复合材料尾桨叶梁缠绕成型设备技术研究

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1、摘要纤维复合材料是一种新型材料，在性能方面可以弥补金属材料的很多缺陷，目前广泛应用于航空航天、军工、民用、医疗等行业。尤其在航空航天等领域，有很多关键部件都逐渐采用复合材料缠绕制品代替，应用越来越广泛。但是由于一些制品缠绕工艺的特殊性，缠绕制品的质量难以保证。因此开发这类制品的缠绕设备具有非常重要的意义。本文在对非回转体尾桨叶梁芯模缠绕特点进行分析的基础上，结合缠绕工艺、机械设计制造等方面的知识，实验室研制了一台用于尾桨叶梁芯模缠绕的成型设备。多次实验的结果表明，该机器能够较好完成任务。但仍然存在不足之处，如

2、工作过程中张力的波动对缠绕的质量影响较大。因为适当和平稳的张力可增强缠绕构件承受内压的能力，提高其抗疲劳特性。因此研究缠绕、放卷过程中的张力控制问题有很重要的意义。本文结合控制理论的有关思想，将模糊PID控制引入张力控制，将常规PID控制与模糊PID控制进行了比较，并在SIMULINK中进行了仿真，仿真结果表明：模糊PID控制响应速度快，且超调量也更小，对张力波动起到很好的抑制作用，其最大优点在于当被控对象参数发生变化时，能够利用自身的模糊推理方法实时调整PID参数，快速适应新的对象。在机械部分及仿真的基础上

3、，设计了一套由可编程控制器、交流伺服电机、磁粉制动器、张力传感器、触摸屏等组成的控制系统。该系统将张力传感器采集到的张力信号首先经PLC的A／D转换后参与模糊PID的运算，输出结果再经伺服驱动器来控制电机转速，及通过磁粉制动器改变放卷速度，从而保证复合材料带材张力的不断变化，以期与目标张力趋向一致。实验结果表明在控制系统的控制下，张力波动明显减小，缠绕后的叶梁制成品质量好，达到了期望的效果。本设备同时也可用于其它非回转体芯模的复合带材的缠绕，设备有一定的适用价值和可推广性。关键词：复合材料；芯模缠绕；放卷；张

4、力控制；模糊PID控制AbstractAsanewtypehigh·techmaterial，fibercompositescouldremedymanydisadvantagesofmetalmaterial．Ithasbeenwidelyusedinindustriessuchasaerospace，militaryindustry,civilapplication，andmedicalcare．Especially,ithasbeenappliedinaeronauticandspaceflightfi

5、eldmoreandmorewidely．Agreatmanykeycomponentshavebeenreplacedbycomposite．Butthequalitiesofwindingproductsaredifficulttoguaranteebecauseoftheirparticularitywindingprocess．Soitissignificanttodevelopwindingequipmentfittingintheseproducts．Thepaperontheanalysisof

6、no—gyratingrwindingcharacteristicofscrewpropellerhubsplintwindstickmolding，laboratoryhasdevelopedamachinewhichisusedtoproducewindingcrewpropellerhubsplintwindstick，whileconsideringwindingtechnology,mechanicaldesignandmanufactureknowledge．Alotofexperimentssh

7、owthatthemachinecouldcompletetaskwell．Butsomeflawsexistinwindingprocess，forinstance，thefluctuationofwindingtensiondirectlyinfluencesthequalityofwindedproducts．Becauseofsuitableandstabletensioncouldincreasethewindedcomponentstoendureinternalpressureandfatigu

8、e．Soitissignificanttoresearchthetensioncontrolintheprocessofwindingandunwinding．Thepaper,basedoncontroltheory,hasdrawFuzzy·PIDcontrollingintotensioncontrolling，whichcomparesconventionalPIDcontroltoFuzz