一种锥形复合材料电杆变径式连续生产线的制作方法

本发明属于锥形电杆生产领域，尤其涉及一种锥形复合材料电杆变径式连续生产线。

背景技术：

锥形复合材料电杆是一种运用广泛的电杆，它具有结构强度高、抗腐蚀能力强的优点。现有的锥形复合材料电杆生产方式是采用单根模具，在单根模具外面缠绕纤维，纤维固化后脱模，从而形成单根锥形电杆。

现有生产方式的缺点是：一次只能生产单根电杆，不能连续生产，生产效率低，且生产成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种锥形复合材料电杆变径式连续生产线，欲连续生产锥形电杆。

本发明的技术方案如下：一种锥形复合材料电杆变径式连续生产线，其特征在于：包括变径模具(M)和切割装置(Q)，其中变径模具(M)包括固定机架(1)和支撑钢丝循环机构，其中固定机架(1)上转动配合有一个旋转机架(2)，旋转机架(2)可在旋转驱动组件带动下旋转；所述旋转机架(2)的中心处转动配合有一根主轴(3)，该主轴通过反转驱动组件与所述固定机架(1)相连，且主轴(3)相对于旋转机架(2)静止；所述主轴(3)左端同轴固定有一根套管(4)，在套管右部套装有推块(5)，该推块与套管(4)滑动配合；所述推块(5)右端的轴承同时与凸轮盘(6)的盘面转动配合，该凸轮盘与所述旋转机架(2)固定，从而使推块(5)可在凸轮盘(6)作用下向左移动；所述推块(5)右端同时通过回位拉簧(7)与连接架(8)相连，该连接架与所述主轴(3)的左端同轴固定，且回位拉簧(7)能使推块(5)左移到位后向右复位；

所述推块(5)左边的套管(4)上沿周向均布有m个环形孔，这些环形孔在同一平面上，并形成一个环形孔组，而沿套管(4)的轴向设有n个环形孔组，且每个环形孔组中的环形孔位置相对，并在每个所述套管(4)上的环形孔中分别穿设有一个推杆组件；所述主轴(3)和套管(4)的中心孔处同轴穿设有一根凸轮轴(9)，该凸轮轴与主轴(3)和套管(4)转动配合，而凸轮轴(9)右端通过连接件(10)与所述旋转机架(2)固定连接，从而带动凸轮轴跟随旋转机架(2)一起旋转；所述凸轮轴(9)上的凸轮与对应的推杆组件内端接触，从而使同一个环形孔组中的所有推杆组件同步径向移动，且所有环形孔组中的推杆组件同步径向移动时形成一个圆锥形结构；

所述套管(4)上沿周向设有X根回转钢丝(11)，该回转钢丝设在两个随动的回转支撑轮(12)之间，这两个回转支撑轮安装在套管(4)上；每根所述回转钢丝(11)同时穿过套管(4)左、右端的过孔，从而使回转钢丝(11)的一半漏到套管(4)外面，且回转钢丝(11)的露出部分由所述n个环形孔组中对应的推杆组件外端支撑；所述X根回转钢丝(11)外面缠有一根螺旋形的支撑钢丝(13)，该支撑钢丝可在所述推块(5)推动下向左移动，而支撑钢丝(13)左移到套管(4)左端后通过所述支撑钢丝循环机构回位，并重新缠绕到所述推块(5)处；

所述套管(4)上的支撑钢丝(13)外面设有一组轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)，这些轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)沿套管(4)轴向设置，其作用是在通过这些轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)的支撑钢丝(13)外面布置浸润有树脂的轴向纤维和环向纤维；

所述轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)左边设有加热固化装置，其作用是加热固化通过此处的纤维和树脂，使纤维和树脂固化在所述支撑钢丝(13)外面，从而使加热固化装置左边的支撑钢丝(13)上形成不断向左延长的复合材料电杆；所述不断向左延长的复合材料电杆支撑在一组浮动支撑装置(ZC)上，该浮动支撑装置能保证不断向左延长的复合材料电杆轴心线水平，并对不断向左延长的复合材料电杆进行圆周方向和水平方向导向；

