新型復(fù)合材料錐形電桿的加工方法及其加工系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及錐形電桿加工領(lǐng)域，具體是一種新型復(fù)合材料錐形電桿的加工方法及 其加工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的電桿普遍存在笨重、易腐爛、銹蝕或開裂、壽命不長(zhǎng)的缺點(diǎn)，施工運(yùn)輸和運(yùn) 行維護(hù)困難，容易出現(xiàn)各種安全隱患，隨著新材料技術(shù)及其制備工藝的發(fā)展，復(fù)合材料得到 了快速發(fā)展，復(fù)合材料電桿具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高、壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，維護(hù)成本低且能 夠承受極端的氣候條件，在輸配電線路、通訊線路、通訊塔等工程中可以很好地取代傳統(tǒng)的 木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔。目前復(fù)合材料電桿在輸電桿塔中已經(jīng)得到應(yīng)用，然而復(fù)合材料 錐形電桿加工工藝還存在許多關(guān)鍵的問題仍未解決，或造成生產(chǎn)成本較高，或?qū)е律a(chǎn)的 錐形電桿強(qiáng)度、剛度性能不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型復(fù)合材料錐形電桿的加工方法及其加 工系統(tǒng)，其加工制作的復(fù)合材料錐形電桿強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] 新型復(fù)合材料錐形電桿的加工方法，具體包括有以下步驟：
[0006] (1)、配制內(nèi)層膠和外層膠：
[0007] 原料包括有多元醇體系的A料和異氰酸酯體系的B料，見公式（1)將A料和B料 在20-25°C下混合反應(yīng)10-20分鐘，得到內(nèi)層膠；見公式⑵將A料和B料在20-25°C下 混合反應(yīng)20-30分鐘，得到外層膠；
[0008] R-OH+Ar-NC0 = Ar-NH-COOR-R (1)；
[0009] R-OH+R' -NCO = R' -NH-COOR-R (2)；
[0010] (2)、纏繞塑型，即采用纏繞系統(tǒng)將浸好內(nèi)層膠或外層膠的玻璃纖維纏繞于電桿模 芯上，具體步驟為：
[0011] 首先將錐形的電桿模芯的大頭端與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的床頭箱連接，小頭端架設(shè)于尾端定 位座上，纏繞小車上設(shè)置有相對(duì)于電桿模芯的絲嘴，纏繞小車內(nèi)部紗架上的多團(tuán)玻璃纖維 引出后經(jīng)過浸膠系統(tǒng)并通過伸縮管從絲嘴中吐出形成紗片；然后向編程控制器中輸入產(chǎn)品 所需的纏繞工藝參數(shù)，啟動(dòng)纏繞系統(tǒng)，電桿模芯在床頭箱的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)纏繞小車沿導(dǎo) 軌做往返直線運(yùn)動(dòng)，使絲嘴吐出的紗片在電桿模芯的兩端之間做往復(fù)纏繞，在纏繞小車做 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，伸縮管同時(shí)進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，保證絲嘴與電桿模芯在纏繞小車運(yùn)動(dòng)的過程 中，兩者之間的距離恒定；其中，上述的內(nèi)層膠或外層膠與玻璃纖維的重量比為25-35% : 65-75%，浸漬有內(nèi)層膠的玻璃纖維纏繞得到的內(nèi)層壁厚度為10-15mm，浸漬有外層膠的玻 璃纖維纏繞得到的外層壁厚度為2-3mm ;
[0012] (3)、熱固化成型：
