一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法技术

本发明专利技术属于纤维缠绕成型技术领域，解决了单束纤维缠绕会造成堆叠交叉、缠绕不均匀的情况，且现有缠绕设备缠绕效率低的问题。提供了一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，圆周阵列分布的两组导丝嘴分别构成第一螺旋缠绕结构和第二螺旋缠绕结构，具有两层螺旋缠绕结构的螺旋缠绕装置配合搭载被缠绕容器的进给装置，实现对被缠绕容器的多束纤维螺旋缠绕；进给装置带动被缠绕容器做轴向往复运动和轴向转动，螺旋缠绕装置带动导丝嘴做径向伸缩运动和自旋转运动；根据被缠绕容器的轴向尺寸的长短，选择单工位双层螺旋缠绕和双工位单层螺旋缠绕。本发明专利技术能够实现对被缠绕容器的多束纤维螺旋缠绕，提高了螺旋缠绕效率。提高了螺旋缠绕效率。提高了螺旋缠绕效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法


[0001]本专利技术属于纤维缠绕成型
，具体涉及一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法。

技术介绍

[0002]随着新能源产业的发展、崛起受到集中的重视认可，关于不同能源的完整产业链中最为关键的储能环节也得到更多的关注。压缩储能作为一种常见的物理储能方式，压缩储能结构一般以回转类、球类结构为主，随着储料容器结构在民用领域的应用逐渐增加，储料容器的生产制造对生产过程的低成本、高效率以及最终产品的高强度和高疲劳寿命耐久度提出更高的要求。针对储料容器高强度和高疲劳寿命的安全使用要求，在储料容器的外部表面则多以缠绕纤维来提高其承载性能为主。
[0003]目前众多生产不同储料容器的企业中，在保证储料容器性能及安全使用要求的前提下，开发储料容器的低成本制造技术则是生产企业的研究难题，在低成本制造技术中外部纤维复合材料的纤维树脂缠绕成型工艺方法则是关乎储料容器安全性和可靠性最关键的部分。纤维复合材料层是储料容器的主要承载体，是容器降低重量（减少原材料使用量）、高强度、耐疲劳的关键所在，当前储料容器的缠绕成型工艺方法中较为成熟且主要包含螺旋缠绕工艺与环向缠绕工艺。
[0004]针对储料容器结构强度、寿命等性能方面：目前储料容器纤维缠绕成型方式主要以单束缠绕为主，该方法在进行螺旋缠绕时，同层纤维之间会造成堆叠、交叉，且缠绕不均匀，从而造成最终储料容器产生局部应力集中，未能最大化发挥纤维性能；针对储料容器的成本制造技术方面：目前提高生产效率主要依靠提升工位数，多工位同步缠绕需要更高的硬件质量，同时受到缠绕设备的空间限制不能无限增加工位，缠绕效率无法得到质的提升，储料容器生产效率难以保障，成型性能稳定性差。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术中单束纤维缠绕会造成堆叠交叉、缠绕不均匀的情况，和现有缠绕设备缠绕效率低的问题，提供了一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，纤维丝束经导丝嘴引出，在被缠绕容器表面进行螺旋缠绕；圆周阵列分布的两组导丝嘴分别构成第一螺旋缠绕结构和第二螺旋缠绕结构，具有两层螺旋缠绕结构的螺旋缠绕装置配合搭载被缠绕容器的进给装置，实现对被缠绕容器的多束纤维螺旋缠绕；进给装置带动被缠绕容器做轴向往复运动和轴向转动，螺旋缠绕装置带动导丝嘴做径向伸缩运动和自旋转运动；根据被缠绕容器的轴向尺寸的长短，选择单工位双层螺旋缠绕和双工位单层螺旋缠绕。
[0007]优选地，一个被缠绕容器的轴向尺寸大于两层螺旋缠绕结构的间距时，选择单工位双层螺旋缠绕；两个被缠绕容器的轴向尺寸之和小于两层螺旋缠绕结构的间距时，选择
双工位单层螺旋缠绕。