所述切割装置(Q)设在加热固化装置左边，其作用是将通过该切割装置处的复合材料电杆左端部切下，从而切下设计长度的锥形复合材料电杆。

在上述技术方案中，旋转机架(2)一直旋转，同时使主轴及套管(4)相对于旋转机架(2)静止，而凸轮轴(9)相对于旋转机架(2)一直旋转；旋转机架(2)可使支撑钢丝(13)循环缠绕在回转钢丝(11)外面，从而使缠绕在回转钢丝(11)外面的支撑钢丝(13)充当模具。并且，凸轮轴(9)可带动支撑钢丝(13)轴向上的每个部位变径，从而使缠绕在回转钢丝(11)外面的支撑钢丝(13)部分变形形成圆锥形，该圆锥形一直为左大右小或左小右大，并一直在这两种状态之间连续切换，这样就能实现连续生产。

轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)的作用是在支撑钢丝(13)外面布置浸润有树脂的轴向纤维和环向纤维，轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)左边的加热固化装置加热固化通过此处的纤维和树脂，使纤维和树脂固化在所述支撑钢丝(13)外面，从而使加热固化装置左边的支撑钢丝(13)上形成不断向左延长的复合材料电杆；所述不断向左延长的复合材料电杆支撑在一组浮动支撑装置上，该浮动支撑装置能保证不断向左延长的复合材料电杆轴心线水平，并对不断向左延长的复合材料电杆进行圆周方向和水平方向导向；切割装置(Q)将通过该切割装置处的复合材料电杆左端部切下，从而切下设计长度的锥形复合材料电杆，且每次切下的圆锥形电杆结构及长度相同。

采用以上技术方案，本生产线中的模具能使支撑钢丝轴向上的每个部位变径，从而使缠绕在回转钢丝外面的支撑钢丝部分变形，进而使这部分支撑钢丝在左大右小或左小右大的圆锥形之间连续切换，这样就能实现连续生产，并形成不断延长的复合材料电杆，且本模具使用时与切割装置相配合，能切下不断延长的复合材料电杆最左面部分，从而下一根设计长度的圆锥形复合材料电杆，且每次切下的圆锥形电杆结构及长度相同，这样就大幅提高了生产效率，有效降低了生产成本；并且，本生产线中的模具结构紧凑、占地面积小，这样就能大幅节约空间。

作为本发明的优选设计方案，所述推杆组件包括推杆(15)和钢丝支撑轮(17)，其中推杆(15)与所述套管(4)上的过孔滑动配合，该推杆的内端与所述凸轮轴(9)上的凸轮接触；所述推杆(15)内端部套装有一根顶紧弹簧(16)，该顶紧弹簧的内端与推杆(15)内端部的台阶面接触，顶紧弹簧的外端与所述套管(4)的内壁接触；

所述钢丝支撑轮(17)的转轴安装于推杆(15)的外端，该钢丝支撑轮与所述回转钢丝(11)的露出部分接触。

采用以上结构设计，凸轮轴(9)转动时能可靠地使推杆(15)做径向移动，并通过推杆(15)外端的钢丝支撑轮(17)顶住回转钢丝(11)，从而使回转钢丝(11)的相应部位做径向移动，进而实现变径。并且，顶紧弹簧(16)作用是使推杆(15)外端的钢丝支撑轮(17)一直顶住回转钢丝(11)，从而防止回转钢丝(11)与回转钢丝(11)的露出部分脱离接触。在本实施例中，推杆组件的结构简单、紧凑，可靠性高，易于制造。

作为本案的重要优化设计，所述支撑钢丝循环机构包括弧形张紧板(18)和导向轮(20)，其中弧形张紧板(18)的弧顶朝右，该弧形张紧板位于所述连接件(10)右边，并通过多个导杆弹簧组件与连接件(10)相连，且弧形张紧板(18)可在导杆弹簧组件作用下左右移动；所述支撑钢丝(13)左移到套管(4)左端后，然后穿过所述凸轮轴(9)的中心孔，并与所述弧形张紧板(18)的右板面接触，其次穿过弧形管(19)的内孔，并由弧形管(19)内孔中并排设置的所述导向轮(20)夹紧和导向，最后重新缠绕在所述推块(5)处。

