缠绕项目(项目二)

1、玻璃钢制品拉挤及缠绕成型课程任务报告书项目一生产玻璃钢缠绕制品复材141 第 组 项目负责人： 项目组成员：起止时间 ：2016.3.21-2016.4.19 指导老师 ：任冬燕绵阳职业技术学院材料工程系 2015-2016 学年第 2学期玻璃钢制品拉挤及缠绕成型课程任务书班级 复材141 部门（组） 第 组 任务 项目二 项目二 生产玻璃钢缠绕制品 引导：学习了玻璃钢制品缠绕成型之后，如果你是车间里的一名工人，该怎样利用这些原材料和设备，生产出缠绕制品？ 缠绕一个容量为60L的CNG气瓶。一、项目主要目的：培养学生全面掌握玻璃钢缠绕制品的生产技术，学会熟练操作玻璃钢缠绕设备操作，以及简单的玻

2、璃钢设备知识。掌握整个玻璃钢缠绕生产工艺流程，并且对缠绕制品有一定的见解。提高学生生产玻璃钢缠绕制品的水平。二、项目主要内容：在项目一原料选择的基础上，生产一个玻璃钢缠绕制品，选择该产品工艺及设备，并动手实际操作。（1）在项目一的基础上，查阅文献，确定各种原材料的用量比例；（2）查阅文献，确定缠绕工艺流程；（3）查阅文献，确定缠绕所需设备；（4）查阅文献，完成制品的制作过程。三、项目实施要求：（1）任务完成所用时间包括课堂和课后时间，形成书面文件；每个成员必须积极参与项目任务的实施，每人收集一份自己的原始资料，教师检查每个人的原始资料，作为你参与方案的佐证，根据项目任务完成情况，项目负责人组织

3、成员合理地互评成绩；（2）项目实施计划书可以按老师给的思路，也可以按要求各组制定新的项目实施计划书，最后小组成员在一起讨论做出统一方案，做出项目实施部分；（3）项目评价时，项目组提交一份打印出来的*项目报告书；电子文档；答辩验收用的PPT材料，一共三样资料。报告书内容包括封面、任务书、正文、总结（收获体会）、参考文献。任务报告统一用A4纸打印，版面边距上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm；正文用宋体小四号字；页码底端居中，小五号字；行间距：固定值19磅。（4）每组答辩时间不低于10min，不超过20min，包括其他同学提问时间。（5）项目实施计划书可按老师给的思路，也可以按要

4、求各组制定新的项目实施计划书。缠绕一个容量为60L的CNG气瓶。任务一：气瓶介绍及全复合材料的CNG气瓶介绍。1.1气瓶；广义的气瓶应包括不同压力、不同容积、不同结构形式和不同材料用以贮运永久气体，液化气体和溶解气体的一次性或可重复充气的移动式的压力容器。1.1.1分类结构从结构上分类有无缝气瓶和焊接气瓶；从材质上分类有钢质气瓶（含不锈钢气瓶），铝合金气瓶，复合气瓶、其他材质气瓶，从充装介质上分类为永久性气体气瓶，液化气体气瓶，溶解乙炔气瓶；从公称工作压力和水压试验压力上分类有高压气瓶、低压气瓶。容积公称容积不大于1000L，用于盛装压缩气体的可重复充气而无绝热装置的移动式压力容器。常用的有氧

5、气瓶、乙炔瓶等。车载天然气瓶。一般容积在50-140升，压力20MPa，外径325mm。现在有两种一种全钢瓶，一种环向全缠绕；缠绕瓶属于新技术，安全性更高，重量轻，缠绕层材料是玻璃纤维.1.2气瓶技术要求  1）制造标准：ISO11439:2000 CNG-1  2）使用温度：-4065  3）充装介质：压缩天然气 （符合GB18047-2000）  4）材质：30CrMo  5）最大工作压力（在15气温时）：200 bar  6) 在