[0013] 將表面纏繞有復(fù)合材料的電桿模芯吊入固化爐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)支架上，啟動(dòng)固化爐，旋 轉(zhuǎn)支架帶動(dòng)電桿模芯轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)熱風(fēng)進(jìn)入固化爐內(nèi)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行固化，從而錐形電桿熱 固化形成，其中，固化時(shí)間為2小時(shí)，固化溫度為145-155Γ ;
[0014] (4)、切割和脫模：
[0015] 將表面固化有復(fù)合材料電桿的模芯放入切割脫模機(jī)內(nèi)，且大頭端與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的床 頭箱連接，小頭端架設(shè)于尾端支撐單元上，同時(shí)將頭端切割鋸相對(duì)電桿模芯首端的切割處， 尾端切割鋸相對(duì)電桿模芯尾端的切割處，啟動(dòng)切割脫模機(jī)，床頭箱帶動(dòng)電桿模芯轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí) 推動(dòng)頭端切割鋸和尾端切割鋸，將切割鋸逐漸切入管體，直至完全切斷，將頭端切割鋸和尾 端切割鋸?fù)嘶卦?，然后將伸縮月牙卡板移至并卡置于電桿模芯大頭端切割處電桿截面， 頂出缸抵住伸縮月牙卡板的月牙卡板體并向電桿模芯的小頭端方向用力，伸縮月牙卡板在 頂出缸的作用向電桿模芯的小頭端移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)復(fù)合材料錐形電桿向電桿模芯的小頭端 移動(dòng)，從而與電桿模芯分離，復(fù)合材料錐形電桿和電桿模芯分離后，安裝于脫模小車上的伸 縮月牙卡板在脫模小車的牽引下，繼續(xù)推動(dòng)復(fù)合材料錐形電桿向電桿模芯的小頭端移動(dòng)直 至與電桿模芯完全分離，最后人工將復(fù)合材料錐形電桿搬離即可。
[0016] 所述的玻璃纖維的楊氏模量彡81GPa ;原始纖維抗拉強(qiáng)度彡3750MPa ;浸膠紗強(qiáng)度 彡2495. 7MPa ;浸膠紗模量彡85. 3GPa ;層間剪切強(qiáng)度彡49. 8MPa。
[0017] 所述的步驟（2)中，紗片螺旋纏繞一周后，玻璃纖維相對(duì)電桿模芯母線的角度為 α，α采用公式（3)計(jì)算得到：
[0019] 其中，β是電桿模芯的錐度角，％是纏繞小車往復(fù)移動(dòng)的速度，Vr是伸縮管做伸 縮運(yùn)動(dòng)的徑向速度。
[0020] 所述的固化爐內(nèi)的熱風(fēng)的換風(fēng)次數(shù)大于或等于7次/分鐘，空載升溫速率大于或 等于 2°C /min。
[0021] 所述的電桿模芯在纏繞紗片之前，在電桿模芯的表面包裹脫膜層，在切割脫模后， 脫膜層貼附于復(fù)合材料錐形電桿的內(nèi)表面。
[0022] 新型復(fù)合材料錐形電桿的加工系統(tǒng)，包括有順次設(shè)置的纏繞系統(tǒng)、固化爐和切割 脫模機(jī)；
[0023] 所述的纏繞系統(tǒng)包括有模芯驅(qū)動(dòng)定位單元以及纏繞加工單元；模芯驅(qū)動(dòng)定位單元 包括有連接于電桿模芯的一端且用于驅(qū)動(dòng)電桿模芯轉(zhuǎn)動(dòng)的床頭箱，連接于電桿模芯的另一 端用于定位電桿模芯尾端的尾端定位座；所述的纏繞加工單元包括有水平軌道、滑動(dòng)設(shè)置 于水平軌道上的纏繞小車、設(shè)置于纏繞小車內(nèi)部的紗架和浸膠系統(tǒng)、伸出到纏繞小車外部 且與浸膠系統(tǒng)連接的伸縮管、連接于伸縮管外端上的絲嘴、以及控制機(jī)柜，所述的絲嘴相對(duì) 于電桿模芯的外壁，所述的水平軌道與電桿模芯的中心軸平行，所述的纏繞小車的驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)、伸縮管的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和床頭箱均與控制機(jī)柜連接；
