Машына для намоткі вугляроднага валакна

• Фрыкцыйны прывад

Трэнне паміж актыўным ролікам (фрыкцыйным ролікам) і паверхняй упакоўкі прыводзіць у кручэнне апраўку, у той час як ніткаправоднік здзяйсняе зваротна-паступальны рух з зададзенай частатой. Гэта робіць яго прыдатным для хуткаснай намоткі (лінейная хуткасць ≥ 1000 м/мін) вялікіх жгутоў (напрыклад, 48K і 64K).

• Цэнтральны прывад

Апраўка прыводзіцца ў рух незалежным рухавіком, а зваротна-паступальны рух ніткаправодкі кіруецца кулачковым прывадам або сервасістэмай. Гэта дазваляе дасягнуць высокай дакладнасці намотвання (зрушэнне паміж пластамі ≤ 0,1 мм) і падыходзіць для невялікіх нітак (напрыклад, 1K і 3K) і высокадакладных пакаванняў.

• Планетарная абмотка

Апраўка круціцца, выконваючы планетарны рух па фіксаванай дарожцы, што разам з ваганнямі ніткаправодчыка стварае кампактную структуру ўпакоўкі без перакрыццяў. Гэта падыходзіць для намоткі высокашчыльных высокамодульных вугляродных валокнаў.

Сцэнарыі прымянення

• Аэракасмічная прамысловасць: Высокамодульнае вугляроднае валакно фармуецца ў пакеты высокай шчыльнасці з дапамогай планетарных намотальных машын для выкарыстання ў канструкцыйных кампанентах самалётаў.

• Спартыўныя тавары: вугляроднае валакно буйной цягі намотваецца з дапамогай матыльных машын з фрыкцыйным прывадам для выкарыстання ў лёгкіх вырабах, такіх як клюшкі для гольфа і веласіпедныя рамы.

• Новая энергія: Высокаправодныя пакеты з вугляроднага валакна, вырабленыя з дапамогай намотвальных машын, могуць быць выкарыстаны ў якасці электродных матэрыялаў для літый-іённых акумулятараў або пласцін для вадародных паліўных элементаў.

Намотвальная машына ў асноўным збірае жгут з вугляроднага валакна на аснове механічнай перадачы і рэгулявання нацяжэння. Пасля выхаду з сушыльнай печы або іншага папярэдняга абсталявання вугляродны жгут паступае ў накіроўвальную прыладу. Гэта накіроўвальная прылада, праз серыю высокадакладных ролікаў-гадэ, дакладна накіроўвае жгут да механізму намотвання. Механізм намотвання звычайна прыводзіцца ў рух рухавіком, хуткасць якога можа рэгулявацца ў адпаведнасці з патрабаваннямі вытворчага працэсу, каб забяспечыць намотванне жгута на намотны барабан з адпаведнай лінейнай хуткасцю. Сістэма рэгулявання нацяжэння адыгрывае ключавую ролю ў працэсе намотвання. Датчык нацяжэння кантралюе нацяжэнне жгута ў рэжыме рэальнага часу і забяспечвае зваротную сувязь з сістэмай кіравання. Калі нацяжэнне вагаецца, сістэма кіравання аўтаматычна рэгулюе хуткасць рухавіка або карэктуе параметры прылад рэгулявання нацяжэння (такіх як рычаг нацяжэння і магнітны парашковы тормаз), каб забяспечыць, каб жгут заставаўся ў межах зададзенага дыяпазону нацяжэння. Гэта прадухіляе такія праблемы, як няшчыльнае нацяжэнне жгута, перакрыццё або абрыў, выкліканыя нераўнамерным нацяжэннем.

(I) Напраўляльная сістэма: дакладнае накіраванне валаконнага жгута

Накіроўвальная сістэма з'яўляецца найважнейшым кампанентам перамотвальнай машыны, якая забяспечвае дакладнае і зададзенае траекторыю падачы вугляроднага жгута ў намотвальны механізм. Гэтая сістэма ў асноўным складаецца з некалькіх валковых ролікаў, звычайна вырабленых з высокацвёрдай керамікі з нізкім каэфіцыентам трэння або храмаванага металу, каб мінімізаваць знос жгута падчас накіравання. Размяшчэнне і вугал валковых ролікаў старанна распрацаваны для накіравання жгута ў адпаведнасці з кампаноўкай вытворчай лініі вугляроднага валакна і траекторыяй руху жгута. Напрыклад, у некаторых буйных перамотвальных машынах накіроўвальная сістэма ўключае некалькі рэгуляваных накіроўвалых рэек. Гэтыя вуглы можна рэгуляваць электрычна або ўручную, каб задаволіць патрабаванні да накіравання жгута для розных спецыфікацый і вытворчых працэсаў, забяспечваючы дакладнае і стабільнае пазіцыянаванне жгута пры ўваходзе ў намотвальны механізм, пазбягаючы адхіленняў або ваганняў.

