适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法与流程

本发明属于复合材料成型，具体地，涉及一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法。

背景技术：

1、缠绕发动机壳体主要应用在固体火箭发动机中，以其强度高、比重低、耐疲劳、可设计性好、成型效率高、可一体成型等优点，能够进一步提高生产效率、减轻结构重量、提高有效载荷，现在正在得到越来越多的应用。

2、一般缠绕发动机壳体两端的孔径比通常为1～1.5，最多不超过2。当缠绕发动机壳体两端孔径不相同时，为了使壳体两端都能够绕满纤维，一般会采用非测地线缠绕的方式进行缠绕。当采用非测地线缠绕时，纤维偏离测地线时会受到一个横向分力，需要通过纤维与芯模之间的摩擦力从而保持不滑线。

3、传统的缠绕发动机壳体采用湿法缠绕，湿法缠绕的树脂粘度通常为400～800mpa·s，当所需的摩擦力较小时可以进行非测地线缠绕。随着固体火箭发动机向大型化方向发展、或者需要满足一些特殊的装药工况需求时，缠绕发动机壳体两端的孔径比需要进一步变大，纤维偏离测地线的角度会更大，所需的纤维与芯模之间的摩擦力也越大。一般当孔径比大于3时，就会受限于湿法缠绕工艺树脂粘度低的缺点，纤维在芯模上的摩擦系数小、易滑线，难以稳定缠绕。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法。

2、根据本发明提供的一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，包括：

3、步骤s1：获取接长杆；

4、步骤s2：获取预浸带缠绕传送装置；

5、步骤s3：预浸带通过预浸带缠绕传送装置向发动机壳体进行螺旋缠绕；

6、其中，接长杆通过销钉连接在发动机壳体芯模两端。

7、优选地，按照发动机壳体封头高度尺寸的1-2倍长度制备接长杆。

8、优选地，预浸带缠绕传送装置中采用带轴承和带两侧凸缘的辊轮组输送纱线。

9、优选地，在辊轮组输送范围内设置薄膜收卷器，使预浸带携带的隔离薄膜到达丝嘴前被完全扯离。

10、优选地，预浸带缠绕传送装置中的缠绕丝嘴处安装热风加热装置，将经过丝嘴处的预浸带加热软化，提高其粘性。

11、优选地，由小极孔处的小缠绕角渐变到大极孔的大缠绕角，使预浸带在大极孔、小极孔处都能绕满，预浸带经螺旋缠绕后绕满整个壳体。

12、优选地，由非测地线稳定缠绕公式缠绕长度：

13、l＝±2r/λ·(1/sinα2-1/sinα1)

14、大极孔处缠绕角sinα2＝r2/r，小极孔处缠绕角sinα1＝r1/r，大极孔与小极孔的孔径比n＝r2/r1，得l＝±2r2/λr1·(1-1/n)；

15、n表示大极孔与小极孔的孔径比；

16、rx表示极孔半径；

17、r2表示大极孔半径；

18、r1表示小极孔半径。

19、优选地，在缠绕相同长度壳体即l不变的情况下，使用预浸带进行非测地线缠绕，摩擦系数λ变大，式中(1-1/n)相应变大，即n增大，即允许缠绕具有更大孔径比的缠绕壳体。

20、优选地，在缠绕两端封头时，按照封头顶部的包角计算公式：

21、β＝180°-2*di*360°*tanα/(π*d)

22、β表示包角；

23、di表示封头高度；

24、d表示壳体筒身段直径；

25、α表示缠绕角。

26、根据本发明提供的一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕系统，采用所述的缠绕发动机壳体的缠绕方法使用预浸带进行缠绕发动机壳体的缠绕。

27、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

28、1、本发明中预浸带树脂具有较高的粘度，通常为5～8pa·s，比湿法缠绕树脂的粘度大一个量级，增大了纤维与芯模之间的摩擦系数，克服了传统湿法缠绕发动机壳体、尤其是非等极孔的缠绕发动机壳体时，树脂粘度低、摩擦系数小、易滑线的缺点。

29、2、本发明通过加长两端封头丝嘴超越长度，减小了纤维在落纱时的角度变化率以降低滑纱风险，落纱后通过较大的摩擦力保持线型稳定，使用在缠绕发动机壳体时可以获得更大的变角空间，拓展了缠绕线型，同时线型角度优化的空间更大。

30、3、本发明采用一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，利用预浸带树脂粘度较高的优势，可以有效的减少湿法缠绕在非测地线缠绕时易滑线问题，拓展了缠绕发动机壳体的缠绕线型。

技术特征：

1.一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，按照发动机壳体封头高度尺寸的1-2倍长度制备接长杆。

3.根据权利要求1所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，预浸带缠绕传送装置中采用带轴承和带两侧凸缘的辊轮组输送纱线。

4.根据权利要求1所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，在辊轮组输送范围内设置薄膜收卷器，使预浸带携带的隔离薄膜到达丝嘴前被完全扯离。

5.根据权利要求1所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，预浸带缠绕传送装置中的缠绕丝嘴处安装热风加热装置，将经过丝嘴处的预浸带加热软化，提高其粘性。

6.根据权利要求1所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，由小极孔处的小缠绕角渐变到大极孔的大缠绕角，使预浸带在大极孔、小极孔处都能绕满，预浸带经螺旋缠绕后绕满整个壳体。

7.根据权利要求6所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，由非测地线稳定缠绕公式缠绕长度：

8.根据权利要求7所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，在缠绕相同长度壳体即l不变的情况下，使用预浸带进行非测地线缠绕，摩擦系数λ变大，式中(1-1/n)相应变大，即n增大，即允许缠绕具有更大孔径比的缠绕壳体。

9.根据权利要求1所述的适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其特征在于，在缠绕两端封头时，按照封头顶部的包角计算公式：

10.一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕系统，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的缠绕发动机壳体的缠绕方法使用预浸带进行缠绕发动机壳体的缠绕。

技术总结
本发明提供了一种适用于缠绕发动机壳体的缠绕方法，其制作步骤包括：设计专用接长杆，扩展丝嘴在工件轴向的运行空间；预浸带缠绕传送装置设计专用的输送辊轮组和专用丝嘴加热装置；使用分切好的预浸带进行缠绕发动机壳体的缠绕。本发明优点在于：相较于缠绕发动机壳体的传统缠绕方法‑湿法缠绕，预浸带的树脂粘度较高，增大了纤维与芯模的摩擦系数，在缠绕非等极孔缠绕发动机壳体时可以获得更大的变角空间，使得在设计壳体线型角度时拥有更大的裕度，利于更大孔径比的壳体缠绕，也适用于同样有非测地线缠绕需求的制品，并且在使用预浸带缠绕时无胶液、无气味，对环境、人机更加友好。

技术研发人员：李政文,史文锋,李来福,赵鹏,李晓晓,黄文煜,黄伟,金哲海
受保护的技术使用者：上海复合材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17