[0008]优选地，单工位双层螺旋缠绕时，缠绕步骤为：S101：进给装置的中心轴杆固定被缠绕容器的两端，进给装置带动被缠绕容器旋转和轴向进给，第一螺旋缠绕结构从被缠绕容器第一封头段开始螺旋缠绕，第一螺旋缠绕结构的导丝嘴配合被缠绕容器进行径向移动和自旋转运动；S102：被缠绕容器的第一封头段运动至第二螺旋缠绕结构处时，第二螺旋缠绕结构开始对被缠绕容器进行第二层缠绕，第二螺旋缠绕结构的导丝嘴配合被缠绕容器进行径向移动和自旋转运动，第一螺旋缠绕结构缠绕至筒身段或第二封头段处；S103：第一螺旋缠绕结构继续对筒身段或第二封头段进行缠绕，直至缠绕完第二封头段，完成对被缠绕容器的第一层螺旋缠绕；第二螺旋缠绕结构继续缠绕，直至完成对被缠绕容器的第二层螺旋缠绕；S104：当完成对被缠绕容器的第二层螺旋缠绕后，进给装置带动被缠绕容器沿前两层螺旋缠绕进给方向的反向开始移动并旋转预设角度，第二螺旋缠绕结构和第一螺旋缠绕结构分别完成对被缠绕容器的第三、第四层螺旋缠绕，以此类推，往复循环，即可完成设定工艺中的螺旋缠绕层数的缠绕；S105：完成所有螺旋缠绕后，将纤维丝束剪断。
[0009]优选地，双工位单层螺旋缠绕时，缠绕步骤为：S201：位于螺旋缠绕结构两侧的两个进给装置各带动一个被缠绕容器旋转和轴向进给，第一螺旋缠绕结构从其中一个被缠绕容器的第一封头段开始螺旋缠绕，第二螺旋缠绕结构从另一个被缠绕容器的第一封头段开始螺旋缠绕；S202：在第一螺旋缠绕结构的导丝嘴的径向移动和自旋转运动下，配合对应的被缠绕容器的旋转和轴向进给，第一螺旋缠绕结构缠绕完该被缠绕容器的第二封头段，完成对该被缠绕容器的第一层螺旋缠绕，将该被缠绕容器的轴向进给方向变为相反方向，直至第一螺旋缠绕结构完成对该被缠绕容器的第二层螺旋缠绕；在第二螺旋缠绕结构的导丝嘴的径向移动和自旋转运动下，配合对应的被缠绕容器的旋转和轴向进给，第二螺旋缠绕结构缠绕完该被缠绕容器的第二封头段，完成对该被缠绕容器的第一层螺旋缠绕，将该被缠绕容器的轴向进给方向变为相反方向，直至第二螺旋缠绕结构完成对该被缠绕容器的第二层螺旋缠绕；S203：以此类推，往复循环，即可完成两个被缠绕容器设定的螺旋缠绕工艺层数；S204：完成所有螺旋缠绕后，将纤维丝束剪断。
[0010]优选地，螺旋缠绕装置还包括用于驱动两组导丝嘴同步自旋转的旋转驱动单元，用于驱动第一螺旋结构的导丝嘴同步径向伸缩的第一径向驱动单元和用于驱动第二螺旋缠绕结构的导丝嘴同步径向伸缩的第二径向驱动单元，位于旋转驱动单元两侧的第一径向驱动单元和第二径向驱动单元通过两道托架与旋转驱动单元连接；第一径向驱动单元和第二径向驱动单元结构相同，均包括驱动大齿轮、第一回转支撑、径向导向架和若干个径向滑动组件，径向滑动组件包括滑块、输送轴、锥齿轮旋转管、滑动花键杆；驱动大齿轮通过第一回转支撑转动连接在同侧的机架板上，径向导向架与同侧的托架固连且径向导向架上圆周阵列有若干道导向槽，滑块滑动设置在导向槽中且一侧具有于驱动大齿轮的曲线槽配合的柱形凸起，输送轴通过轴承安装在滑块内且两端伸出滑
块，导丝嘴和滑动花键杆分别连接在输送轴的前端和末端，锥齿轮旋转管的内壁与滑动花键杆滑动套合，托架上设置有对锥齿轮旋转管沿其轴向移动进行限位的套环，锥齿轮旋转管上的锥齿轮置于导向槽外，驱动大齿轮的齿轮啮合有一驱动机构；旋转驱动单元包括内外大齿圈、第二回转支撑和小齿轮同步传动组件，内外大齿圈通过第二回转支撑转动连接在其中一道托架上，若干组小齿轮同步传动组件均为分布啮合在内外大齿圈的外齿圈上，小齿轮同步传动组件包括两个与内外大齿圈啮合的小圆齿轮和两个分别与两个径向滑动单元上的锥齿轮旋转管上的锥齿轮垂直啮合的小锥齿轮，两个小圆齿轮键连接并排布置且分别与同侧的小锥齿轮通过连接轴连接，连接轴穿过托架并通过轴承安装在托架上；内外大齿圈的内齿圈啮合有另一驱动机构。
