温加热，实现缠绕无极调速功能。

本设备成功使用进一步提高了LNG车用气瓶缠绕工艺要求。此装置已应用到生产实践中，解决了车用LNG气瓶因震动时间长包扎层松散情况，且提高了生产效率。