复合材料锥形电杆的加工方法及其加工系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复合材料锥形电杆的加工方法和加工系统，首先是将电杆模芯及必备的工装部件架设于四轴缠绕系统中，在电杆模芯的表面缠绕带有一定比例和配方的内层胶和外层胶的玻璃纤维，缠绕完成后连同电杆模芯一起移入电热固化炉内进行固化定型，定型后将固化后的复合材料锥形电杆产品连同电杆模芯一起移入切割脱模机内，将复合材料电杆从电杆模芯上切割去头并脱离下来即可。本发明专利技术制作加工的复合材料锥形电杆具有低碳环保，质量轻（易运输、易安装），高强度，寿命长，耐候性、耐腐蚀性、绝缘性能好，抵御自然灾害能力强等优点；在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的钢筋混凝土杆电杆和钢管塔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锥形电杆加工领域，具体是一种新型复合材料锥形电杆的加工方法及其加工系统。
技术介绍
传统的电杆普遍存在笨重、易腐烂、锈蚀或开裂、寿命不长的缺点，施工运输和运行维护困难，容易出现各种安全隐患，随着新材料技术及其制备工艺的发展，复合材料得到了快速发展，复合材料电杆具有质量轻、耐腐蚀、强度高、寿命更长等优点，维护成本低且能够承受极端的气候条件，在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的木杆、钢筋混凝土杆和铁塔。目前复合材料电杆在输电杆塔中已经得到应用，然而复合材料锥形电杆加工工艺还存在许多关键的问题仍未解决，或造成生产成本较高，或导致生产的锥形电杆强度、刚度性能不够。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种新型复合材料锥形电杆的加工方法及其加工系统，其加工制作的复合材料锥形电杆强度高，使用寿命长。本专利技术的技术方案为：新型复合材料锥形电杆的加工方法，具体包括有以下步骤：(1)、配制内层胶和外层胶：原料包括有多元醇体系的A料和异氰酸酯体系的B料，见公式(1)将A料和B料在20—25℃下混合反应10-20分钟，得到内层胶；见公式(2)将A料和B料在20—25℃下混合反应20-30分钟，得到外层胶；R-OH+Ar-NCO＝Ar-NH-COOR-R(1)；R-OH+R’-NCO＝R’-NH-COOR-R(2)；(2)、缠绕塑型，即采用缠绕系统将浸好内层胶或外层胶的玻璃纤维缠绕于电杆模芯上，具体步骤为：首先将锥形的电杆模芯的大头端与驱动转动的床头箱连接，小头端架设于尾端定位座上，缠绕小车上设置有相对于电杆模芯的丝嘴，缠绕小车内部纱架上的多团玻璃纤维引出后经过浸胶系统并通过伸缩管从丝嘴中吐出形成纱片；然后向编程控制器中输入产品所需的缠绕工艺参数，启动缠绕系统，电杆模芯在床头箱的带动下转动，同时缠绕小车沿导轨做往返直线运动，使丝嘴吐出的纱片在电杆模芯的两端之间做往复缠绕，在缠绕小车做往复运动的同时，伸缩管同时进行伸缩运动，保证丝嘴与电杆模芯在缠绕小车运动的过程中，两者之间的距离恒定；其中，上述的内层胶或外层胶与玻璃纤维的重量比为25-35％：65-75％，浸渍有内层胶的玻璃纤维缠绕得到的内层壁厚度为10-15mm，浸渍有外层胶的玻璃纤维缠