一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法技术

本发明专利技术公开一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法，步骤为：在预处理的内胆表面粘贴沿环向和纵向的应变测量传感器；将内胆固定于缠绕设备上，连接应变测量系统，应变测量仪器固定于缠绕轴上；开启应变测量系统并清零，按产品实际张力制度施加初始张力，在内胆上缠绕1层环向纤维，缠绕完后应变值为负值，开启充压阀向内胆充压直至其应变值恢复至0，记录此时充压压力P0；按实际缠绕铺层顺序和张力制度，缠绕环向层和纵向层啊，在环向缠绕中每缠绕2~6层环向层，开启充压使环向应变值变为0，在纵向缠绕中每缠绕4~8层纵向层并确认纵向应变值＞0时开启充压使环向应变值变为0，记录每次充压后充压压力和缠绕层数；缠绕完后按得到的数据设计充压压力。的数据设计充压压力。

【技术实现步骤摘要】
一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法


[0001]本专利技术属于高压气瓶
，具体的说是一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法。

技术介绍

[0002]氢燃料电池汽车是氢能源最重要的应用场景，也是新能源汽车的一个重要发展方向，我国已规划在2025年实现氢燃料电池汽车保有量10万量，2030
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2035年实现氢燃料电池汽车保有量达到100万量。高压储氢瓶作为氢燃料电池汽车必可不少的关键部件，在未来蕴含巨大的市场规模。我国目前批量制造和应用的储氢瓶为Ⅲ型瓶，而国外已实现Ⅳ型瓶的技术成熟和应用。相较于Ⅲ型瓶，Ⅳ型瓶具有疲劳性能好、储氢密度高和成本低等优势，国内正在积极布局和快速推进开发。
[0003]Ⅳ型瓶由于采用塑料内胆，其缠绕成型的难度增大，主因是缠绕过程中需要对纤维施加张力，而塑料内胆的刚度小，在纤维缠绕过程中内胆极容易变形和坍塌，导致内胆破坏或缠绕无法顺利记性。为了解决塑料内胆刚度小的问题，往往在缠绕成型过程中对内胆内部充入一定的压力，以提高内胆的刚度，满足缠绕成型的要求。充压压力作为Ⅳ型瓶的关键工艺参数，若设计不合理，会造成缠绕无法实施或缠绕效果不佳，降低气瓶的性能。目前，针对Ⅳ型瓶缠绕充压压力的设计，暂未见有具体的方法，往往依据经验进行设计，并进行大量的试缠和性能试验，反复进行调整优化，耗时费力，并增加了研发难度。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提出一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法，可以实现对充压压力进行快速设计，并提高充压压力设计的合理性和可靠性，缩短Ⅳ型瓶的缠绕工艺调试时间，提升Ⅳ型瓶的缠绕成型质量。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现：一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法，包括以下步骤：步骤一、对塑料内胆表面进行预处理，提高塑料内胆与粘接剂的结合力；步骤二、在塑料内胆表面分别粘贴沿环向和纵向设置的应变测量传感器，环向设置的应变测量传感器粘贴于塑料内胆筒身中部区域，纵向设置的应变测量传感器粘贴于塑料内胆筒身和封头，应变测量传感器粘贴后在其表面涂抹密封胶，对其进行保护；步骤三、将粘贴过应变测量传感器的塑料内胆连接可充气式缠绕轴，并固定于缠绕设备上，连接应变测量系统，梳理并固定测量线路于一端，将应变测量仪器固定于缠绕轴上，开启应变测试电脑，调试应变测量系统，确认旋转状态下应变测量传感器全部正常；步骤四、开启应变测量系统，并进行清零操作，按照产品的实际张力制度施加初始张力，在塑料内胆上面先缠绕1层环向纤维，缠绕结束后，观察环向应变的测试结果，应变值应为负值，剔除明显异常或损坏的应变结果，开启充压阀，通过充压装置向塑料内胆内部进行缓慢充压，直至环向应变值重新恢复至0，关闭充压装置并保压，确定应变值不变化后，记
录此时的充压压力P0；步骤五、按照实际的缠绕铺层顺序和张力制度，继续缠绕环向层和纵向层，按照步骤四方法进行操作，在环向缠绕过程中每缠绕2~6层环向层，开启充压，使环向应变值重新恢复为0，在纵向缠绕过程中每缠绕4~8层纵向层，并确认满足纵向应变值＞0的条件下，开启充压，使环向应变值重新恢复为0，记录每次充压后的充压压力和此时的缠绕层数；步骤六、全部缠绕结束后，按照得到的数据设计充压压力，塑料内胆的初始充压压力按照步骤四中得到的P0进行设计，充压压力的梯度变化按照步骤五中所得到数据进行设计，保证充压压力在缠绕前达到要求值，分别给出缠绕层数和此时的充压压力值。
[0006]进一步的，步骤一中的预处理，包括但不限于对塑料内胆表面进行打磨、高温火焰或低温等离子表面处理技术。
[0007]进一步的，所述应变测量系统为电阻式变测量系统或光纤光栅式应变测量系统，所述应变测量传感器为电阻式应变片或光纤布拉格光栅传感器。
