应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造装置及工艺制造方法及图纸

一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂及制造装置与工艺，该复合绝缘腕臂由高强度绝缘管材及包覆绝缘硅橡胶组成，高强度绝缘管材通过连续纤维拉挤、连续纤维缠绕与连续纤维编织网管同时进行并浸渍树脂胶料的三重组合工艺制成，再外包覆绝缘硅橡胶，能够满足拉伸强度，弯曲强度，扭转强度，振动疲劳等机械强度要求，其包覆硅橡胶材料后，又同时具备抗腐蚀，抗锈蚀，抗紫外线老化等等能力,而且这种复合腕臂重量仅为金属腕臂50%，实现了整体绝缘腕臂的轻量化,因接触网的整体轻化量提高，从而在经济上性价比更合理。特别是复合绝缘腕臂具有优异的电气绝缘性能，从而提高接触网整体绝缘水平。因整体接触网腕臂全绝缘化，大大提高了接触网的安全可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合绝缘腕臂，具体涉及一种铁路或地铁中接触网整体复合绝缘腕臂及制造装置与工艺。
技术介绍
由于我国铁路的走向有一多半都是在崇山峻岭的隧道中运行，地铁百分之九十在地下运行，隧道内阴暗、潮湿、通风效果差、洞内气流在车辆通过中不恒定，污秽严重等等，设备及网件长期在这样的环境下易发生锈蚀，绝缘子的耐污秽能力下降。兰新铁路大阪城盐湖区和风区自然环境及其恶劣，大风卷起的盐泥直接包覆在整个接触网上，而且持续数十天时间，春秋季节连续发生，绝缘子的污闪已经是经常性事故。因绝缘水平下降而导致的闪络跳闸事故时有发生，这些都是安全可靠供电的最大挑战。直接影响铁路系统的安全正点运行。提高接触网支持装置的绝缘水平，特别是将材质为金属腕臂改变为复合材料绝缘腕臂，实现从支柱绝缘子到金属腕臂全绝缘化。整体复合绝缘腕臂一直以来是广大铁路科技人员所关注的焦点和必须攻克的技术难点。由于复合绝缘材料的刚性（弹性模量）较金属材料差，影响整体接触网的稳定性；户外的耐老化性能问题，影响接触网的使用寿命。在铁路或地铁中，接触网是电气化铁路牵引供电的重要组成部分。接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础、供电辅助设施五大部分组成。而腕臂是接触网支持装置的重要组成部分之一。腕臂分为整体复合绝缘斜腕臂和整体复合绝缘平腕臂两种。腕臂的材质一般为金属钢管或高强度合金铝管。从接触网的支持装置看，无论是整体复合绝缘平腕臂还是整体复合绝缘斜腕臂，其金属腕臂的一端通过管箍与绝缘子连接，所以叫绝缘腕臂。另外一端通过定位管、定位器、斜拉线及腕臂支撑等金属组合结构件承载着给牵引机车供电的导线。铁路系统的供电电压25KV。地铁接触网的供电电压1500V。其绝缘子绝缘水平的选择也不尽相同。目前所选用的绝缘子有瓷、玻璃和复合绝缘子三种之一。每次电力机车通过，受电弓在高速平滑移动时，所产生的冲击力会传递到绝缘腕臂上来，无论是平绝缘腕臂还是斜绝缘腕臂，坚决不能因绝缘腕臂位移所产生的接触不良接触导致受电质量下降问题发生。传统的玻璃纤维增强环氧树脂拉挤电绝缘芯棒包覆硅橡胶材料做成的复合绝缘腕臂，因其内绝缘芯棒的增强纤维仅仅是纵向纤维，试验结果表明，拉伸强度很高而弯曲强度低，不能满足接触网腕臂的技术要求。传统的玻璃纤维增强环氧树脂缠绕管包覆硅橡胶做成的复合绝缘腕臂，因其内绝缘管都是有一定的缠绕角度，而且缠绕角度的变化从现阶段的技术水平很难实现78%的纤维是零角度这种技术要求。即使零角度缠绕也不能满足技术要求，因为在缠绕机上缠绕零角度的纤维张力无法实现技术要求。试验结果表明，一般的玻璃纤维增强环氧树脂缠绕管，其拉伸强度和弯曲强度都不能满足接触网腕臂技术要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂及制造装置与工艺，替代金属腕臂的硅橡胶复合绝缘腕臂，为将金属腕臂改为硅橡胶复合绝缘腕臂，实现接触网绝缘腕臂的全绝缘化的功能。首先我们采用纵向玻璃纤维丝和环向玻璃纤维丝与玻璃纤维编织网管同步浸渍树脂胶料，按照一定的辅层设计理论，通过连续纤维拉挤、连续纤维缠绕与连续纤维编织网管浸渍树脂胶料三重组合工艺生产制作高强度绝缘管材，其次将定尺的这种绝缘管材作为内绝缘，打磨到设定的粗糙度后用酒精清洗表面干净，再在其外涂抹偶联剂，待偶联剂干燥后，在设定的工艺下包覆一定厚度硅橡胶材料作为外绝缘护套。至此，复合绝缘腕臂制造完成。第三，在制作成的复合绝缘腕臂上，配套上的棒形柱式绝缘子。这样接触网整体复合绝缘腕臂制作完成，结合传统的复合材料拉挤工艺，缠绕工艺和编织工艺，创造性的把三者结合在一起，能够满足拉伸强度，弯曲强度，扭转强度，振动疲劳等机械强度要求，其包覆硅橡胶材料后，又同时具备抗腐蚀，抗锈蚀，抗紫外线老化等等能力。