绕得到的外层壁厚度为2-3mm；(3)、热固化成型：将表面缠绕有复合材料的电杆模芯吊入固化炉内的旋转支架上，启动固化炉，旋转支架带动电杆模芯转动，同时热风进入固化炉内对复合材料进行固化，从而锥形电杆热固化形成，其中，固化时间为2小时，固化温度为145-155℃；(4)、切割和脱模：将表面固化有复合材料电杆的模芯放入切割脱模机内，且大头端与驱动转动的床头箱连接，小头端架设于尾端支撑单元上，同时将头端切割锯相对电杆模芯首端的切割处，尾端切割锯相对电杆模芯尾端的切割处，启动切割脱模机，床头箱带动电杆模芯转动，同时推动头端切割锯和尾端切割锯，将切割锯逐渐切入管体，直至完全切断，将头端切割锯和尾端切割锯退回原位，然后将伸缩月牙卡板移至并卡置于电杆模芯大头端切割处电杆截面，顶出缸抵住伸缩月牙卡板的月牙卡板体并向电杆模芯的小头端方向用力，伸缩月牙卡板在顶出缸的作用向电杆模芯的小头端移动，同时带动复合材料锥形电杆向电杆模芯的小头端移动，从而与电杆模芯分离，复合材料锥形电杆和电杆模芯分离后，安装于脱模小车上的伸缩月牙卡板在脱模小车的牵引下，继续推动复合材料锥形电杆向电杆模芯的小头端移动直至与电杆模芯完全分离，最后人工将复合材料锥形电杆搬离即可。所述的玻璃纤维的杨氏模量≥81GPa；原始纤维抗拉强度≥3750MPa；浸胶纱强度≥2495.7MPa；浸胶纱模量≥85.3GPa；层间剪切强度≥49.8MPa。所述的步骤(2)中，纱片螺旋缠绕一周后，玻璃纤维相对电杆模芯母线的角度为ɑ，ɑ采用公式(3)计算得到：α=arctg||11+ctg2β||×VCVr---(3),]]>其中，β是电杆模芯的锥度角，VC是缠绕小车往复移动的速度，Vr是伸缩管做伸缩运动的径向速度。所述的固化炉内的热风的换风次数大于或等于7次/分钟，空载升温速率大于或等于2℃/min。所述的电杆模芯在缠绕纱片之前，在电杆模芯的表面包裹脱膜层，在切割脱模后，脱膜层贴附于复合材料锥形电杆的内表面。新型复合材料锥形电杆的加工系统，包括有顺次设置的缠绕系统、固化炉和切割脱模机；所述的缠绕系统包括有模芯驱动定位单元以及缠绕加工单元；模芯驱动定位单元包括有连接于电杆模芯的一端且用于驱动电杆模芯转动的床头箱，连接于电杆模芯的另一端用于定位电杆模芯尾端的尾端定位座；所述的缠绕加工单元包括有水平轨道、滑动设置于水平轨道上的缠绕小车、设置于缠绕小车内部的纱架和浸胶系统、伸出到缠绕小车外部且与浸胶系统连接的伸缩管、连接于伸缩管外端上的丝嘴、以及控制机柜，所述的丝嘴相对于电杆模芯的外壁，所述的水平轨道与电杆模芯的中心轴平行，所述的缠绕小车的驱动机构、伸缩管的驱动机构和床头箱均与控制机柜连接；所述的固化炉包括有炉体、连接于炉体顶部的炉盖、设置于炉体内的旋转支架、设置于炉体外壁上的热风总成、设置于炉体上的新风进出口、设置于炉体内壁上的热风出口和回风进口、以及控制柜，所述的热风总成、旋转支架的驱动机构均与控制柜连接，所述的新风进出口通过进风管道与热风总成的输入端连接，所述的热风出口通过热风输送管道与热风总成的输出端连接，所述的回风进口通过回风管道与热风总成的输入端连接，所述的新风进出口与进风管道的连接处设置有三通阀，三通阀的一进口端与新风进出口连接，两个出口端分别与炉体内部、进风管道的输入端连接；所述的切割脱模机包括有机架，设置于机架前端上的床头箱，设置于机架后端上的尾端支撑单元，设置于机架上的轨道，滑动设置于轨道上的头端切割锯、尾端切割锯、伸缩月牙卡板和顶出缸；所述的顶出缸的顶出头相对于伸缩月牙卡板。