6、任何情况下，充装压力不得超过260bar  7)  水压试验压力：300bar  8) 最大爆破压力：500 bar 9） 使用寿命：15年或充装15000次 1.2全复合材料的CNG气瓶1.2.1项目背景分析 1.环境保护和石油能源紧缺随着我国汽车工业快速发展，环境污染与能源紧缺这两个重要的问题将愈显严峻。解决这些问题的有效途径是： （1）采取政策与技术措施大幅度节约燃料消耗； （2）开发应用各种清洁替代燃料。2.天然气储藏丰富3.天然气用作汽车燃料优点 天然气用作汽车燃料

7、具有以下优点：（1） 有较好的社会效益。（2)有利于缓解能源安全(3) 有较高的经济效益。（4） 可延长发动机寿命。（5） 燃气汽车保有量的增加及使用率的提高极大的增加了汽车能源消耗的替代效益。据不完全统计，2004年度19个重点推广应用城市(地区)的加气站累计出售LPG34.8万吨，CNG9.4亿立方米，替代燃油达116万吨，能源替代效益逐步显现。1.2.2CNG气瓶使用要求 CNG气瓶的使用条件在CNG容器的标准中都有明确规定：CNG气瓶使用寿命不超过20年；CNG气瓶的工作压力：车用气瓶为20MPa，站用瓶为25MPa。设计安全系数为2.253.0。其设计的使用温度为15。由于

8、环境温度的变化，当温度升高时，允许其工作压力达到125%；气体压力循环的最大数目为7501000次/年。汽车运行时的外部环境温度可在-40+82之间变化，容器内所包含的气体温度不超过57。 按NGV的要求，压缩天然气的杂质和其它有害气体含量的规定为：H2S和硫化物的分压最大为344.5Pa，或者H2S的含量小于20Ppm，不合有甲醇；水蒸气含量为：在车辆工作的特定的地理位置，压缩天然气的气体压力下，燃料罐内无水蒸气冷凝发生。美国消防协会规定，在站用瓶的储气条件下，水蒸气含量为16mg/m3（15，15MPa），并规定CO2的分压为0.048MPa。1.2.3复合材料CNG气瓶优势介绍

9、 由于CNG汽车的逐渐推广，CNG气瓶将具有十分广阔的前景。CNG气瓶可用合金钢瓶，也可以是复合材料气瓶。CNG复合材料气瓶是在金属或塑料内衬外缠绕纤维增强树脂。按结构形式可以分为全缠绕、环缠绕；按内胆材料可分为塑料内胆、铝合金内胆和钛                 合金内胆、不锈钢内胆；按内胆壁厚分为承载内胆和非承载内胆；按几何形状分为柱形和、球形。 1.2.4与钢瓶相比，玻璃钢/复合材料气瓶具有以下优

10、点： （1）比强度高 复合材料（玻璃钢）比强度为钢的4倍，而比模量仅比钢低22%；比强度为铝的3倍，比模量仅比铝低19%。可见用玻璃钢制作CNG气瓶重量将大幅下降。若采用薄铝内衬，外以玻璃纤维或碳纤维浸渍环氧树脂后缠绕，其瓶重比绕钢丝者轻40%；比绕铝丝者轻10%。因此采用复合材料CNG气瓶可以提高汽车的有效载荷，增加行驶速度。 （2）破损安全性好 玻璃钢重采用大量纤维增强，每平方厘米上的纤维多达几千几万根。从力学观点上看，是典型的静不定体系。当玻璃钢气瓶超载并发生少量纤维断裂时，其载荷会迅速重新分配在未破坏的纤维上，这在短期乃至相当一段时间内不致使气瓶