而且这种复合材料重量仅为金属腕臂50%，实现了整体绝缘腕臂的轻量化。因接触网的整体轻化量提高，从而在经济上性价比更合理。特别是复合绝缘腕臂具有优异的电气绝缘性能，从而提高接触网整体绝缘水平。因整体接触网腕臂全绝缘化，大大提高了接触网的安全可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂，该复合绝缘腕臂由高强度绝缘管材及包覆绝缘硅橡胶组成，高强度绝缘管材通过连续纤维拉挤、连续纤维缠绕与连续纤维编织网管同时进行并浸渍树脂胶料的三重组合工艺制成，高强度绝缘管材外包覆绝缘硅橡胶，所述的高强度绝缘管材内外壁由连续玻璃纤维顺时针缠绕和逆时针缠绕环向均匀分布，纵向玻璃纤维为三层，两个环向纤维缠绕层排布在三层纵向纤维的中间，最外层由连续纤维编织管包覆。所述的复合绝缘腕臂中绝缘管横截面为17mm，玻璃纤维层由管子内向外5.66mm为纤维顺时针缠绕，由管子外向内5.66mm为纤维逆时针缠绕；绝缘硅橡胶层横截面单边为3mm。所述的金属镀铬芯模一端固定在装置前端设备架子上，另外一端伸进三区加热模具，金属镀铬芯模端面与三区加热模具的出口平齐，金属镀铬芯模中部固定在能上下左右调整的四联顶丝机构上，金属镀铬芯模外设有纤维层，纤维层外设有注树脂胶料盒子，注树脂胶料盒子设有阀门及注射树脂胶料管，纤维层穿过三区加热模具。所述的纤维层的排布从里到外依次为纵向（轴向）玻璃纤维排布层、内层逆时针纤维缠绕筒装置、纵向玻璃纤维排布层、外层顺时针纤维缠绕筒装置、纵向玻璃纤维排布层、纤维编织网管装置；其中所述的纵向（轴向）玻璃纤维排布层，其玻璃纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX9600，数量共96支纱；所述的内层逆时针纤维缠绕筒装置，其环向缠绕转动与拉挤的速度有关25转/分钟，其上边所用的纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX1200，数量1支纱；所述的纵向中间玻璃纤维排布层，其玻璃纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX9600，数量共138支纱；所述的外层顺时针纤维缠绕筒装置，其环向缠绕转动与拉挤的速度有关20转/分钟，其上边所用的纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX1200，数量1支纱；所述的纵向玻璃纤维排布层，其玻璃纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX9600，数量共159支纱；所述的纤维编织网管装置采用编织塑料圆筒的编织机，其上边所用的纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX1200，数量205支纱，编织的圆管直径54mm或55mm，为带孔的丝网筒状，500克重/平方米。其运行的速度与拉挤管同步。所述的金属镀铬芯模得直径为20mm。所述的四联顶丝机构上的四个顶丝为M10的不锈钢通丝，用于调整模具上下左右位置，防止管子偏心。所述的三区加热模具，温度控制采用全自动三区分别加热，模具进口A区的控制温度为110度，中区B区控制温度为155度，模具的出口C区控制温度为150度，整个过程拉挤速度控制在60mm/分钟。一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造工艺，包括以下步骤：1）制备高强度绝缘管，在管材内外壁由连续玻璃纤维通过纤维拉挤、纤维缠绕与纤维编织三种工艺方法顺时针缠绕和逆时针缠绕环向均匀分布，纵向玻璃纤维为三层，两个环向纤维缠绕层排布在三层纵向纤维的中间，最外层由连续纤维编织管包覆，浸渍环氧树脂胶料，制备成高强度绝缘管，使用的环氧树脂胶料在所述直接纱，环向缠绕纱，编织网筒纱全部在正常运转并且通过机械牵引设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂，其特征在于，该复合绝缘腕臂由高强度绝缘管材及包覆绝缘硅橡胶组成，高强度绝缘管材通过连续纤维拉挤、连续纤维缠绕与连续纤维编织网管同时进行并浸渍树脂胶料的三重组合工艺制成，高强度绝缘管材外包覆绝缘硅橡胶，所述的高强度绝缘管材内外壁由连续玻璃纤维顺时针缠绕和逆时针缠绕环向均匀分布，纵向玻璃纤维为三层，两个环向纤维缠绕层排布在三层纵向纤维的中间，最外层由连续纤维编织管包覆。

【技术特征摘要】