(II) Механізм намотвання: Збор кудзелі

Механізм намоткі з'яўляецца асноўным кампанентам перамотчыка для збору кудзелі, і яго прадукцыйнасць непасрэдна вызначае эфектыўнасць і якасць перамоткі. Механізм намоткі звычайна складаецца з галоўнага вала, заціску намоточнага барабана і прываднага рухавіка. Галоўны вал выраблены з высокатрывалай легаванай сталі, што забяспечвае выдатную калянасць і дакладнасць кручэння, забяспечваючы стабільную працу намоточнага барабана нават пры высокай хуткасці кручэння. Вынаходліва распрацаваны заціск намоточнага барабана дазваляе хутка і надзейна заціскаць намоточны барабан, а таксама спрашчае яго замену. Прывадны рухавік звычайна ўяўляе сабой высокапрадукцыйны серварухавік, які характарызуецца хуткай рэакцыяй і дакладным кіраваннем хуткасцю. Кіраваны серварухавіком, механізм намоткі можа намотваць вугляродныя валакна кудзеляў рознай лінейнай шчыльнасці і патрабаванняў да намоткі. Падчас працэсу намоткі хуткасць намоткі аўтаматычна рэгулюецца ў залежнасці ад колькасці слаёў намоткі і дыяметра кудзелі, забяспечваючы шчыльную і раўнамерную намотку кудзелі на намоточны барабан і прадухіляючы аслабленне або згортванне краёў.

(III) Сістэма рэгулявання нацяжэння: Стабільнае нацяжэнне буксіроўшчыка

Сістэма рэгулявання нацяжэння з'яўляецца ключом да забеспячэння стабільнай якасці вугляроднага жгута падчас працэсу намоткі. Паколькі на нацяжэнне вугляроднага жгута падчас працэсу намоткі ўплываюць розныя фактары, такія як ваганні хуткасці выхаду жгута, змены дыяметра намоткі і механічная вібрацыя абсталявання, для падтрымання стабільнага нацяжэння патрабуецца надзейная сістэма рэгулявання нацяжэння. Звычайная сістэма рэгулявання нацяжэння ў асноўным складаецца з датчыка нацяжэння, прылады рэгулявання нацяжэння і сістэмы кіравання. Датчык нацяжэння, часта высокадакладны тэнзаметр або п'езаэлектрычны датчык, дакладна вызначае нацяжэнне жгута ў рэжыме рэальнага часу і пераўтварае сігнал нацяжэння ў электрычны сігнал, які перадаецца ў сістэму кіравання. Сістэма кіравання параўноўвае і аналізуе зададзенае значэнне нацяжэння з фактычным значэннем нацяжэння, якое падаецца датчыкам. Калі ўзнікае разыходжанне, сістэма кіравання неадкладна выдае каманду на карэкціроўку працоўнага стану прылады рэгулявання нацяжэння (напрыклад, магнітнага парашковага тормазу і качалки нацяжэння), каб змяніць супраціўленне або цягу, якая прыкладаецца да жгута, тым самым рэгулюючы нацяжэнне жгута. Напрыклад, калі нацяжэнне ніткі занадта высокае, сістэма кіравання памяншае ток узбуджэння магнітнага парашковага тормазу, зніжаючы яго тармазны момант і памяншаючы нацяжэнне ніткі. І наадварот, калі нацяжэнне ніткі занадта нізкае, сістэма кіравання павялічвае ток узбуджэння магнітнага парашковага тормазу, павялічваючы тармазны момант і павялічваючы нацяжэнне ніткі. Дзякуючы гэтаму замкнёнаму метаду кіравання сістэма рэгулявання нацяжэння можа стабільна кантраляваць нацяжэнне ніткі ў межах надзвычай малой памылкі, забяспечваючы стабільнасць якасці вугляроднага валакна падчас працэсу намотвання.