所述的切割脱模机还包括有设置于机架下方且伸入到机架内的支模小车；支模小车包括有可升降的车体，车体的底部装有万向轮，顶端设置有V形支撑座。所述的切割脱模机的轨道上滑动设置有脱模小车，所述的伸缩月牙卡板为两个，每个伸缩月牙卡板包括有与脱模小车上的伸缩驱动气缸连接的伸缩杆、以及连接于伸缩杆内端的月牙卡板体，且两个月牙卡板体的内端面相对且均为圆弧卡面。所述的切割脱模机还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型复合材料锥形电杆的加工方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：(1)、配制内层胶和外层胶：原料包括有多元醇体系的A料和异氰酸酯体系的B料，见公式(1)将A料和B料在20—25℃下混合反应10‑20分钟，得到内层胶；见公式(2)将A料和B料在20—25℃下混合反应20‑30分钟，得到外层胶；R‑OH+Ar‑NCO＝Ar‑NH‑COOR‑R   (1)；R‑OH+R’‑NCO＝R’‑NH‑COOR‑R   (2)；(2)、缠绕塑型，即采用缠绕系统将浸好内层胶或外层胶的玻璃纤维缠绕于电杆模芯上，具体步骤为：首先将锥形的电杆模芯的大头端与驱动转动的床头箱连接，小头端架设于尾端定位座上，缠绕小车上设置有相对于电杆模芯的丝嘴，缠绕小车内部纱架上的多团玻璃纤维引出后经过浸胶系统并通过伸缩管从丝嘴中吐出形成纱片；然后向编程控制器中输入产品所需的缠绕工艺参数，启动缠绕系统，电杆模芯在床头箱的带动下转动，同时缠绕小车沿导轨做往返直线运动，使丝嘴吐出的纱片在电杆模芯的两端之间做往复缠绕，在缠绕小车做往复运动的同时，伸缩管同时进行伸缩运动，保证丝嘴与电杆模芯在缠绕小车运动的过程中，两者之间的距离恒定；其中，上述的内层胶或外层胶与玻璃纤维的重量比为25‑35％：65‑75％，浸渍有内层胶的玻璃纤维缠绕得到的内层壁厚度为10‑15mm，浸渍有外层胶的玻璃纤维缠绕得到的外层壁厚度为2‑3mm；(3)、热固化成型：将表面缠绕有复合材料的电杆模芯吊入固化炉内的旋转支架上，启动固化炉，旋转支架带动电杆模芯转动，同时热风进入固化炉内对复合材料进行固化，从而锥形电杆热固化形成，其中，固化时间为2小时，固化温度为145‑155℃；(4)、切割和脱模：将表面固化有复合材料电杆的模芯放入切割脱模机内，且大头端与驱动转动的床头箱连接，小头端架设于尾端支撑单元上，同时将头端切割锯相对电杆模芯首端的切割处，尾端切割锯相对电杆模芯尾端的切割处，启动切割脱模机，床头箱带动电杆模芯转动，同时推动头端切割锯和尾端切割锯，将切割锯逐渐切入管体，直至完全切断，将头端切割锯和尾端切割锯退回原位，然后将伸缩月牙卡板移至并卡置于电杆模芯大头端切割处电杆截面，顶出缸抵住伸缩月牙卡板的月牙卡板体并向电杆模芯的小头端方向用力，伸缩月牙卡板在顶出缸的作用向电杆模芯的小头端移动，同时带动复合材料锥形电杆向电杆模芯的小头端移动，从而与电杆模芯分离，复合材料锥形电杆和电杆模芯分离后，安装于脱模小车上的伸缩月牙卡板在脱模小车的牵引下，继续推动复合材料锥形电杆向电杆模芯的小头端移动直至与电杆模芯完全分离，最后人工将复合材料锥形电杆搬离即可。...

