本發(fā)明涉及一種多葉復(fù)合材料螺旋槳的成型方法。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外船舶所裝備的螺旋槳大多數(shù)金屬材料制造的，但金屬振動(dòng)強(qiáng)烈，制造噪聲大，空泡腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，且對(duì)復(fù)雜尺寸的螺旋槳來(lái)說(shuō)加工難度較大、加工成本較高。復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和高比剛度等特點(diǎn)，使得螺旋槳在保證其強(qiáng)度和剛度的前提下可以大大減輕螺旋槳的重量，顯著提高燃料的使用率。

現(xiàn)有的復(fù)合材料螺旋槳大多由復(fù)合材料槳葉與金屬槳轂組成，常用的連接形式是：在葉片根部設(shè)計(jì)凸起，在槳轂上設(shè)計(jì)溝槽，兩者進(jìn)行匹配安裝。同時(shí)通過(guò)膠粘接或銷釘或螺栓連接的方式進(jìn)行定位固定和傳遞載荷；該缺點(diǎn)主要有：一、緊配合的復(fù)合材料葉片和金屬槳轂之間由于熱膨脹系數(shù)不同會(huì)在使用的時(shí)候產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致使用壽命降低；二、金屬銷釘和葉片之間的不斷摩擦?xí)鸬膹?fù)合材料磨損，進(jìn)一步使復(fù)合材料槳葉和金屬槳轂之間產(chǎn)生縫隙，導(dǎo)致螺旋槳軸系振動(dòng)，在槳葉根部發(fā)生疲勞破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決金屬槳轂和復(fù)合材料槳葉組成的螺旋槳在使用過(guò)程中由于熱膨脹系數(shù)不一致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，和兩者不斷磨損導(dǎo)致螺旋槳軸系振動(dòng)，槳葉根部強(qiáng)度不夠易發(fā)生疲勞破壞的問(wèn)題，提供了一種多葉復(fù)合材料螺旋槳成型方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種多葉復(fù)合材料螺旋槳成型方法。該方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

a、設(shè)計(jì)槳轂第一次成型模具：模具底座邊長(zhǎng)凸出一定厚度；

b、槳轂第一次成型：將纖維布纏繞在槳轂?zāi)＞呱?，纏繞厚度與底座突出厚度相同，然后進(jìn)膠固化成型；

c、首先按槳葉的形狀大小和厚度尺寸裁剪預(yù)浸料，然后按槳葉形狀裁剪多層纖維布，該纖維布同時(shí)按葉根端部形狀延長(zhǎng)一定長(zhǎng)度；

d、制作槳葉：在槳葉模具中沿厚度方向鋪放纖維，其中每?jī)蓪宇A(yù)浸料中間夾1層纖維布，將延伸的纖維布放置到槳葉模具的引出槽中，之后進(jìn)行成型；

e、在步驟b制作的槳轂上均勻開(kāi)與葉片個(gè)數(shù)相同并與葉片根部結(jié)構(gòu)相匹配的定位槽；

f、將步驟d制備的槳葉放置到步驟e制作的槳轂定位槽中，槳葉中引出的纖維布鋪放在槳轂內(nèi)壁，然后安裝槳葉定位工裝：先放置下定位工裝，將槳葉放置到下定位工裝的卡槽中，然后再放置上定位工裝；

g、在步驟b制作的槳轂內(nèi)壁刷上樹(shù)脂，將每片槳葉中引出的纖維布依次分左右方向鋪放在槳轂內(nèi)壁，形成整圈鋪層，然后再繼續(xù)鋪放纖維布直到要求的厚度；

h、進(jìn)行槳轂的第二次成型；

i、脫模，拆除定位工裝，即得到復(fù)合材料螺旋槳的毛料，去除毛邊、加工倒角即得到復(fù)合材料螺旋槳。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：一、保證槳葉在槳轂上的精確定位安裝；二、槳葉與槳轂全是復(fù)合材料，避免了復(fù)合材料槳葉與金屬槳轂之間的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生；三、槳轂的兩次成型相比于一次整體成型，有利于槳轂在成型過(guò)程中的應(yīng)力釋放；四、槳葉與槳轂之間是連續(xù)纖維連接，并且該纖維與槳轂之間是整體成型，能夠使槳轂與槳葉之間連接更加牢固，同時(shí)保證了槳葉根部的強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1是槳轂第一次成型的模具圖；

圖2槳葉成型中引出纖維圖；

圖3是槳葉下定位工裝圖；

圖4是槳葉裝配到下定位工裝圖；

圖5是槳葉上定位工裝圖；

圖中，1.槳轂?zāi)＞叩鬃呴L(zhǎng)，2.槳葉引出的纖維布，3.下定位工裝，4.卡槽，5.已成型的槳葉，6.第一次成型槳轂，7.上定位工裝。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的成型方法:

a、設(shè)計(jì)槳轂第一次成型模具，如圖1：模具底座邊長(zhǎng)（1）突出一定厚度；

b、槳轂第一次成型：將纖維布纏繞在槳轂?zāi)＞呱?，纏繞厚度與底座突出厚度相同，然后進(jìn)膠固化成型；

c、首先按槳葉的形狀大小和厚度尺寸裁剪預(yù)浸料，然后按槳葉形狀裁剪多層纖維布，如圖2，該纖維布同時(shí)按葉根端部形狀延長(zhǎng)一定長(zhǎng)度（2）；

d、制作槳葉：在槳葉模具中沿厚度方向鋪放纖維，其中每?jī)蓪宇A(yù)浸料中間夾1層纖維布，將延伸的纖維布放置到槳葉模具的引出槽中，之后進(jìn)行成型；

e、在步驟b制作的槳轂上均勻開(kāi)與葉片個(gè)數(shù)相同并與葉片根部結(jié)構(gòu)相匹配的定位槽；

f、將步驟d制備的槳葉放置到步驟e制作的槳轂定位槽中，槳葉中引出的纖維布鋪放在槳轂內(nèi)壁，然后安裝槳葉定位工裝，如圖3和4：先放置下定位工裝（3），將槳葉放置到下定位工裝的卡槽中（4），得到的效果如圖4；然后再放置上定位工裝（5）；

g、在步驟b制作的槳轂內(nèi)壁刷上樹(shù)脂，將每片槳葉中引出的纖維布依次分左右方向鋪放在槳轂內(nèi)壁，形成整圈鋪層，然后再繼續(xù)鋪放纖維布直到要求的厚度；

h、進(jìn)行槳轂的第二次成型；

i、脫模，拆除定位工裝，即得到復(fù)合材料螺旋槳的毛料，去除毛邊、加工倒角即得到復(fù)合材料螺旋槳。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多葉復(fù)合材料螺旋槳的成型方法，包括步驟：a、設(shè)計(jì)槳轂?zāi)＞撸籦、制作部分厚度的復(fù)合材料槳轂；c、裁剪預(yù)浸料和纖維布；d、制作槳葉；e、在已成型的槳轂上加工定位槽；f、安裝槳葉，安放定位工裝；g、鋪放槳轂剩余厚度部分的纖維；h、槳轂二次成型。本發(fā)明既可以保證槳葉在槳轂上的精確定位安裝，減小螺旋槳的熱應(yīng)力；又能夠保證槳葉與槳轂之間纖維的連續(xù)性，保證葉根的強(qiáng)度，增加復(fù)合材料的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：朱錫;王靜南;李永清;黃坤;秦慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢海威船舶與海洋工程科技有限公司;中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.11.11
技術(shù)公布日：2017.07.21