复合材料布带缠绕智能纠偏控制技术

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1、系统具有反应快、灵敏度高、非接触等优点，但是其检测精度对光源强度依赖性很大‘23；超声波纠偏控制系统可以实现任何材料目标物体的检测控制，但是其成本居高不下，整体上提高了设备价边薄厚不一，就会使张力沿布带断面分布不均，产生横向偏移力丘。在布带所受最大静摩擦力，m小于横向偏移力^的情况下，就会引起布带跑偏。收稿日期：2010—10—09；退修日期：2010-10-22；录用日期：2010-11—29；网络出版时间：2010．12．1317：58网络出版地址：www．cn¨net／kcms／deta¨／11．1929．V．20101213．1758．015．htmIDOI：CN

2、KI：11．1929／V．20101213．1758．015基金项目：陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项基金(2009zDKG27)*通讯作者．Tel．；029-88492851E帕iI：shIyy@nwpu．edu．∞飘爆謦武I榜开早．吏耀棰．侮晓东，等．复合材料布带缠绕智能约偏控翻技术￡J]．航空学摄．2011。32(7)；1318—1325．YangKa．_p

3、ng，shlYaoyao，Hexiaoaong，e{a1．con打olflngtec阳ofogyolintelIigenlposItI∞cofr毛lciing砷wInding计ooe豁oIcompo

4、silt壤￡J]．AclaAef∞aufI∞etAstr∞au粕∞s’nIca．2011．32(7)；

5、3，8．

6、325．杨开平等：复合材料布带缠绕智能纠偏控制技术Rollwheeloftape图1布带断面不均匀对布带跑偏的影响Fig．1Effectofunevendistributionoftapeondeviation1．2导辊几何形状及安装误差的影响如图2所示，导辊加工成锥形，或者圆柱形辊子在长期工作过程中由于胶液附着而呈锥形，都会使布带张力沿宽度方向分布不均匀，产生横向偏移力丘。当偏移力丘大于最大摩擦力／。时，就会使布带向锥辊大的一端跑偏。T图2锥形辊子对布带跑偏

7、的影响Fig．2EffectofconetaperedrollerondeViation1．3布带盘卷不规则的影响布带盘卷呈塔形或边缘参差不齐，就会造成布带的运动方向与辊子轴线方向不垂直，使布带产生侧向位移，引起布带跑偏。不同带盘卷对布带跑偏的影响如图3所示。_、—．、‘。，，1．4缠绕轨迹的影响布带缠绕成型轨迹为螺旋状，而布带传送方向与芯模轴线垂直，若将布带在水平面内展开，可知布带本身就是倾斜的，在恒张力作用下，布带会产生拉直的趋势，必然会引起跑偏。缠绕轨迹对布带跑偏的影响如图4所示。Exp狮dedshapePfDirecti伽oftapemovem蚰tIaDeonma

8、ndreI·●—二—————一图4缠绕轨迹对布带跑偏的影响Fig．4Effectofwindingpathontapedeviation从上述分析可知，即使布带具有十分理想的形状，且导辊的几何精度和安装精度又能得到保证，但是缠绕成型工艺的影响是客观存在的，因此布带跑偏无法避免。避免布带跑偏的关键在于如何采取有效措施减小布带跑偏量，使其控制在允许范围内，满足缠绕工艺要求。2布带纠偏可行性分析布带纠偏的可行性分析是解决如何纠偏问题的关键，主要包括力学分析和运动学分析两个方面。从力学角度出发，要实现布带纠偏就必须产生与布带跑偏方向相反的力，即纠偏力；从运动学角度出发，要实现布带

9、纠偏就必须产生与跑偏方向相反的纠偏速度，因此需要纠偏辊进行一定的运动产生纠偏力和纠偏速度，实现布带纠偏。布带跑偏的力学分析和运动学分析如图5所示。／，、D打ectionofdevintion√／习7，／一／，’一太／■∑?＼、pL～JP^(a)Tu州f．蚰n(b)IrI它gIIlarnyedgc(a)str髓s柚aIysis图3不同带盘卷对布带跑偏的影响Fig．3Effectofdifferenttapecurlsontapedeviation(b)M0tion锄aJysis图5布带跑偏分析Fig．5Analysisoftapedeviation1320航空学报JuIy2

10、52011VOI．32No．72．1力学分析布带跑偏的力学分析如图5(a)所示。布带向右发生偏移时，纠偏辊在驱动力矩的作用下，沿逆时针方向转动，纠偏辊与布带运动方向产生夹角口，此时布带受到由纠偏辊转动而产生的摩擦力F。将F沿水平方向和垂直纠偏辊方向分解，得到只和F，。其中，凡为使布带向左侧偏移的分力，即纠偏力。它们的大小分别为ⅢJ只=nan口(1)Ft=F／cos口2．2运动学分析布带跑偏的运动学分析如图5(b)所示。布带跑偏时，纠偏辊在摩擦力矩FR作用下(R为纠偏辊半径)运动，其切向线速度为V。。K沿垂直方向和水平方向可分解