摘 要

玻璃钢复合管目前在各领域应用十分的广泛，发展前景巨大。本文主要研究的是玻璃钢复合管固化装置。复合管固化装置的作用是将缠绕成型好的玻璃钢负荷管进行加热固化。

本次设计的主要内容是设计一套完整的八工位复合管固化装置。通过对于玻璃钢复合管生产过程相关资料的查阅和研究，了解其生产原理。在理解了固化原理和相关设备的基础上，设计一套八工位复合管固化装置。通过计算和选型，选出合适的电机和传动装置，通过三维绘图软件绘制出相应的零件图，并进行装配。并对相应的零件进行计算和校核。

通过计算和校核选出合适的标准件，最后通过绘图软件绘制出相应的装配图。设计出一套成本低，效率高，工作稳定的八工位复合管固化装置。对于复合管的生产效率的提高有着非常积极的作用。

关键词： 玻璃纤维;固化成型;固化炉;八工位

Abstract

FRP composite pipe is currently widely used in various fields, pan development prospects. This paper mainly studies the curing process of FRP pipe production process. For the winding of the glass fiber reinforced plastic composite pipe, a heat curing process.

The design is mainly for the composite pipe curing process, the design of a complete eight-station composite pipe curing device. Through the glass fiber reinforced plastic composite pipe production process of the relevant information access and research, to understand its production principles. On the basis of understanding the curing principle and related equipment, the design of a set of eight-station composite pipe curing device. Through the calculation and selection, select the appropriate motor and transmission. Through the three-dimensional drawing software to draw the corresponding part of the map, and the assembly. And the corresponding parts of the calculation and verification.

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Through the calculation and checking to select the appropriate standard parts, and finally through the drawing software to draw the corresponding assembly diagram. Designed a set of low cost, high efficiency, stable operation of the eight-station composite pipe curing device. For the production of composite pipe to improve the efficiency of a very positive role.窗体底端

Through the calculation and checking to select the appropriate standard parts, and finally through the drawing software to draw the corresponding assembly diagram. Designed a set of low cost, high efficiency, stable operation of the eight-station composite pipe curing device. For the production of composite pipe to improve the efficiency of a very positive role.

Key Words: glass fiber ; curing molding ; curing furnace ; eight stations

目 录

摘 要 I

目 录 IV

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和现状 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 国外研究现状 1

1.1.3 国内研究现状 1

1.2 研究的内容及方案和目的 1

1.2.1 研究内容 1

1.2.2 基本方案 1

1.2.3 研究目的 2

第2章 工作原理 3

第3章 结构设计 错误！未定义书签。

2.1卡盘结构设计 3

2.2 炉体以及炉壁的设计 4

2.3 传动机构的设计 6

2.4 加热装置及风扇 7

第4章 标准件选型 9

4.1 电机的选型 9

4.2 减速箱的选型 9

4.3电机与蜗杆减速箱之间联轴器的选型 9

4.4 轴承与轴承座的选型 10

4.5 槽钢的选取 10

第5章 固化炉的转速和温度控制 11

5.1 固化炉的转速控制 11

5.2 固化炉的温度控制 11

第6章 零件的建模计算及装配 12

6.1 芯模的设计和建模 12

6.2 卡盘和主轴的设计和建模 12

6.3 部分支撑件的设计和建模 13

6.4 其他标准件的建模 14

6.5 零件的装配与装配图 14

结 论 15

致 谢 16

参考文献 17

绪论

1.1 研究背景和现状

1.1.1 研究背景

玻璃钢复合管以玻璃纤维或碳纤维作为增强材料的塑料，其具有使用寿命长、内表面光滑、输送能耗低、强耐腐蚀性能、维护成本低、运输安装方便及综合造价很低等诸多优势。在造纸、电力、化工、石油、煤气输送、工厂污水处理、城市给排水等行业取得了非常广泛的应用。