采用以上结构设计，支撑钢丝循环机构能可靠地使支撑钢丝实现循环，从而更好地支撑支撑钢丝(13)，以便浸润有树脂的纤维均匀、有效地缠绕在支撑钢丝(13)外面，进而通过后续工序生产锥形复合材料电杆。当然，在具体制造过程中，还可以采用其他结构形式的支撑钢丝循环机构，并不局限于本实施例中所述的优选结构。

在本案中，所述旋转驱动组件包括驱动电机(21)和外齿圈(22)，其中驱动电机(21)固定在所述固定机架(1)上，该驱动电机输出轴上的齿轮与所述外齿圈(22)常啮合，该外齿圈与所述旋转机架(2)同轴固定。

采用以上旋转驱动组件，结构简单，部件少，且传动可靠。

作为优选，所述反转驱动组件包括内齿圈(23)和第四旋转齿轮，其中内齿圈(23)同轴固定在所述固定机架(1)上，该内齿圈与第一旋转齿轮(24)常啮合，该第一旋转齿轮与第二旋转齿轮(25)同轴套装在第一旋转轴(26)上；所述第二旋转齿轮(25)与第三旋转齿轮(27)常啮合，该第三旋转齿轮固套在第二旋转轴(28)上，且第一、二旋转轴均分别转动支撑在所述旋转机架(2)上；所述第四旋转齿轮(29)与第三旋转齿轮(27)常啮合，该第四旋转齿轮固套在所述主轴(3)上。

采用以上结构，不仅结构简单，传动可靠，而且结构紧凑，易于布置和制造。当然，在具体制造过程中，还可以采用其他结构形式的反转驱动组件，并不仅仅局限于本实施例所述的结构。

作为优选，每一个基座(30)上均设有轴向布纱组件(Z)与环向布纱组件(H)；所述轴向布纱组件(Z)包括安装座(31)和驱动电机(33)，其中安装座(31)安装在所述基座(30)上，在安装座的中心孔内转动配合有一个转动座(32)，该转动座通过传动组件与所述驱动电机(33)相连，该驱动电机安装在所述基座(8)上；所述转动座(32)的中心孔供模具轴(1)穿过，该转动座上开有径向过纱孔，且所述安装座(31)上安装有随动的导纱轮(40)；

所述环向布纱组件(H)包括环形转动座(34)和环向纱带安装轮(36)，其中环形转动座(34)下部与所述基座(8)上的一组支撑轮转动配合，该环形转动座可在驱动组合的带动下转动；所述环形转动座(34)上沿周向设有一组水平轴(35)，该水平轴轴心线与所述模具轴(1)的轴心线平行，水平轴(35)右部与环形转动座(34)转动配合；所述环向纱带安装轮(36)套装在水平轴(35)左部，该水平轴左端套装有一个用于对环向纱带安装轮(36)轴向定位的定位盘。

采用以上结构设计，所述轴向布纱组件(Z)能将轴向纤维沿模具轴的外表面布置，而环向布纱组件(H)则将环向纤维呈螺旋形布置在模具轴上，且每个纤维层为单独的轴向纤维层或环向纤维层，并不是交叉布置，且轴向纤维层和环向纤维层的层数根据轴向布纱组件(Z)和环向布纱组件(H)的对数确定。并且，采用上述结构生产的复合材料电杆含有完全轴向的纤维，这样就能进一步提高复合材料电杆的抗拉性能。

