新型復合材料錐形電桿的加工方法及其加工系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及錐形電桿加工領域，具體是一種新型復合材料錐形電桿的加工方法及 其加工系統。
【背景技術】
[0002] 傳統的電桿普遍存在笨重、易腐爛、銹蝕或開裂、壽命不長的缺點，施工運輸和運 行維護困難，容易出現各種安全隱患，隨著新材料技術及其制備工藝的發展，復合材料得到 了快速發展，復合材料電桿具有質量輕、耐腐蝕、強度高、壽命更長等優點，維護成本低且能 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的 木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔。目前復合材料電桿在輸電桿塔中已經得到應用，然而復合材料 錐形電桿加工工藝還存在許多關鍵的問題仍未解決，或造成生產成本較高，或導致生產的 錐形電桿強度、剛度性能不夠。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種新型復合材料錐形電桿的加工方法及其加 工系統，其加工制作的復合材料錐形電桿強度高，使用壽命長。
[0004] 本發明的技術方案為：
[0005] 新型復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10-20分鐘，得到內層膠；見公式⑵將A料和B料在20-25°C下 混合反應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，即采用纏繞系統將浸好內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動轉動的床頭箱連接，小頭端架設于尾端定 位座上，纏繞小車上設置有相對于電桿模芯的絲嘴，纏繞小車內部紗架上的多團玻璃纖維 引出后經過浸膠系統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品 所需的纏繞工藝參數，啟動纏繞系統，電桿模芯在床頭箱的帶動下轉動，同時纏繞小車沿導 軌做往返直線運動，使絲嘴吐出的紗片在電桿模芯的兩端之間做往復纏繞，在纏繞小車做 往復運動的同時，伸縮管同時進行伸縮運動，保證絲嘴與電桿模芯在纏繞小車運動的過程 中，兩者之間的距離恒定；其中，上述的內層膠或外層膠與玻璃纖維的重量比為25-35% : 65-75%，浸漬有內層膠的玻璃纖維纏繞得到的內層壁厚度為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] 將表面纏繞有復合材料的電桿模芯吊入固化爐內的旋轉支架上，啟動固化爐，旋 轉支架帶動電桿模芯轉動，同時熱風進入固化爐內對復合材料進行固化，從而錐形電桿熱 固化形成，其中，固化時間為2小時，固化溫度為145-155Γ ;
[0014] (4)、切割和脫模：
[0015] 將表面固化有復合材料電桿的模芯放入切割脫模機內，且大頭端與驅動轉動的床 頭箱連接，小頭端架設于尾端支撐單元上，同時將頭端切割鋸相對電桿模芯首端的切割處， 尾端切割鋸相對電桿模芯尾端的切割處，啟動切割脫模機，床頭箱帶動電桿模芯轉動，同時 推動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 端切割鋸退回原位，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，同時帶動復合材料錐形電桿向電桿模芯的小頭端 移動，從而與電桿模芯分離，復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，繼續推動復合材料錐形電桿向電桿模芯的小頭端移動直 至與電桿模芯完全分離，最后人工將復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 ;原始纖維抗拉強度彡3750MPa ;浸膠紗強度 彡2495. 7MPa ;浸膠紗模量彡85. 3GPa ;層間剪切強度彡49. 8MPa。
[0017] 所述的步驟（2)中，紗片螺旋纏繞一周后，玻璃纖維相對電桿模芯母線的角度為 α，α采用公式（3)計算得到：
[0019] 其中，β是電桿模芯的錐度角，％是纏繞小車往復移動的速度，Vr是伸縮管做伸 縮運動的徑向速度。
[0020] 所述的固化爐內的熱風的換風次數大于或等于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， 脫膜層貼附于復合材料錐形電桿的內表面。
[0022] 新型復合材料錐形電桿的加工系統，包括有順次設置的纏繞系統、固化爐和切割 脫模機；
[0023] 所述的纏繞系統包括有模芯驅動定位單元以及纏繞加工單元；模芯驅動定位單元 包括有連接于電桿模芯的一端且用于驅動電桿模芯轉動的床頭箱，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、滑動設置 于水平軌道上的纏繞小車、設置于纏繞小車內部的紗架和浸膠系統、伸出到纏繞小車外部 且與浸膠系統連接的伸縮管、連接于伸縮管外端上的絲嘴、以及控制機柜，所述的絲嘴相對 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動機 構、伸縮管的驅動機構和床頭箱均與控制機柜連接；
[0024] 所述的固化爐包括有爐體、連接于爐體頂部的爐蓋、設置于爐體內的旋轉支架、設 置于爐體外壁上的熱風總成、設置于爐體上的新風進出口、設置于爐體內壁上的熱風出口 和回風進口、以及控制柜，所述的熱風總成、旋轉支架的驅動機構均與控制柜連接，所述的 新風進出口通過進風管道與熱風總成的輸入端連接，所述的熱風出口通過熱風輸送管道與 熱風總成的輸出端連接，所述的回風進口通過回風管道與熱風總成的輸入端連接，所述的 新風進出口與進風管道的連接處設置有三通閥，三通閥的一進口端與新風進出口連接，兩 個出口端分別與爐體內部、進風管道的輸入端連接；
[0025] 所述的切割脫模機包括有機架，設置于機架前端上的床頭箱，設置于機架后端上 的尾端支撐單元，設置于機架上的軌道，滑動設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于伸縮月牙卡板。
[0026] 所述的切割脫模機還包括有設置于機架下方且伸入到機架內的支模小車；支模小 車包括有可升降的車體，車體的底部裝有萬向輪，頂端設置有V形支撐座。
[0027] 所述的切割脫模機的軌道上滑動設置有脫模小車，所述的伸縮月牙卡板為兩個， 每個伸縮月牙卡板包括有與脫模小車上的伸縮驅動氣缸連接的伸縮桿、以及連接于伸縮桿 內端的月牙卡板體，且兩個月牙卡板體的內端面相對且均為圓弧卡面。
[0028] 所述的切割脫模機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] 本發明的優點：
[0030] (1)、本發明的內層壁和外層壁分別采用不同配方的聚氨酯膠料，內層膠的主要提 高復合材料錐形電桿的強度，外層膠主要提供復合材料電桿優異的耐候性能（防紫外線） 和提高氧指數（阻燃），從而提高了整個復合材料錐形電桿的使用壽命；
[0031] (2)、纏繞系統通過模芯驅動定位單元以及纏繞加工單元的準確設置和配合，從而 確定纏繞角度和玻璃纖維組成紗片的纏繞寬度，從而保證了復合材料錐形電桿的強度和剛 度需求，且整體纏繞步驟簡單快速，纏繞后的產品合格率高；
[0032] (3)、本發明選用的玻璃纖維和聚氨酯樹脂具有很好的界面，從而能夠提高各項力 學性能；同時該款玻璃纖維在成型工藝過程中，表現出更好的工藝性能，如低毛羽，良好的 浸潤性以及更優異的外觀；
[0033] (4)、本發明的固化爐可對復合材料錐形電桿的粗坯進行快速的固化，且固化均 勻，固化產品的合格率高，固化后產品的整體物理和化學性能顯著提高；
[0034] (5)、本發明的切割脫模機集合了切割和脫模于一體，且準確控制切割深度和切割 位置，且切割后產品經頂出缸頂出，脫離電