1.一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂，其特征在于，该复合绝缘腕臂由高强度绝缘管材及包覆绝缘硅橡胶组成，高强度绝缘管材通过连续纤维拉挤、连续纤维缠绕与连续纤维编织网管同时进行并浸渍树脂胶料的三重组合工艺制成，高强度绝缘管材外包覆绝缘硅橡胶，所述的高强度绝缘管材内外壁由连续玻璃纤维顺时针缠绕和逆时针缠绕环向均匀分布，纵向玻璃纤维为三层，两个环向纤维缠绕层排布在三层纵向纤维的中间，最外层由连续纤维编织管包覆。2.根据权利要求1所述的一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂，其特征在于，所述的复合绝缘腕臂中绝缘管横截面为17mm，玻璃纤维层由管子内向外5.66mm为纤维顺时针缠绕，由管子外向内5.66mm为纤维逆时针缠绕；绝缘硅橡胶层横截面单边为3mm。3.一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造装置，包括金属镀铬芯模（1），其特征在于，金属镀铬芯模（1）一端固定在装置前端设备架子上，另外一端伸进三区加热模具（12），金属镀铬芯模（1）端面与三区加热模具（12）的出口平齐，金属镀铬芯模（1）中部固定在能上下左右调整的四联顶丝机构（3）上，金属镀铬芯模（1）外设有纤维层，纤维层外设有注树脂胶料盒子（9），注树脂胶料盒子（9）设有阀门（10）及注射树脂胶料管（11），纤维层穿过三区加热模具（12）。4.根据权利要求3所述的一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造装置，其特征在于，所述的纤维层的排布从里到外依次为纵向（轴向）玻璃纤维排布层（2）、内层逆时针纤维缠绕筒装置（4）、纵向玻璃纤维排布层（5）、外层顺时针纤维缠绕筒装置（6）、纵向玻璃纤维排布层（7）、纤维编织网管装置（8）；其中所述的纵向（轴向）玻璃纤维排布层（2），其玻璃纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX9600，数量共96支纱；所述的内层逆时针纤维缠绕筒装置（4），其环向缠绕转动与拉挤的速度有关25转/分钟，其上边所用的纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX1200，数量1支纱；所述的纵向中间玻璃纤维排布层（5），其玻璃纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX9600，数量共138支纱；所述的外层顺时针纤维缠绕筒装置（6），其环向缠绕转动与拉挤的速度有关20转/分钟，其上边所用的纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX1200，数量1支纱；所述的纵向玻璃纤维排布层（7），其玻璃纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX9600，数量共159支纱；所述的纤维编织网管装置（8）采用编织塑料圆筒的编织机，其上边所用的纤维为无碱无捻的合股直接纱，规格TEX1200，数量205支纱，编织的圆管直径54mm或55mm，为带孔的丝网筒状，500克重/平方米；其运行的速度与拉挤管同步。5.根据权利要求3所述的一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造装置，其特征在于，所述的金属镀铬芯模（1）得直径为20mm。6.根据权利要求3所述的一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造装置，其特征在于，所述的四联顶丝机构（3）上的四个顶丝为M10的不锈钢通丝，用于调整模具上下左右位置，防止管子偏心。7.根据权利要求3所述的一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造装置，其特征在于，所述的三区加热模具（12），温度控制采用全自动三区分别加热，模具进口A区的控制温度为110度，中区B区控制温度为155度，模具的出口C区控制温度为150度，整个过程拉挤速度控制在60mm/分钟。8.一种应用于铁道接触网的整体复合绝缘腕臂的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：1）制备高强度绝缘管，在管材内外壁由连...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚民，吴昊，
申请(专利权)人：西安唯实输配电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61