[0011]优选地，旋转驱动单元的驱动机构啮合驱动内外大齿圈的内齿圈旋转，内外大齿圈外圈啮合驱动圆周均布的小齿轮同步传动组件的两个小圆齿轮，并带动两个小锥齿轮同步转动，小锥齿轮啮合驱动同侧的锥齿轮旋转管上的锥齿轮旋转，锥齿轮旋转管内壁与滑动花键杆滑动套合，通过滑动花键杆带动导丝嘴自旋转；第一径向驱动单元和第二径向驱动单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，其特征在于：纤维丝束经导丝嘴（1）引出，在被缠绕容器（2）表面进行螺旋缠绕；圆周阵列分布的两组导丝嘴（1）分别构成第一螺旋缠绕结构和第二螺旋缠绕结构，具有两层螺旋缠绕结构的螺旋缠绕装置配合搭载被缠绕容器（2）的进给装置，实现对被缠绕容器（2）的多束纤维螺旋缠绕；进给装置带动被缠绕容器（2）做轴向往复运动和轴向转动，螺旋缠绕装置带动导丝嘴（1）做径向伸缩运动和自旋转运动；根据被缠绕容器（2）的轴向尺寸的长短，选择单工位双层螺旋缠绕和双工位单层螺旋缠绕。2.根据权利要求1所述的一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，其特征在于：一个所述被缠绕容器（2）的轴向尺寸大于两层螺旋缠绕结构的间距时，选择单工位双层螺旋缠绕；两个被缠绕容器（2）的轴向尺寸之和小于两层螺旋缠绕结构的间距时，选择双工位单层螺旋缠绕。3.根据权利要求2所述的一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，其特征在于：单工位双层螺旋缠绕时，缠绕步骤为：S101：进给装置的中心轴杆固定被缠绕容器（2）的两端，进给装置带动被缠绕容器（2）旋转和轴向进给，第一螺旋缠绕结构从被缠绕容器（2）第一封头段开始螺旋缠绕，第一螺旋缠绕结构的导丝嘴（1）配合被缠绕容器（2）进行径向移动和自旋转运动；S102：被缠绕容器（2）的第一封头段运动至第二螺旋缠绕结构处时，第二螺旋缠绕结构开始对被缠绕容器（2）进行第二层缠绕，第二螺旋缠绕结构的导丝嘴（1）配合被缠绕容器（2）进行径向移动和自旋转运动，此时第一螺旋缠绕结构缠绕至筒身段或第二封头段处；S103：第一螺旋缠绕结构继续对筒身段或第二封头段进行缠绕，直至缠绕完第二封头段，完成对被缠绕容器（2）的第一层螺旋缠绕；第二螺旋缠绕结构继续缠绕，直至完成对被缠绕容器（2）的第二层螺旋缠绕；S104：当完成对被缠绕容器（2）的第二层螺旋缠绕后，进给装置带动被缠绕容器（2）沿前两层螺旋缠绕进给方向的反向开始移动并旋转预设角度，第二螺旋缠绕结构和第一螺旋缠绕结构分别完成对被缠绕容器（2）的第三、第四层螺旋缠绕，以此类推，往复循环，即可完成设定工艺中的螺旋缠绕层数的缠绕；S105：完成所有螺旋缠绕后，将纤维丝束剪断。4.根据权利要求2所述的一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，其特征在于：双工位单层螺旋缠绕时，缠绕步骤为：S201：位于螺旋缠绕结构两侧的两个进给装置各带动一个被缠绕容器（2）旋转和轴向进给，第一螺旋缠绕结构从其中一个被缠绕容器（2）的第一封头段开始螺旋缠绕，第二螺旋缠绕结构从另一个被缠绕容器（2）的第一封头段开始螺旋缠绕；S202：在第一螺旋缠绕结构的导丝嘴（1）的径向移动和自旋转运动下，配合对应的被缠绕容器（2）的旋转和轴向进给，第一螺旋缠绕结构缠绕完该被缠绕容器（2）的第二封头段，完成对该被缠绕容器（2）的第一层螺旋缠绕，将该被缠绕容器（2）的轴向进给方向变为相反方向，直至第一螺旋缠绕结构完成对该被缠绕容器（2）的第二层螺旋缠绕；在第二螺旋缠绕结构的导丝嘴（1）的径向移动和自旋转运动下，配合对应的被缠绕容器（2）的旋转和轴向进给，第二螺旋缠绕结构缠绕完该被缠绕容器（2）的第二封头段，完成对该被缠绕容器（2）的第一层螺旋缠绕，将该被缠绕容器（2）的轴向进给方向变为相反方
向，直至第二螺旋缠绕结构完成对该被缠绕容器（2）的第二层螺旋缠绕；S203：以此类推，往复循环，即可完成两个被缠绕容器（2）设定的螺旋缠绕工艺层数；S204：完成所有螺旋缠绕后，将纤维丝束剪断。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种多束纤维螺旋缠绕制作储料容器的方法，其特征在于：所述螺旋缠绕装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁建国，秦泽林，车军，刘丽华，赵晓冬，刘江林，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：