1.1.2 国外研究现状

国外目前采用的是内固化工艺。内固化加热成型工艺是采用加热管体内部芯模的方式，复合材料从内向外被加热升温，从而完成固化成型。由于复合材料内层的温度高于外部，可将缠绕过程中留在复合管内的气泡和多余树脂排除，在最靠近芯模的管体内部形成富树脂层，增加管体的致密性，从而提高复合管体的力学性能。但是该工艺比较复杂，成本较高。

1.1.3 国内研究现状

国内主要采取的为外固化工艺。外固化即管体缠绕成型后，将其放入固化炉中对缠绕层按照预先设定的固话温度进行。外固化工艺的缺陷是：由于管体外部温度高于内部温度，固化反应产生的热量和气体无法排出，管体会残留气泡，影响复合材料管体质量。但其工艺较为简单，成本比较低。

1.2 研究的内容及方案和目的

1.2.1 研究内容

本设计主要是研究玻璃钢复合管生产过程中的固化过程，针对固化成型装置进行设计。通过对于固化过程的学习，了解固化原理以及固化设备。在了解了固化机理的条件下，设计出合理的符合目标的八工位复合管固化装置，其中包括了一些列非标件的设计计算以及一些标准件的选型和校核。最后通过绘图软件绘制出装备的装配图。

1.2.2 基本方案

1. 固化炉外箱体为长方体结构，上板设有一个铰链连接的门，用于工件的装卸。箱体通过槽钢形成骨架作为支撑，以封板封住。
2. 电机经过一个减速箱减速后，再通过一个链轮传动，带动一个卡盘的转动来带动工件，八个工件均匀的布置于卡盘上。

3炉两侧分布着加热装置，在工件进入后进行加热，在工件上方有分布均匀的温度传感器，在温度低于预设温度时，加大加热功率，当温度高于预设温度时，减小加热功率，来达到预设温度20°C-299°C可调的目的。

1. 固化炉四周运用了绝热结构，绝热结构有两部分，一部分为绝热层，一部分为保护层，绝热层负责绝热保温，保护层负责延长绝热层的使用寿命，对绝热层起一个保护作用。
2. 内设空气循环装置，通过风扇，使气流在箱内环绕，使箱内温度均匀。

1.2.3 研究目的

对于复合管固化设备的研究对于提升复合管生产效率和质量是有着很大的提升作用的，复合管功能性强，在很多领域都有极大地应用。本次设备的研究对于复合管的固化设备的研究非常的有积极意义。它实现了多工位同时进行，温度在一定范围内可控，转速也得到了在一定范围内控制，很好的实现了固化过程的可控性。它具有工作稳定，效率高，成本低等特点。能够对复合管生产起到积极地推动作用。

工作原理和结构设计

固化炉主要是为了将未固化成型的复合管进行一个加热固化。为了实现多工位的同时固化，采用了一种卡盘结构，将八个需要加热的芯模同时固定在一个圆形卡盘上。卡盘绕主轴转动，实现了芯模的公转。主轴经由一个异步电机带动，异步电机通过一个蜗杆减速箱，再通过一个链轮等传动装置带动主轴。为了固化过程可控，我们需要对转速进行控制。这里采用的是异步电机，所以我选择了用变频器的方式来达到速度控制的目的，通过变频器，对电机输出转速达到一个控制的目的。

如何实现均匀的加热和保温措施也是极其重要的。涉及到了复合管固化质量以及能量的损失。为了实现均匀的加热，这里采用了红外加热版的加热方式，八个红外加热版均匀的分布在内壁两侧对复合管进行加热固化。设有一个风机，使炉内空气得以循环，让炉内温度更加均匀，提高固化质量。保温措施采用的是在内外壁之间添加隔热材料的原理，这里采用的是石棉材料，通过石棉隔绝热量的散失。为了能够达到产品质量的可控性，还需要对温度进行控制。这里采用了成品原件，在炉内设有温度测量装备。收集到的温度信息如果高于预设温度则降低加热功率，直到温度达到预设值为止，当温度低于预设值时，加大加热功率。通过原理来达到温度的合理控制。