【技术特征摘要】
1.新型复合材料锥形电杆的加工方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
(1)、配制内层胶和外层胶：
原料包括有多元醇体系的A料和异氰酸酯体系的B料，见公式(1)将A料
和B料在20—25℃下混合反应10-20分钟，得到内层胶；见公式(2)将A料和
B料在20—25℃下混合反应20-30分钟，得到外层胶；
R-OH+Ar-NCO＝Ar-NH-COOR-R(1)；
R-OH+R’-NCO＝R’-NH-COOR-R(2)；
(2)、缠绕塑型，即采用缠绕系统将浸好内层胶或外层胶的玻璃纤维缠绕
于电杆模芯上，具体步骤为：
首先将锥形的电杆模芯的大头端与驱动转动的床头箱连接，小头端架设于
尾端定位座上，缠绕小车上设置有相对于电杆模芯的丝嘴，缠绕小车内部纱架
上的多团玻璃纤维引出后经过浸胶系统并通过伸缩管从丝嘴中吐出形成纱片；
然后向编程控制器中输入产品所需的缠绕工艺参数，启动缠绕系统，电杆模芯
在床头箱的带动下转动，同时缠绕小车沿导轨做往返直线运动，使丝嘴吐出的
纱片在电杆模芯的两端之间做往复缠绕，在缠绕小车做往复运动的同时，伸缩
管同时进行伸缩运动，保证丝嘴与电杆模芯在缠绕小车运动的过程中，两者之
间的距离恒定；其中，上述的内层胶或外层胶与玻璃纤维的重量比为25-35％：
65-75％，浸渍有内层胶的玻璃纤维缠绕得到的内层壁厚度为10-15mm，浸渍有外
层胶的玻璃纤维缠绕得到的外层壁厚度为2-3mm；
(3)、热固化成型：
将表面缠绕有复合材料的电杆模芯吊入固化炉内的旋转支架上，启动固化
炉，旋转支架带动电杆模芯转动，同时热风进入固化炉内对复合材料进行固化，
从而锥形电杆热固化形成，其中，固化时间为2小时，固化温度为145-155℃；
(4)、切割和脱模：
将表面固化有复合材料电杆的模芯放入切割脱模机内，且大头端与驱动转
动的床头箱连接，小头端架设于尾端支撑单元上，同时将头端切割锯相对电杆
模芯首端的切割处，尾端切割锯相对电杆模芯尾端的切割处，启动切割脱模机，

\t床头箱带动电杆模芯转动，同时推动头端切割锯和尾端切割锯，将切割锯逐渐
切入管体，直至完全切断，将头端切割锯和尾端切割锯退回原位，然后将伸缩
月牙卡板移至并卡置于电杆模芯大头端切割处电杆截面，顶出缸抵住伸缩月牙
卡板的月牙卡板体并向电杆模芯的小头端方向用力，伸缩月牙卡板在顶出缸的
作用向电杆模芯的小头端移动，同时带动复合材料锥形电杆向电杆模芯的小头
端移动，从而与电杆模芯分离，复合材料锥形电杆和电杆模芯分离后，安装于
脱模小车上的伸缩月牙卡板在脱模小车的牵引下，继续推动复合材料锥形电杆
向电杆模芯的小头端移动直至与电杆模芯完全分离，最后人工将复合材料锥形
电杆搬离即可。
2.根据权利要求1所述的新型复合材料锥形电杆的加工方法，其特征在于：
所述的玻璃纤维的杨氏模量≥81GPa；原始纤维抗拉强度≥3750MPa；浸胶纱强
度≥2495.7MPa；浸胶纱模量≥85.3GPa；层间剪切强度≥49.8MPa。
3.根据权利要求1所述的新型复合材料锥形电杆的加工方法，其特征在于：
所述的步骤(2)中，纱片螺旋缠绕一周后，玻璃纤维相对电杆模芯母线的角度
为ɑ，ɑ采用公式(3)计算得到：
α=arctg|...

【专利技术属性】
技术研发人员：董翘男，
申请(专利权)人：安徽汇科恒远复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34