一种缠绕束平行联动张力加载装置制造方法及图纸

缠绕束平行联动张力加载装置，属于预应力缠绕设备技术领域。本发明专利技术包括阻力加载装置、主动张力加载轮组和至少一个从动张力加载轮组，每个张力加载轮组均由连接轴和安装在连接轴上的加载轮和加载齿轮组成；主动张力加载轮组的连接轴与阻力加载装置的输出轴相连，主动张力加载轮组的加载轴与各从动张力加载轮组的加载轴相互交错平行排列，主动张力加载轮组的加载齿轮依次与第一从动张力加载轮组的加载齿轮啮合，且第一从动张力加载轮组的加载齿轮与其后的各从动张力加载组的加载齿轮依次啮合。本发明专利技术运用多个相互关联的加载轮可以将缠绕束加载到任何张力值，并且能够有效保证纤维束在加载过程中因为两端受力不均而产生拉裂现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种张力加载装置，将缠绕束加载到任意所需的张力，并且能够保持缠绕束在同一个界面受力均勻的张力加载装置，属于预应力缠绕

技术介绍
缠绕技术是现代工业普遍应用的一种技术。在化工领域，缠绕技术被运用在高压储气罐等耐高压容器上，能够有效地保证容器的安全性能和耐久性能。而预应力缠绕技术是为了形成一种先进的机械结构形式在结构承受外荷载之前， 预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，使其特定部位产生预应力与工作应力方向相反，以抵消大部分或全部工作应力，从而大大提高结构的承载性能。由于上述特性，预应力结构拥有疲劳强度好，承载能力高，无爆炸危险等很多优点。因为预应力缠绕需要将缠绕束张力加载到较大的张力值，所以用普通的单轮加载难以达到要求。工业上往往是先将缠绕束开卷以更小的切角缠绕至另外放卷辊，再直接对放卷辊作用阻力矩进行缠绕，此种方式增加了工艺流程。或者直接将缠绕束通过两相互挤压的棍子，利用两棍子对缠绕束的表面压力产生摩擦力，进而给其施加张力，此种方式难以有效将缠绕束加载到稳定的大张力，并容易损坏缠绕束表面质量。在重工业的钢丝缠绕设备中，将钢丝穿过八字轮，并控制八字轮的阻力矩，可有效将钢丝张力加载到较大值，但是八字轮只适合于刚性较大的材料，对纤维束会造成受力不均勻磨损、撕裂等现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种缠绕束平行联动张力加载装置，在简化缠绕束缠绕工艺的同时，使其在大张力下受力更加均勻，有效避免断丝现象。本专利技术的技术方案如下—种缠绕束平行联动张力加载装置，其特征在于它包括阻力加载装置、主动张力加载轮组和至少一个从动张力加载轮组，每个张力加载轮组均由连接轴和安装在连接轴上的加载轮和加载齿轮组成；主动张力加载轮组的连接轴与阻力加载装置的输出轴相连，主动张力加载轮组的加载轴与各从动张力加载轮组的加载轴相互交错平行排列，主动张力加载轮组的加载齿轮与第一从动张力加载轮组的加载齿轮啮合，且第一从动张力加载轮组的加载齿轮与其后的各从动张力加载组的加载齿轮依次啮合。本专利技术所述的阻力加载装置可采用电机或磁粉离合器。本专利技术所述的主动张力加载轮组和从动加载轮组的加载轮采用镀铬等表面处理。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本专利技术运用多个相互关联的加载轮可以将纤维束加载到任何张力值，不仅加载过程简单，而且能够有效保证纤维束在加载过程中因为两端受力不均而产生拉裂现象。附图说明图1为平行联动张力加载装置实施例的结构示意图。图2为加载轮组的结构示意图。图3为加载轮处于临界状态时Fl与F2的关系。图4为平行联动张力加载装置加载缠绕束时扭矩传递示意图。图中1-加载轮；2-加载轴；3-加载齿轮；4-阻力加载装置；5-联轴器；6_主动张力加载轮组；7-第一从动张力加载轮组；8-第二从动张力加载轮组；9-第三从动张力加载轮组；10-第四从动张力加载轮组；11-第五从动张力加载轮组；12-碳纤维。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的结构、原理和具体实施方式做进一步的说明。图1和图2为本专利技术提供的缠绕束平行联动张力加载装置实施例的结构示意图， 它包括阻力加载装置4、主动张力加载轮组6和至少一个从动张力加载轮组。