(I) Праблемы хуткаснай і высокадакладнай намоткі: павышэнне эфектыўнасці вытворчасці і якасці

З хуткім развіццём прамысловасці вугляроднага валакна патрабаванні да хуткасці і дакладнасці намоткі ў намотвальных машынах становяцца ўсё больш жорсткімі. Падчас хуткаснай намоткі жгут схільны да такіх праблем, як ваганні, адхіленні і нават паломкі, што сур'ёзна ўплывае на эфектыўнасць вытворчасці і якасць прадукцыі. Для вырашэння гэтай праблемы ў механічнай канструкцыі выкарыстоўваюцца падшыпнікі і кампаненты трансмісіі з больш высокай дакладнасцю, каб паменшыць механічную вібрацыю і люфт падчас працы. Напрыклад, для забеспячэння дакладнасці руху накіроўвалай сістэмы і механізму намоткі выкарыстоўваюцца шарыкавыя шрубы высокай дакладнасці і лінейныя накіроўвалыя. Акрамя таго, у сістэму кіравання ўкаранёны алгарытмы кіравання рухам і датчыкі. Выкарыстоўваючы адаптыўны алгарытм кіравання, сістэма кіравання аўтаматычна рэгулюе хуткасць рухавіка і параметры рэгулявання нацяжэння ў залежнасці ад стану жгута ў рэжыме рэальнага часу падчас намоткі, каб задаволіць патрабаванні хуткаснай намоткі. Акрамя таго, датчыкі становішча і хуткасці кантралююць рух механізму намоткі ў рэжыме рэальнага часу і кіруюць працай рухавіка, каб забяспечыць стабільную намотку на высокіх хуткасцях, тым самым паляпшаючы дакладнасць намоткі і эфектыўнасць вытворчасці.

(II) Праблема адаптацыі да шматспецыфікацыйных буксіроўшчыкаў: задавальненне разнастайных вытворчых патрабаванняў

Вырабы з вугляроднага валакна маюць шырокі спектр прымянення, і розныя сцэнарыі патрабуюць розных спецыфікацый для жгута з вугляроднага валакна. Намотвальныя машыны павінны валодаць выдатнай адаптыўнасцю да жгута з рознымі спецыфікацыямі, што дазваляе хутка і дакладна пераключаць параметры працэсу намотвання для розных спецыфікацый жгута, каб задаволіць разнастайныя вытворчыя патрэбы. Каб вырашыць гэтую праблему, сістэма кіравання намотвальнай машынай распрацавана з магчымасцямі інтэлектуальнага кіравання параметрамі. Аператары проста ўводзяць патрэбныя характарыстыкі жгута (напрыклад, лінейную шчыльнасць, шырыню жгута і даўжыню намотвання) у сістэму кіравання. Сістэма кіравання аўтаматычна разлічвае і рэгулюе рабочыя параметры накіроўвалай сістэмы, механізму намотвання і сістэмы рэгулявання нацяжэння на аснове загадзя зададзенай мадэлі працэсу, што дазваляе хутка адаптавацца да розных спецыфікацый жгута. Акрамя таго, модульная канцэпцыя канструкцыі, якая выкарыстоўваецца ў канструкцыі абсталявання, дазваляе лёгка замяняць або рэгуляваць ключавыя кампаненты (напрыклад, ролікі жэле і заціскі намоточных барабанаў) для ўліку фізічных уласцівасцей розных спецыфікацый жгута, што яшчэ больш паляпшае адаптыўнасць намотвальнай машыны да жгута з рознымі спецыфікацыямі.

(3) Стабільнасць і надзейнасць абсталявання: забеспячэнне бесперапыннасці вытворчасці

У працэсе вытворчасці вугляроднага валакна намотвальная машына, як канчатковае абсталяванне, мае стабільнасць і надзейнасць, якія непасрэдна звязаны з бесперапыннасцю ўсяго вытворчага працэсу. Няспраўнасць намотвальнай машыны не толькі перапыняе вытворчасць, але і можа прывесці да марнавання вугляроднага валакна, вырабленага на папярэдніх этапах, што павялічвае вытворчыя выдаткі. Для забеспячэння стабільнасці і надзейнасці абсталявання падчас вытворчага працэсу выбіраюцца высакаякасныя матэрыялы і кампаненты, а дакладнасць апрацоўкі і якасць зборкі строга кантралююцца. Ключавыя кампаненты (такія як рухавікі, падшыпнікі і датчыкі) праходзяць строгую праверку якасці і праверку, каб гарантаваць, што іх прадукцыйнасць адпавядае праектным патрабаванням. Рэгулярнае тэхнічнае абслугоўванне абсталявання ўзмоцнена, і распрацаваны комплексны план тэхнічнага абслугоўвання, які патрабуе рэгулярнай праверкі, ачысткі, змазкі і каліброўкі. Акрамя таго, у сістэме кіравання рэалізаваны функцыі дыягностыкі няспраўнасцей і ранняга папярэджання. Дзякуючы маніторынгу працоўных параметраў і стану абсталявання ў рэжыме рэальнага часу, можна своечасова выявіць патэнцыйныя няспраўнасці і падаць сігналы ранняга папярэджання, каб папярэдзіць аператараў аб неабходнасці правядзення тэхнічнага абслугоўвання і іх ліквідацыі, што эфектыўна зніжае частату няспраўнасцяў абсталявання і забяспечвае бесперапыннасць вытворчасці.