11、丧失承载能力。 （3）减震性好 复合材料中纤维与树脂基体界面具有吸震能力，震动阻尼甚高，抗声振疲劳性亦佳。 任务二：由容积确定长宽高及封头的大致尺寸。2.1CNG-2气瓶主要由nu制内胆和纤维缠绕层构成。根据实际气瓶的尺寸（筒体长度  458LSLmm=；内胆外径 0356LDmm=; 两端接嘴外径 042dmm=； 内胆筒体壁厚为5.3mm )任务三：气瓶选择的原材料。 3.1主要原材料：环氧树脂、酸酐固化剂、气瓶内胆是采用路合金，缠绕层采用的是环氧树脂,E玻璃纤维.3.1.1环氧树

12、脂环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定环氧树脂的分类目前尚未统一，一般按照强度、耐热等级以及特性

13、分类，环氧树脂的主要品种有16种，包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。3.1.2E玻璃纤维无碱玻璃纤维 ，E玻璃纤维，碱金属氧化物含量低的玻璃纤维。无碱玻璃纤维R2O含量小于0.8%，是一种铝硼硅酸盐成分。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料和轮胎帘子线。分类玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和抗碱玻璃纤维等。3.2复合材料气瓶的制造

14、 3.2.1制造概况（1）复合气瓶内衬内壁直接与介质接触，它的主要作用是气密、防腐、耐温和耐压；因此要求内衬材料具有良好的气密性、耐腐蚀性、耐温和高强度、高韧性等特点. 常用的内衬材料有铝 和塑料2种. （2）纤维缠绕增强复合材料层的主要作用是保证气瓶在受力的情况下，具有足够的强度、刚度和稳定性.  (3)复合材料气瓶的纤维增强层主要的作用是承受压力，所以纤维层对复合材料的力学性能有很大的影响. 在制造复合材料气瓶时纤维增强层主要考虑的因素有气瓶的缠绕张力、铺层顺序、缠绕角度、缠绕厚度、纤维缠绕的线型等.(4)玻璃纤维均采用

15、对称的方式缠绕，缠绕的角度分为±75°、±60°、±55°、±45°，实验结果表明，当缠绕角度为±55°时，爆破的压力最大，为10.2 MPa. 目前基本的纤维缠绕线型有：环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕3种. 环向缠绕是沿容器圆周方向进行缠绕，只能在筒身段进行，纤维缠绕的角度通常在85°90°之间，缠绕工艺简单. 纵向缠绕的纤维轨迹是一条单圆平面封闭曲线，缠绕角度较小，多用于粗短容器.任务四：内胆的作用及类型。3.3任务五：气瓶的制备过程

16、。3.4金属旋压成型技术旋压技术，也叫金属旋压成形技术，通过旋转使之受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形不等同塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压和普通旋压，它是两者的结合；强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术，是一种比较老的成熟的方法和工艺，也叫滚压法。基本原理金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。旋

17、压机的原理与结构类似于金属切削车床。在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下，对坯料表面实施逐点连续塑性变形。技术工艺旋压成型有普通旋压和强力旋压成型两种。不改变坯料厚度，只改变坯料形状的旋压叫普通旋压成型；即改变坯料厚度,又改变坯料形状的旋压叫强力旋压成型。强力旋压成型所需要的旋压力较大,旋压机的结构一般也较复杂。强力旋压成型又依旋轮移动的方向与金属流动的方向，分为正旋和反旋。旋轮移动的方向与金属流动的方向相同，叫正旋；反之，称为反旋。同一种材料，反旋成型所需的旋压力较大。采用哪种旋压方式成型,要依据零件的形状和工艺要求确定。旋压机的选型由旋压工艺及多种成型工艺条件要求确定。旋压机分强力旋压机和普通旋压机二大类型。强力旋压机又分双旋轮和三旋轮。还有用于特殊零件旋压的旋压机，如热旋压机、钢球旋压机等。旋压带轮一般有三种基本形式：折叠式带轮、劈开式带轮和滚压式多V型带轮(也称多楔带轮) 。旋压带轮与铸铁皮带轮相比的优点是采用旋压工艺制成的(无屑加工)，结构轻、省材料，因而转