【摘要】：管道是船舶不可缺少的裝備。傳統(tǒng)船舶管道采用金屬管道,存在耐腐蝕性差、質(zhì)量重、使用壽命短等缺點(diǎn)。因此,船舶用管道急需一種新型材料管道替代金屬管道。GRE(Glassfiber Reinforced Epoxy)管道具有耐化學(xué)介質(zhì)性能好、易成型、抗震性強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)異的性能,廣泛應(yīng)用于石油天然氣、輸送海水以及航空航天等諸多領(lǐng)域,是金屬管道最佳替代品。目前GRE管道制品成型需要經(jīng)纏繞機(jī)、固化爐、脫模機(jī)等多臺獨(dú)立的設(shè)備完成,存在成型質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低等問題。因此,迫切需要設(shè)計(jì)纏繞、固化及脫模一體的船舶用GRE管道多工位生產(chǎn)線,來提高管道制品成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率等。船舶用GRE管道是由玻璃纖維束和導(dǎo)電碳纖維浸漬樹脂,經(jīng)纏繞、固化、脫模等工序形成制品。為實(shí)現(xiàn)船舶用GRE管道自動化生產(chǎn),本文對船舶用GRE管道制品及成型工藝進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了包括多工位纏繞、內(nèi)加熱固化成型及脫模等一體的多工位生產(chǎn)線。為了使管道纏繞線型設(shè)計(jì)更加精確與方便、纏繞層間碳纖維束纏繞線型重合度均勻,本文基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的纖維纏繞方法,對管道纖維纏繞軌跡方程進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化,并仿真;完成了纏繞控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了管道的多工位纏繞。為了提高船舶用GRE管道成型質(zhì)量和效率,設(shè)計(jì)了內(nèi)固化加熱管路系統(tǒng)和多工位共用一個(gè)脫模小車的機(jī)構(gòu),并完成了固化與脫�？刂葡到y(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì),有效地實(shí)現(xiàn)了船舶用GRE管道成型過程中溫度控制,以及提高管道成型效率。本文設(shè)計(jì)的船舶用GRE管道多工位生產(chǎn)線控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)船舶用GRE管道多工位同時(shí)纏繞、固化等,實(shí)現(xiàn)了船舶用GRE管道的自動化生產(chǎn),從而解決了船舶用GRE管道成型質(zhì)量差、效率低等問題。
【圖文】：

Kellog公司成功開發(fā)[21]，此后有一些研究機(jī)構(gòu)開始直到60年代，機(jī)械式纖維纏繞裝備成功地被數(shù)十Entec公司研制的第一代400型機(jī)械式纏繞機(jī)[22]，，該輪與鏈條等傳動機(jī)構(gòu)來控制主軸和小車進(jìn)行運(yùn)動控在齒輪與鏈條之間的間隙過大等現(xiàn)象，從而致使纏求和纖維纏繞制品無法達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。在1973年作為控制器的纖維纏繞裝備被美國Entec公司成功技術(shù)和纖維纏繞裝備的巨大創(chuàng)新，使微機(jī)控制的纖國Pultrex公司成功研制出了采用通用型數(shù)控系統(tǒng)的大大提高了機(jī)床的速度控制，纏繞精度也得到了極在纖維纏繞技術(shù)和纖維纏繞裝備相繼得到應(yīng)用，致D/CAM相關(guān)技術(shù)由此誕生，從而可以大大簡化了，另外也大大減少了纖維纏繞生產(chǎn)周期[24]。FPI公備，該纖維纏繞成型裝備雖提高了管道的生產(chǎn)效率但是只能單工位管道生產(chǎn)，很難滿足船舶用GR特點(diǎn)，如圖1-1所示。

并起著積極的作用[28]，其管道纖維纏繞裝備如圖1-2所示。圖1-2 國內(nèi)管道纖維纏繞裝備Fig.1-2 The machine of filament winding for pipe1995年，新型高性能的微機(jī)型JKCR120/400K數(shù)控纏繞機(jī)實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功，之后科研人員經(jīng)過多年對樣機(jī)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)及技術(shù)改進(jìn)。國內(nèi)首臺由計(jì)算機(jī)控制的五坐標(biāo)控制四坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控纏繞機(jī)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)，該纏繞設(shè)備工作效率高，且纏繞制品能夠達(dá)到纏繞工藝要求，填補(bǔ)了國內(nèi)空白[29]，目前國內(nèi)研制纖維纏繞裝備部分技術(shù)指標(biāo)已超過國外同類裝備的技術(shù)水平。隨著船舶制造業(yè)的迅速發(fā)展，我國對船舶用GRE管道的需求將不斷增加，這將會使我國船舶用GRE管道產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U673.3

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本文編號：2688462