有益效果：本生产线中的模具能使支撑钢丝轴向上的每个部位变径，从而使缠绕在回转钢丝外面的支撑钢丝部分变形，进而使这部分支撑钢丝在左大右小或左小右大的圆锥形之间连续切换，这样就能实现连续生产，并形成不断延长的复合材料电杆，且本模具使用时与切割装置相配合，能切下不断延长的复合材料电杆最左面部分，从而下一根设计长度的圆锥形复合材料电杆，且每次切下的圆锥形电杆结构及长度相同，这样就大幅提高了生产效率，有效降低了生产成本；并且，本生产线中的模具结构紧凑、占地面积小，这样就能大幅节约空间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中变径模具的示意图。

图3为图2中回转钢丝的安装示意图。

图4为图1中轴向布纱组件的安装示意图。

图5为图1中环向布纱组件的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1--5所示，一种锥形复合材料电杆变径式连续生产线，主要由固定机架1、旋转机架2、主轴3、套管4、推块5、凸轮盘6、回位拉簧7、连接架8、凸轮轴9、连接件10、回转钢丝11、回转支撑轮12、支撑钢丝13、推杆组件、支撑钢丝循环机构和反转驱动组件构成。其中，固定机架1上同轴设有一个旋转机架2，该旋转机架2通过轴承与固定机架1转动配合。旋转机架2与旋转驱动组件相连，并可在旋转驱动组件的带动下旋转。在本案中，旋转驱动组件包括驱动电机21和外齿圈22，其中驱动电机21固定在固定机架1上，该驱动电机21输出轴上的齿轮与外齿圈22常啮合，该外齿圈22与旋转机架2同轴固定。当驱动电机21工作时，带动旋转机架2转动。

旋转机架2的中心处通过轴承转动配合有一根主轴3，该主轴3通过反转驱动组件与固定机架1相连，且主轴3相对于旋转机架2静止。在本案中，反转驱动组件包括内齿圈23和第四旋转齿轮，其中内齿圈23同轴固定在固定机架1上，该内齿圈23与第一旋转齿轮24常啮合，该第一旋转齿轮24与第二旋转齿轮25同轴套装在第一旋转轴26上。第二旋转齿轮25与第三旋转齿轮27常啮合，该第三旋转齿轮27固套在第二旋转轴28上，且第一旋转轴26和第二旋转轴28均分别通过轴承转动支撑在旋转机架2上。第四旋转齿轮29与第三旋转齿轮27常啮合，该第四旋转齿轮29固套在主轴3上。

如图1、2所示，主轴3的左端同轴固定有一根套管4，在套管4右部套装有推块5，该推块5通过平面轴承与套管4滑动配合，且推块5可以左右移动。推块5右端的轴承同时与凸轮盘6的盘面转动配合，该凸轮盘6与旋转机架2固定，从而使推块5可在凸轮盘6作用下向左移动。推块5右端同时通过回位拉簧7与连接架8相连，该连接架8与主轴3的左端同轴固定。回位拉簧7的作用是使推块5复位，当推块5左移到位后在回位拉簧7作用下向右复位。

推块5左边的套管4上沿周向均布有m个环形孔，这些环形孔在同一平面上，并形成一个环形孔组。在本案中，m为正整数，且m的数目较多，可选择为10、20和30个等。沿套管4的轴向设有n个环形孔组，且每个环形孔组中的环形孔位置相对，并在每个套管4上的环形孔中分别穿设有一个推杆组件。在本案中，n为正整数，且n的数目较多，可选择为10、20和30个等。

在本案中，推杆组件包括推杆15和钢丝支撑轮17，其中推杆15与套管4上的过孔滑动配合，该推杆的内端与凸轮轴9上的凸轮接触。推杆15内端部套装有一根顶紧弹簧16，该顶紧弹簧16的内端与推杆15内端部的台阶面接触，顶紧弹簧16的外端与套管4的内壁接触。钢丝支撑轮17的转轴安装于推杆15的外端，该钢丝支撑轮与回转钢丝11的露出部分接触。

主轴3和套管4的中心孔处同轴穿设有一根凸轮轴9，该凸轮轴9同时通过轴承与主轴3和套管4转动配合，而凸轮轴9右端通过连接件10与旋转机架2固定连接，从而带动凸轮轴9跟随旋转机架2一起整体同步旋转。凸轮轴9上的凸轮与对应的推杆组件内端接触，从而使同一个环形孔组中的所有推杆组件同步径向移动，且所有环形孔组中的推杆组件同步径向移动时形成一个圆锥形结构。

