卷管机的受力分析

　　1前言

　　树脂基复合材料(如玻璃纤维复合材料、树脂基纸板增强材料等)圆形管产品或半成品的主要成形方式之一为卷制成形。卷制成形过程如图1所示。成形过程需控制温度、压力和时间等工艺参数，以及卷管机的有关参数。文[lj给出了卷制成形时布料所承受的张力T与上辊筒重量、摩擦系数等的关系式，但没有对张力T随卷管机的承辊位置参数a的变化性给予进一步的分析。本文旨在从理论上得出包括支承辊位置参数e的张力T的定量表达式。

　　2管芯和布料的受力分析

　　管芯是卷制过程中所用的芯模，管芯的形状规格决定了管子制品的内径与长度等规格。在图1中，卷管机三个辊筒的旋转方向相同，两个下辊筒(支承辊)为主动辊，上辊筒为压辊，中间为辊芯。卷制过程中依靠两个下辊和辊芯之间的摩擦力带动管芯旋转。管芯的受力分析如图2(a)所示。

　　(1)管芯处于静止状态

　　式中N_I，N_Z一一管芯与两个辊筒之间的法向压力

　　P₀，P₁—分别为上辊筒和管芯的荷重O—N₁和N₂之间的夹角

　　(2)管芯处于运动状态

　　式中F₀，F_l，F_Z—分别为管芯与上辊筒和管芯与两个下辊筒之间的摩擦力

　　1-—一胶布的张力

　　f—胶布与上辊筒和两个下辊筒之间的摩擦系数

　　R—管芯半径

　　3分析与讨论

　　卷管时的压力是由上辊筒

　　产生的，压力的作用一方面使胶布压紧，使管卷得比较紧密，另一方面是将管芯压紧，由于摩擦力的作用，使管芯转动而达到卷管的目的。因此合理调整卷管机的有关参数可改善产品的力学性能。

　　1.从(4)式中可知当0不变时，P₀增大，张力T增大。

　　2.从(2)式可知当O增大时，N₁，N₂也相应增大，当0>120^o时，NI=N2=P₀+P₁，由此可见，根据卷筒工艺的要求可采取相应措施控制上辊筒的压力P₀。在制定工艺时，应充分考虑到材料的力学性能，避免摩擦力过大而产生过大的予应力。

　　3.0=120^o时带动管芯上的布料进行转动的必要条件需满足(3)式。

　　参考文献

　　l华东华工学院等编.玻欢钥机械与设备、中国建筑工业出版社.1981.

　　2刘鸿文主编.材料力学.北京:人民教有出版社、1992.

　　本文作者：唐琳 李伟 李辉