[0024] 所述的固化爐包括有爐體、連接于爐體頂部的爐蓋、設(shè)置于爐體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)支架、設(shè) 置于爐體外壁上的熱風(fēng)總成、設(shè)置于爐體上的新風(fēng)進(jìn)出口、設(shè)置于爐體內(nèi)壁上的熱風(fēng)出口 和回風(fēng)進(jìn)口、以及控制柜，所述的熱風(fēng)總成、旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均與控制柜連接，所述的 新風(fēng)進(jìn)出口通過進(jìn)風(fēng)管道與熱風(fēng)總成的輸入端連接，所述的熱風(fēng)出口通過熱風(fēng)輸送管道與 熱風(fēng)總成的輸出端連接，所述的回風(fēng)進(jìn)口通過回風(fēng)管道與熱風(fēng)總成的輸入端連接，所述的 新風(fēng)進(jìn)出口與進(jìn)風(fēng)管道的連接處設(shè)置有三通閥，三通閥的一進(jìn)口端與新風(fēng)進(jìn)出口連接，兩 個(gè)出口端分別與爐體內(nèi)部、進(jìn)風(fēng)管道的輸入端連接；
[0025] 所述的切割脫模機(jī)包括有機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架前端上的床頭箱，設(shè)置于機(jī)架后端上 的尾端支撐單元，設(shè)置于機(jī)架上的軌道，滑動(dòng)設(shè)置于軌道上的頭端切割鋸、尾端切割鋸、伸 縮月牙卡板和頂出缸；所述的頂出缸的頂出頭相對(duì)于伸縮月牙卡板。
[0026] 所述的切割脫模機(jī)還包括有設(shè)置于機(jī)架下方且伸入到機(jī)架內(nèi)的支模小車；支模小 車包括有可升降的車體，車體的底部裝有萬向輪，頂端設(shè)置有V形支撐座。
[0027] 所述的切割脫模機(jī)的軌道上滑動(dòng)設(shè)置有脫模小車，所述的伸縮月牙卡板為兩個(gè)， 每個(gè)伸縮月牙卡板包括有與脫模小車上的伸縮驅(qū)動(dòng)氣缸連接的伸縮桿、以及連接于伸縮桿 內(nèi)端的月牙卡板體，且兩個(gè)月牙卡板體的內(nèi)端面相對(duì)且均為圓弧卡面。
[0028] 所述的切割脫模機(jī)還包括有輔助支撐單元，所述的輔助支撐單元包括有升降桿、 固定于機(jī)架上且與升降桿連接的支撐氣缸、以及連接于升降桿頂端用于支撐電桿模芯的支 撐滾輪架。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0030] (1)、本發(fā)明的內(nèi)層壁和外層壁分別采用不同配方的聚氨酯膠料，內(nèi)層膠的主要提 高復(fù)合材料錐形電桿的強(qiáng)度，外層膠主要提供復(fù)合材料電桿優(yōu)異的耐候性能（防紫外線） 和提高氧指數(shù)（阻燃），從而提高了整個(gè)復(fù)合材料錐形電桿的使用壽命；
[0031] (2)、纏繞系統(tǒng)通過模芯驅(qū)動(dòng)定位單元以及纏繞加工單元的準(zhǔn)確設(shè)置和配合，從而 確定纏繞角度和玻璃纖維組成紗片的纏繞寬度，從而保證了復(fù)合材料錐形電桿的強(qiáng)度和剛 度需求，且整體纏繞步驟簡(jiǎn)單快速，纏繞后的產(chǎn)品合格率高；
[0032] (3)、本發(fā)明選用的玻璃纖維和聚氨酯樹脂具有很好的界面，從而能夠提高各項(xiàng)力 學(xué)性能；同時(shí)該款玻璃纖維在成型工藝過程中，表現(xiàn)出更好的工藝性能，如低毛羽，良好的 浸潤性以及更優(yōu)異的外觀；
[0033] (4)、本發(fā)明的固化爐可對(duì)復(fù)合材料錐形電桿的粗坯進(jìn)行快速的固化，且固化均 勻，固化產(chǎn)品的合格率高，固化后產(chǎn)品的整體物理和化學(xué)性能顯著提高；
[0034] (5)、本發(fā)明的切割脫模機(jī)集合了切割和脫模于一體，且準(zhǔn)確控制切割深度和切割 位置，且切割后產(chǎn)品經(jīng)頂出缸頂出，脫離電