需要说明的是，凸轮轴上的凸轮与对应的推杆组件内端接触，从而使同一个环形孔组中的所有推杆组件同步径向移动，且所有环形孔组中的推杆组件同步径向移动时形成一个圆锥形结构，现有技术能实现所有环形孔组中的推杆组件同步径向移动时形成一个圆锥形结构。

从图1、2可看出，支撑钢丝循环机构包括弧形张紧板18和导向轮20，其中弧形张紧板18的弧顶朝右，该弧形张紧板18位于连接件10右边，并通过多个导杆弹簧组件与连接件10相连，且弧形张紧板18可在导杆弹簧组件作用下左右移动。支撑钢丝13左移到套管4左端后，然后穿过凸轮轴9的中心孔，并与弧形张紧板18的右板面接触，其次穿过弧形管19的内孔，并由弧形管19内孔中并排设置的导向轮20夹紧和导向，最后重新缠绕在推块5处。

套管4上沿周向设有X根回转钢丝11，该回转钢丝11设在两个随动的回转支撑轮12之间，这两个回转支撑轮12安装在套管4上。每根回转钢丝11同时穿过套管4左端和右端的过孔，从而使回转钢丝11的一半漏到套管4外面，且回转钢丝11的露出部分由n个环形孔组中对应的推杆组件外端支撑。X根回转钢丝11外面缠有一根螺旋形的支撑钢丝13，该支撑钢丝13可在推块5推动下向左移动，而支撑钢丝13左移到套管4左端后通过支撑钢丝循环机构回位，并重新缠绕到推块5处的回转钢丝11外面，且支撑钢丝13外面用于缠绕浸润有树脂的纤维。

从图1可看出，套管4上的支撑钢丝13外面设有一组轴向布纱组件Z和环向布纱组件H，这些轴向布纱组件Z和环向布纱组件H沿套管4轴向设置，其作用是在通过这些轴向布纱组件Z和环向布纱组件H的支撑钢丝13外面布置浸润有树脂的轴向纤维和环向纤维。轴向布纱组件Z和环向布纱组件H左边设有加热固化装置，其作用是加热固化通过此处的纤维和树脂，使纤维和树脂固化在支撑钢丝13外面，从而使加热固化装置左边的支撑钢丝13上形成不断向左延长的复合材料电杆。不断向左延长的复合材料电杆支撑在一组浮动支撑装置ZC上，该浮动支撑装置ZC能保证不断向左延长的复合材料电杆轴心线水平，并对不断向左延长的复合材料电杆进行圆周方向和水平方向导向。切割装置Q设在加热固化装置左边，其作用是将通过该切割装置处的复合材料电杆左端部切下，从而切下设计长度的锥形复合材料电杆。需要说明的是，浮动支撑装置ZC及切割装置Q的结构采用现有技术。

从图1、4和5可看出，每一个基座30上均设有轴向布纱组件Z与环向布纱组件H。轴向布纱组件Z包括安装座31和驱动电机33，其中安装座31安装在基座30上，在安装座的中心孔内转动配合有一个转动座32，该转动座通过传动组件与驱动电机33相连，该驱动电机安装在基座8上；转动座32的中心孔供模具轴1穿过，该转动座上开有径向过纱孔，且安装座31上安装有随动的导纱轮40。

环向布纱组件H包括环形转动座34和环向纱带安装轮36，其中环形转动座34下部与基座8上的一组支撑轮转动配合，该环形转动座可在驱动组合的带动下转动。环形转动座34上沿周向设有一组水平轴35，该水平轴轴心线与模具轴1的轴心线平行，水平轴35右部与环形转动座34转动配合。环向纱带安装轮36套装在水平轴35左部，该水平轴左端套装有一个用于对环向纱带安装轮36轴向定位的定位盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。