每个张力加载轮组均由连接轴3和安装在连接轴3上的加载轮1和加载齿轮2组成；主动张力加载轮组的连接轴与阻力加载装置的输出轴相连，主动张力加载轮组的加载轴与各从动张力加载轮组的加载轴相互交错平行排列，主动张力加载轮组的加载齿轮与第一从动张力加载轮组的加载齿轮啮合，而第一从动张力加载轮组的加载齿轮与其后的各从动张力加载组的加载齿轮依次啮合。也就是说，上一级的从动张力加载组的加载齿轮与其下一级的从动张力加载组的加载齿轮啮合。阻力加载装置4采用电机或磁粉离合器。如图2所示，加载齿轮2和连接轴3固定连接，加载轮1与连接轴通过轴承连接。 若干个加载轮组交错排列形成加载轮系统，每个轮系的加载齿轮依次相啮合以传递加载转矩，阻力加载装置4通过联轴器5连接于主动张力加载轮组的齿轮上。工作时，碳纤维12 依次经过各加载轮表面，阻力加载装置4带动加载轮系转动，并给加载轮系加载张力，调节阻力加载装置的转矩即可控制碳纤维的张力。图4为加载轮系统的实施例的结构图，主动张力加载轮组6的加载齿轮与第一从动张力加载轮组7的加载齿轮啮合，第一从动张力加载轮组7的加载齿轮与第二从动张力加载轮组8的加载齿轮啮合，第二从动张力加载轮组8的加载齿轮第三从动张力加载轮组 9的加载齿轮啮合，第三从动张力加载轮组9的加载齿轮与第四从动张力加载轮组10加载齿轮啮合，第四从动张力加载轮组10加载齿轮与第五从动张力加载轮组11的加载齿轮啮合，依次类推。加载轮可以采用镀铬等表面处理，保证在不磨损碳纤维的情况下，与碳纤维有较大摩擦力。加载轮的个数可通过如下方法计算首先计算达到预设张力所需要的加载轮系数量。将所需缠绕的缠绕束依次绕过加载轮，给定初始张力Fl —定数值，只需控制其中某一个加载齿轮的阻力矩即可在临界范围内任意调节加载终张力而。加载轮的加载效率跟摩擦力有关，当缠绕束所需传递的圆周力超过缠绕束与轮面间的极限摩擦力总和时，缠绕束与加载轮将发生显著的相对滑动，即失效。如图3所示，力口JT7载轮处于临界状态时碳纤维两端的张紧力F2与Fl的关系为γ = //^to，当在缠绕束和加载F轮之间摩擦系数μ —定时，想要增大F2/F1的比值，就得增大包角α。先作如下假设(1)假设碳纤维是理想的挠性体，可以任意弯曲，不受弯曲应力影响；(2)假设绕经加载轮上的纤维束的重力和所受的离心力可忽略不计。如图3所示，在加载轮上取一单元长为dl的输送带，对应的中心角即围包角为 da。当加载轮旋转时，作用在这小段碳纤维两端张力分别为F及F+dF。在极限状态下，即摩擦力达到最大静摩擦力时，dF应为正压力(Fn与摩擦系数μ的乘积，即dF = μ dFNdFN为加载轮给碳纤维的作用力总和。列出该单元长度输送带受力平衡方程式为JT-, τ-, . doc , jt-<\ · doc arN - r sin--h (入 +ar) sin-^ 22^F cos--h μ ΡΝ - {F + dF) cos ——、 2 2由于da很小，故sin (da/2) d a/2，cos (d a/2) 1，以上方程组可简化为dF,T = Fda + dFj N2dF = pdFNdF略去二次微量dFd a，解上述方程得^ = μ αF通过在这段单元长度上输送带的受力分析，可以得到，当摩擦力达到最大极限值时，欲保持加载时碳纤维不打滑，各参数间的关系应满足dF/F= μ da。以定积分方法解之，即可得出碳纤维在整个加载轮围包弧上，在不打滑的极限平衡状态下，趋入点与奔离点之间的关系Γ rp2 dF r ,— = Jo μα a解上式得F2 = Fie"式中e-自然对数，e = 2. 718281828 ；μ——加载轮与纤维束/纤维布的摩擦系数；F2——加载轮加载输出的最大张力；F1——加载轮的输入张力；a —碳纤维在加载轮上的包角。如图4所示，当初张力为Fl时，为加载到所要张力值1 时，则可以根据1 , FnQT = -In-^μ F1可计算出从F1加载到Fn所需要的包角a。而根据结构所定，每个加载轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宵，林峰，闫文韬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：