缠绕压力管夹砂装置设计及控制研究

论文摘要

玻璃钢夹砂管道（以下简称夹砂管）是玻璃纤维与合成树脂及石英砂的复合体。具有轻质高强、耐腐蚀性能优异、内壁光滑、粗糙度低、热性能优良、设计灵活性等诸多优点。被广泛用于城镇供水系统建设、工业污水排放工程建设、农田灌溉建设中。国际上现有三种制造夹砂压力管的工艺方法。它们分别是,交叉缠绕工艺、连续缠绕工艺和离心浇铸工艺。我国广泛采用的工艺主要是交叉缠绕工艺。生产夹砂管的关键设备是玻璃钢夹砂压力管缠绕机。目前,我国已经能够自主生产玻璃钢夹砂压力管缠绕机。但在一些关键技术上,如含胶量控制,夹砂层厚度均匀性控制,与国外同类产品还存在一定的差距。本文中所设计的夹砂缠绕机采用的是预混、中加砂技术。结构上采用缠绕小车和加砂小车共用一个工作台的方案。这样的布置,降低了设备制造成本,减少了设备所占的空间。在夹砂装置设计时,采用了较为先进的石英砂和合成树脂预混方式。首先,石英砂和合成树脂在螺旋给料器中混合,再由螺旋给料器挤出落入兜砂布中。由于砂和合成树脂的混合实在相对密封的环境中进行,从而大大改善了工作环境。在控制系统的设计中,采用以工控机为核心的计算机控制系统,主要由工控机、数字量输入输出板卡、模拟量输入输出板卡、三轴正交编码器和计数卡、伺服电机及其驱动器、机械执行机构、开关等组成。控制系统的软件用VC++编写,具有良好的人机交互界面。因此,本文所研究的玻璃钢夹砂管道夹砂装置及其控制系统具控制精度高、高效、高可靠性等优点。运用湿法加砂工艺,改善加砂管道的生产环境;利用微机控制伺服电机转速,实现胶量和砂量的精确控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 玻璃钢夹砂管道的优点
• 1.3 夹砂方式的发展
• 1.4 本课题研究的内容和意义
• 第二章 玻璃钢缠绕夹砂管道夹砂装置方案设计
• 2.1 加砂方法
• 2.1.1 上加砂
• 2.1.2 下加砂
• 2.1.3 中加砂
• 2.1.4 干法加砂
• 2.1.5 湿法加砂
• 2.2 夹砂装置方案选择与设计
• 2.2.1 夹砂管道缠绕机的行车台设计
• 2.2.2 夹砂装置设计
• 第三章 控制系统的总体方案
• 3.1 控制系统的形式
• 3.2 计算机控制系统
• 3.2.1 计算机控制系统的概述
• 3.2.2 计算机控制系统的硬件
• 3.3 玻璃钢缠绕夹砂管道夹砂装置的控制系统
• 3.3.1 玻璃钢缠绕夹砂管道夹砂装置控制系统的功能分析
• 3.3.2 玻璃钢缠绕夹砂管道夹砂装置控制系统的整体结构
• 3.3.3 控制器设计
• 3.3.4 控制器系统执行部件的设计
• 3.3.5 伺服电机的特点、分类及工作原理
• 3.3.6 控制系统板卡介绍
• 第四章 控制系统实验
• 4.1 硬件部分
• 4.1.1 伺服控制系统控制电路
• 4.1.2 伺服驱动单元输入、输出信号及其功能
• 4.1.3 伺服驱动单元接口电路
• 4.1.4 计算机控制
• 4.2 软件部分
• 4.2.1 程序整体结构
• 4.2.2 高精度定时器设计
• 4.2.3 控制信号扫描
• 4.2.4 加砂程序设计
• 4.2.5 控制程序界面设计
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学位论文