一种PCCP管成型用预应力钢丝均匀缠绕装置及控制方法与流程

本发明涉及pccp管成型，具体而言，是一种pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕装置及控制方法。

背景技术：

1、pccp管（预应力钢筒混凝土管）是一种广泛应用于输水、供水工程以及大型管道输送领域的管材，其成型过程中通常需要在管芯外表面缠绕预应力钢丝，以使管体获得所需的预应力增强效果。目前，pccp管生产过程中通常采用缠绕设备带动管芯旋转，并配合钢丝放线机构沿管芯轴向移动，使预应力钢丝按照设定路径连续缠绕于管芯表面。现有缠绕设备一般包括管芯旋转机构、钢丝放线机构以及张力控制结构，通过控制管芯旋转速度与钢丝输送速度之间的匹配关系，实现预应力钢丝的连续缠绕。

2、然而，在实际缠绕加工过程中，由于pccp管芯表面状态、钢丝输送过程中的受力变化以及设备运行误差等因素影响，预应力钢丝在缠绕过程中可能出现局部张力变化以及排列间距波动的情况，使缠绕后的钢丝分布状态与预设缠绕参数之间存在一定偏差。因此，如何提高预应力钢丝缠绕过程中的状态稳定性，使钢丝能够按照预定排列关系完成均匀缠绕，成为本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕装置及控制方法，解决现有预应力钢丝缠绕过程中因钢丝受力变化以及排列状态波动导致缠绕一致性受到影响的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法，其包括以下步骤，

5、s1、将pccp管芯固定在主机卡盘上，使预应力钢丝经放线小车上的张力控制机构和导向机构引出，并将所述预应力钢丝固定在所述pccp管芯的起始端；

6、s2、控制所述张力控制机构施加反向拉力，直至获取到的拉力数值达到设定的基础缠绕张力，随后保持当前制动力矩，使所述预应力钢丝在所述pccp管芯与所述放线小车之间紧绷；

7、s3、驱动所述主机卡盘带动所述pccp管芯加速旋转，同时驱动所述放线小车沿平行于所述pccp管芯的轨道行驶；

8、s4、在所述pccp管芯旋转过程中，持续采集所述预应力钢丝的拉力数据和排列间距数据，根据所述拉力数据动态调整所述张力控制机构的制动力矩，并根据所述排列间距数据调整所述导向机构在所述放线小车上的相对位置；

9、s5、在所述放线小车行驶至所述pccp管芯末端后，降低所述主机卡盘和所述放线小车的速度，夹持并切断预应力钢丝。

10、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：在所述s1中，在所述预应力钢丝经所述张力控制机构引出前，控制所述预应力钢丝穿过校直机构进行压平处理从而消除内应力。

11、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：在所述s2中，控制所述张力控制机构施加反向拉力，包括：

12、通过传感器获取所述预应力钢丝对所述导向机构的挤压力，并将所述挤压力转换为拉力数值；

13、控制驱动机构反向牵引所述预应力钢丝，在所述拉力数值达到所述基础缠绕张力后，控制所述驱动机构停止反向牵引并输出锁定力矩。

14、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：在所述s3中，采用电子齿轮控制逻辑同步所述pccp管芯的旋转角度与所述放线小车的行走距离；

15、所述pccp管芯每旋转一周，控制所述放线小车向前移动一段目标距离，所述目标距离等于所述预应力钢丝的直径与预设缝隙宽度之和。

16、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：在所述s4中，针对所述pccp管芯表面不平整引发的受力变化，根据所述拉力数据动态调整所述张力控制机构的制动力矩进行补偿，具体包括：

17、若所述拉力数据大于所述基础缠绕张力，则控制所述张力控制机构降低制动力矩，主动释放部分所述预应力钢丝缓解拉力；

18、若所述拉力数据小于所述基础缠绕张力，则控制所述张力控制机构增大制动力矩，向回施加阻力维持缠绕张力恒定。

19、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：在所述s4中，通过测距传感器持续测量当前正在引出的预应力钢丝与已缠绕的上一圈预应力钢丝边缘之间的实际物理距离，并将其作为所述排列间距数据。

20、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：根据所述排列间距数据调整所述导向机构在所述放线小车上的相对位置，包括：

21、若所述实际物理距离持续缩小且低于预设的安全间距，在保持所述放线小车当前宏观行驶速度不变的前提下，控制位移驱动机构启动。

22、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：所述位移驱动机构启动后，驱动所述导向机构在所述放线小车上独立向前移动，强制拉开微观的缠绕间距；

23、若所述实际物理距离恢复至所述安全间距，则控制所述位移驱动机构带动所述导向机构退回初始位置。

24、作为本发明所述pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕控制方法的一种优选方案，其中：在所述s5中，在所述主机卡盘和所述放线小车减速直至停止的过程中，持续根据所述拉力数据控制所述张力控制机构进行制动力矩的动态调节；

25、在所述pccp管芯完全停止旋转后，控制所述张力控制机构锁定当前制动力矩，控制夹持机构夹紧所述预应力钢丝。

26、本发明还提供了一种pccp管成型用预应力钢丝均匀缠绕装置用于执行上述方法，包括：管芯旋转组件，包括主机卡盘、回转驱动机构以及驱动电机，所述主机卡盘与pccp管芯连接，所述驱动电机通过所述回转驱动机构驱动所述主机卡盘带动所述pccp管芯旋转；

27、移动放线组件，包括设置于所述pccp管芯一侧的移动轨道以及沿所述移动轨道移动的放线小车，所述放线小车配置有钢丝输出通道，输出预应力钢丝并随所述pccp管芯的旋转沿轴向移动；

28、还包括钢丝调节组件以及间距调节组件；所述钢丝调节组件设置于所述放线小车上，包括用于调节所述预应力钢丝缠绕张力的张力控制机构，以及用于引导所述预应力钢丝缠绕至所述pccp管芯表面的导向机构；所述间距调节组件包括与所述导向机构连接的位移驱动机构，用于驱动所述导向机构在所述放线小车上产生独立位移。

29、本发明有益效果为：通过对预应力钢丝缠绕过程中的拉力状态和排列间距进行实时检测，并根据检测结果调整张力控制机构的制动力矩以及导向机构的位置，使预应力钢丝在缠绕过程中的受力状态和排列状态能够根据实际运行情况进行调整；同时，通过在放线小车内部设置独立调节的导向机构，使钢丝输出位置能够进行局部补偿，降低因管芯状态变化导致的排列偏差。通过上述方式，提高了预应力钢丝缠绕过程的稳定性，使预应力钢丝能够按照预设排列关系完成缠绕。