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锥形玻璃钢电线杆内固化缠绕机设计

作　者: 毛利明
导　师: 许家忠
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 锥型玻璃钢管缠绕机内固化控制系统芯模优化
分类号: TM75
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前承载输电线路的主要媒介是钢筋混凝土杆塔和木质电线杆，上述材料都有各自缺陷，如重量大、运输难、易受虫害及在水份长期的侵蚀下易腐烂。复合材料锥形电线杆作为一种国内新兴产品，其具有的强度高、耐腐蚀、质轻、绝缘性好等特点优势明显，因此在输送电线路中具有很大的发展空间。传统的二轴缠绕机自由度少，运动形式过于简单，只能缠绕结构对称或形状均匀单一产品。同时，传统的“外固化”成型工艺具有固化时间长、效率低、壳体内存在气泡缺陷，甚至出现分层现象。而新兴的内固化工艺可以实现复合材料壳体的优质高效成型，但是，“内固化”工艺又存在因芯模表面温度分布不均导致整个壳体非同步固化，甚至出现质量无法保障的问题。因此需研制能够完成锥形体缠绕的新型内固化多轴缠绕机，实现锥形玻璃钢电线杆的工业化制造。本文介绍了四轴缠绕机的缠绕原理。通过对测地线以及非测地线稳定缠绕规律的分析，得到非测地线缠绕的前提下不滑纱、不驾空的稳定条件，数学推导结果为各个轴的运动轨迹规划打下了基础。设计了基于工控机和嵌入式运动控制器的上下位机结构的缠绕机控制系统，采用VC++完成上位机程序开发，通过RS-232串口与TRIO控制器通讯，下位机运动控制程序采用TRIO BASIC语言编制，基于电子齿轮控制方式实现小车、伸臂、导丝头跟踪主轴的同步运动控制。建立了芯模内部蒸汽温度及流场分析模型，采用有限元对芯模温度场进行了数值模拟分析，并对芯模结构进行了优化。成型实验表明：锥形电线杆缠绕线型均匀稳定，控制系统的响应速度快，精度高，实现了锥形电线杆生产的自动化缠绕。结构优化后的模具传热效率高、热量分布更均匀，实现了锥形玻璃钢电线杆的同步均匀固化，提高了复合材料电线杆成型质量。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 本文课题来源及研究目的和意义  10-12
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 研究目的及意义  10-12
  1.2 国内外玻璃钢锥型缠绕机的发展现状和趋势  12-14
    1.2.1 国内玻璃钢锥型缠绕机的发展  12
    1.2.2 国外玻璃钢锥型缠绕机的发展  12-13
    1.2.3 玻璃钢电线杆缠绕机的发展趋势  13-14
  1.3 主要研究内容  14-15
第2章圆锥台柱体参数化缠绕理论分析  15-28
  2.1 测地线缠绕理论分析  15-16
    2.1.1 测地线稳定方程  15
    2.1.2 测地线稳定缠绕数学模型  15-16
    2.1.3 测地线缠绕的缺点  16
  2.2 非测地线稳定缠绕  16-23
    2.2.1 非测地线稳定方程  17-18
    2.2.2 非测地线稳定数学模型  18-21
    2.2.3 锥体非测地线稳定缠绕计算公式  21-23
  2.3 锥体均匀缠绕工艺计算  23-25
    2.3.1 锥体缠绕最小稳定长度  24
    2.3.2 缠绕中心角计算  24-25
  2.4 导丝嘴运动规划  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章内固化工艺原理及芯模结构优化  28-35
  3.1 内固化原理及工艺  28-30
    3.1.1 内固化工作原理  28-29
    3.1.2 内固化工艺流程  29-30
  3.2 新模具结构模型的建立  30-33
    3.2.1 传统芯模模型原理分析  30-31
    3.2.2 新型芯模模型建立及仿真  31-32
    3.2.3 新模型芯管结构改进设计  32-33
  3.3 本章小结  33-35
第4章锥型电线杆缠绕机总体设计  35-42
  4.1 锥型电线杆缠绕机机械结构设计  35-36
    4.1.1 锥型电线杆缠绕机机械结构  35-36
    4.1.2 缠绕机工作原理  36
  4.2 控制系统原理及硬件结构  36-40
  4.3 控制系统电气设计  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第5章控制系统软件设计  42-51
  5.1 控制系统软件的整体结构设计  42-43
  5.2 上位机软件设计  43-47
  5.3 运动控制器程序的设计  47-50
  5.4 锥形电线杆缠绕试验  50
  5.5 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间发表的学术论文  55-56
致谢  56

锥形玻璃钢电线杆内固化缠绕机设计

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