[發(fā)明專利]纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料的纏繞成型裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410043687.7
• 申請(qǐng)日: 2014-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN103786351A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任鵬宇;王黎欽;趙小力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/32
• 分類號(hào): B29C70/32;B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 高媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種纏繞成型裝置，具體涉及一種纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料的纏繞成型裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，其渦輪泵有著很高的d·n值和極大的載荷，并且軸承工作時(shí)要浸泡在超低溫的液氫液氧介質(zhì)中，工作條件十分惡劣，滾動(dòng)軸承在這種工況下工作，由于限制于超低溫環(huán)境，傳統(tǒng)的油脂潤(rùn)滑不再適用，而必須采取自潤(rùn)滑保持架來(lái)提供轉(zhuǎn)移潤(rùn)滑膜。目前的自潤(rùn)滑保持架采用纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯（PTFE）復(fù)合材料制作，帝人芳綸（Twaron）公司生產(chǎn)的短纖維作為添加劑。但由于對(duì)其制備工藝的研究尚不完善，導(dǎo)致得到的復(fù)合材料性能不穩(wěn)定，常常出現(xiàn)強(qiáng)度余量不足、材料裂紋、材料色斑等問題，極大的影響了保持架的應(yīng)用。為克服現(xiàn)有聚四氟乙烯自潤(rùn)滑保持架采用短纖維彌散增強(qiáng)形式而導(dǎo)致的強(qiáng)度余量不足，對(duì)可靠性要求很高的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，尋求綜合性能更好，機(jī)械強(qiáng)度更大的新型保持架是一種必須選擇，而且隨著火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，轉(zhuǎn)速會(huì)更高，所以連續(xù)纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯保持架是研究的必然趨勢(shì)。所以經(jīng)過前期大量的理論研究，了解PTFE分散液預(yù)浸纖維布的物理化學(xué)特性，進(jìn)行了材料標(biāo)準(zhǔn)試樣的拉伸力學(xué)性能測(cè)試、初步驗(yàn)證了纏繞成型可行性一系列方案論證的前提下，研制了纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯纏繞成型設(shè)備，該裝備能夠保證纏繞時(shí)所需要的張力、溫度，同時(shí)兼顧纏繞張力檢測(cè)與反饋，速度方面的精準(zhǔn)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決解決現(xiàn)有聚四氟乙烯自潤(rùn)滑保持架采用短纖維彌散增強(qiáng)方式而導(dǎo)致的強(qiáng)度余量不足的問題，而提供一種纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料的纏繞成型裝置。

本發(fā)明的纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料的纏繞成型裝置包括放卷模塊、張力反饋模塊、導(dǎo)向輥、加熱保溫箱、收卷夾緊機(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)，放卷模塊由原料固定筒、放卷軸、第一梅花聯(lián)軸器、力矩電機(jī)、力矩電機(jī)座、兩個(gè)原料擋板、兩個(gè)銷釘和兩個(gè)第一軸承座組成，原料固定筒套裝在放卷軸上并用兩個(gè)銷釘固連，兩個(gè)原料擋板分別套裝在原料固定筒的兩端，放卷軸的兩端分別支撐在第一軸承座上，放卷軸的輸入端通過第一梅花聯(lián)軸器與力矩電機(jī)的輸出軸連接，力矩電機(jī)固裝在力矩電機(jī)座上，張力反饋模塊由第一張力傳感器、第二張力傳感器和第三張力傳感器組成，第一張力傳感器、第二張力傳感器和第三張力傳感器平行設(shè)置，第一張力傳感器位于第二張力傳感器和第三張力傳感器之間且位于二者的上方，加熱保溫箱由箱體、高溫玻璃蓋板、電阻加熱管和數(shù)個(gè)石英加熱管組成，高溫玻璃蓋板設(shè)置在箱體的頂部，電阻加熱管水平設(shè)置在箱體的底部，數(shù)個(gè)石英加熱管垂直設(shè)置在箱體內(nèi)且位于電阻加熱管上方，收卷夾緊機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、第二梅花聯(lián)軸器、纏繞夾具、收卷軸、伺服電機(jī)座和兩個(gè)第二軸承座組成，纏繞夾具套裝在收卷軸上，收卷軸的兩端分別支撐在第二軸承座上，收卷軸的輸入端通過第二梅花聯(lián)軸器與伺服電機(jī)的輸出軸連接，伺服電機(jī)固裝在伺服電機(jī)座上，擠壓機(jī)構(gòu)由擠壓輥、調(diào)節(jié)螺桿、基板、連接板、調(diào)節(jié)板、兩個(gè)導(dǎo)向桿、兩個(gè)彈簧和四個(gè)連接元件組成，擠壓輥的兩端分別連接有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿的另一端穿過基板、連接板和調(diào)節(jié)板，每個(gè)導(dǎo)向桿上套裝有一個(gè)彈簧，且每個(gè)彈簧位于連接板與調(diào)節(jié)板之間，調(diào)節(jié)螺桿穿過調(diào)節(jié)板和連接板后與基板上的螺紋孔螺紋連接，放卷模塊、張力反饋模塊、導(dǎo)向輥和加熱保溫箱依次設(shè)置在工作臺(tái)上，收卷夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在加熱保溫箱中，擠壓機(jī)構(gòu)設(shè)置在加熱保溫箱后端，原料固定筒、張力反饋模塊、導(dǎo)向輥、纏繞夾具和擠壓輥正對(duì)，擠壓輥與纏繞夾具緊貼。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

一、本發(fā)明以長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯為原料，制備自潤(rùn)滑保持架毛坯；在纏繞過程中，可實(shí)現(xiàn)張力控制、纏繞速度控制、溫度控制、纏繞成型于一體，纏繞成型退模后，再用燒結(jié)模具帶模燒結(jié)，制得纖維增強(qiáng)/PTFE復(fù)合材料保持架毛坯。本發(fā)明改變了現(xiàn)有聚四氟乙烯保持架通用的冷壓成型方式（即短纖維彌散增強(qiáng)方式），增強(qiáng)了保持架的機(jī)械強(qiáng)度，提高了火箭渦動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，從而提高整個(gè)火箭系統(tǒng)的可靠度。

二、本發(fā)明是纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯的纏繞裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)固體自潤(rùn)滑保持架毛坯的制備，生產(chǎn)的保持架成品可用于自潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承領(lǐng)域。

三、本發(fā)明在工作過程中，力矩電機(jī)1-6為反轉(zhuǎn)，從而在纏繞過程中張緊聚四氟乙烯復(fù)合材料布，力矩電機(jī)由勇光高特生產(chǎn)的AM-YZ100C控制器來(lái)控制。

四、本發(fā)明的控制系統(tǒng)由張力反饋模塊來(lái)檢測(cè)張力大小并實(shí)時(shí)反饋給力矩電機(jī)的控制器來(lái)調(diào)節(jié)并穩(wěn)定張力大小，收卷夾緊機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，其控制由TRIO可編程控制器來(lái)控制，可以控制纏繞的速度與纏繞位置。