[0008]进一步的，所述应变测量系统选用无线应变测量系统，所述应变测量仪器通过磁吸或其他方式固定于缠绕轴上，在缠绕时应变测量仪器随工件旋转，并通过无线信号将应变数据发射到应变检测电脑上。
[0009]进一步的，环向设置的应变测量传感器沿圆周均匀布置在筒身中间区域，数量为4~8个。
[0010]进一步的，环向设置的应变测量传感器的数量为6个。
[0011]进一步的，纵向设置的应变测量传感器根据气瓶长度均布粘贴在塑料内胆筒身，粘贴数量不小于3个，其中1个位于筒身中间位置，且与环向设置的应变测量传感器错开设置。
[0012]进一步的，所述充压装置配置有减压阀和压力表，压力表精度不低于0.01MPa。
[0013]进一步的，步骤四和步骤五中对塑料内胆内部实施充压时，充压速率应不大于0.002MPa/S，压力每增加0.01MPa，保压≥10S。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法，采用应变反馈调节来进行内部充压压力的设计，通过保证内部充压产生的拉伸应变与缠绕张力产生的压缩应变平衡，确定充压压力制度。本专利技术中的方法可以实现一次性完成充压压力的设计，快速直观，避免充压压力设计的盲目性和随机性，通过本方法得到的内胆充压压力制度，设计的合理性和可靠性大大提升，可以有效避免内胆局部变形、内胆坍塌等影响气瓶性能的问题发生，缠绕实施的效果较好。
具体实施方式
[0015]一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法，包括以下步骤：步骤一、对塑料内胆表面进行打磨，提高塑料内胆表面粗糙度；或者对塑料内胆表面进行高温火焰、低温等离子等表面处理技术，显著增加塑料内胆的表面活性，提高塑料内胆与粘接剂的结合力；步骤二、在塑料内胆表面分别粘贴沿环向和纵向设置的应变测量传感器，环向设置的应变测量传感器粘贴于塑料内胆筒身中部区域，纵向设置的应变测量传感器粘贴于塑
料内胆筒身和封头，应变测量传感器粘贴后在其表面涂抹密封胶，对其进行保护；步骤三、将粘贴过应变测量传感器的塑料内胆连接可充气式缠绕轴，并固定于缠绕设备上，连接应变测量系统，梳理并固定测量线路于一端，将应变测量仪器固定于缠绕轴上，开启应变测试电脑，调试应变测量系统，确认旋转状态下应变测量传感器全部正常；步骤四、开启应变测量系统，并进行清零操作，按照产品的实际张力制度，施加初始张力，在塑料内胆上面先缠绕1层环向纤维，缠绕结束后，观察环向应变的测试结果，应变值应为负值，剔除明显异常或损坏的应变结果，开启充压阀，通过充压装置，向塑料内胆内部进行缓慢充压，直至环向应变值重新恢复至0，关闭充压装置并保压，确定应变值不变化后，记录此时的充压压力P0；步骤五、按照实际的缠绕铺层顺序和张力制度，继续缠绕环向层和纵向层，按照步骤四方法进行操作，在环向缠绕过程中每缠绕2~6层环向层，开启充压，使环向应变值重新恢复为0，在纵向缠绕过程中每缠绕4~8层纵向层，并确认满足纵向应变值＞0的条件下，开启充压，使环向应变值重新恢复为0，记录每次充压后的充压压力和此时的缠绕层数；步骤六、全部缠绕结束后，按照得到的数据设计充压压力，塑料内胆的初始充压压力按照步骤四中得到的P0进行设计，充压压力的梯度变化按照步骤五中所得到数据进行设计，保证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ⅳ型瓶缠绕成型内部充压压力设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、对塑料内胆表面进行预处理，提高塑料内胆与粘接剂的结合力；步骤二、在塑料内胆表面分别粘贴沿环向和纵向设置的应变测量传感器，环向设置的应变测量传感器粘贴于塑料内胆筒身中部区域，纵向设置的应变测量传感器粘贴于塑料内胆筒身和封头，应变测量传感器粘贴后在其表面涂抹密封胶，对其进行保护；步骤三、将粘贴过应变测量传感器的塑料内胆连接可充气式缠绕轴，并固定于缠绕设备上，连接应变测量系统，梳理并固定测量线路于一端，将应变测量仪器固定于缠绕轴上，开启应变测试电脑，调试应变测量系统，确认旋转状态下应变测量传感器全部正常；步骤四、开启应变测量系统，并进行清零操作，按照产品的实际张力制度施加初始张力，在塑料内胆上面先缠绕1层环向纤维，缠绕结束后，观察环向应变的测试结果，应变值应为负值，剔除明显异常或损坏的应变结果，开启充压阀，通过充压装置向塑料内胆内部进行缓慢充压，直至环向应变值重新恢复至0，关闭充压装置并保压，确定应变值不变化后，记录此时的充压压力P0；步骤五、按照实际的缠绕铺层顺序和张力制度，继续缠绕环向层和纵向层，按照步骤四方法进行操作，在环向缠绕过程中每缠绕2~6层环向层，开启充压，使环向应变值重新恢复为0，在纵向缠绕过程中每缠绕4~8层纵向层，并确认满足纵向应变值＞0的条件下，开启充压，使环向应变值重新恢复为0，记录每次充压后的充压压力和此时的缠绕层数；步骤六、全部缠绕结束后，按照得到的数据设计充压压力，塑料内胆的初始充压压力按照步骤四中得到的P0进行设计，充压压力的梯度变化按照步骤五中所得到数据进行设计，保证充压压力在缠绕前达到要求值，分别给出缠绕层数和此时的充压...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚荣沂，姜维，关洪涛，张向东，赵光焯，
申请(专利权)人：洛阳双瑞风电叶片有限公司，
类型：发明
国别省市：