一种复合材料锥形杆塔的制作方法

1.本实用新型涉及电力及通信传输技术领域，尤其涉及一种复合材料锥形杆塔。


背景技术：

2.杆塔是输电、通讯、铁路、机场、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物，其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。在架空线路工程中的应用非常广泛，数量巨大，其市场需求的潜力非常可观。复合材料锥形杆塔作为一种新型杆塔，由于其优良的综合性能，如强度高、重量轻、耐腐蚀、电绝缘等特点，是输电杆及杆塔结构材料较理想的选择，开始受到国内外电力及通信行业的关注。通常复合材料锥形杆塔一般由缠绕工艺成型，因其工艺局限性，从大端缠向小端时会产生堆纱现象，导致承载力较大的大端壁厚较薄，承载力较小的小端壁厚较大，严重影响复合材料杆塔整体的力学性能发挥，降低了其比强度，同时美观度也较差。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提出了一种复合材料锥形杆塔,该结构形式的杆塔能够显著提高复合材料锥形杆塔的比强度，最大限度发挥其力学性能，同时降低整体的壁厚差，提高美观度。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种复合材料锥形杆塔，包括多层缠绕成圆锥形的第一缠绕层；
6.杆塔顶端的第一缠绕层成阶梯状；
7.所述第一缠绕层的外部缠绕有设定层数的第二缠绕层，所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部具有设定距离。
8.所述第一缠绕层从内向外包括依次间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层。
9.在杆塔顶端，
10.所述手糊单向布层距离内部一层的手糊单向布层具有设定距离，成阶梯状；
11.所述环向缠绕层的边缘接触内部一层的环向缠绕层，且也成阶梯状。
12.所述环向缠绕层为90
°
纤维层。
13.所述第二缠绕层为间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层，在杆塔顶端，所述第二缠绕层与所述第一缠绕层成阶梯状。
14.所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部的距离为0.6m-2cm。
15.本实用新型的有益效果是：
16.该新型的结构形式能够显著提高复合材料锥形杆塔的比强度，最大限度发挥其力学性能，同时降低整体的壁厚差，提高美观度。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构图；
18.其中，1.第一手糊单向布层，2.第一环向缠绕层，3.第二手糊单向布层，4.第二环向缠绕层,5.第三手糊单向布层，6.第三环向缠绕层，7.第n手糊单向布层，8.第n环向缠绕层。
具体实施方式：
19.下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
20.一种复合材料锥形杆塔，包括多层缠绕成圆锥形的第一缠绕层；
21.杆塔顶端的第一缠绕层成阶梯状；
22.所述第一缠绕层的外部缠绕有设定层数的第二缠绕层，所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部具有设定距离。所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部的距离为0.6m-2cm，根据实际需要，可以设定为0.6m、0.8m、1m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m或2m。
23.所述第一缠绕层从内向外包括依次间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层。所述环向缠绕层为90
°
纤维层。
24.在杆塔顶端，
25.所述手糊单向布层距离内部一层的手糊单向布层具有设定距离，成阶梯状；
26.所述环向缠绕层的边缘接触内部一层的环向缠绕层，且也成阶梯状。也就是，从杆塔的顶端看，最外面的一层为成阶梯状的环向缠绕层，手糊单向布层的顶端都在环向缠绕层的下部，且与内部的一层手糊单向布层也成阶梯状。
27.如图1所示，第一缠绕层包括由内向外的第一手糊单向布层1、第一环向缠绕层2、第二手糊单向布层3、第二环向缠绕层4、第三手糊单向布层5和第三环向缠绕层6；第二缠绕层包括第n手糊单向布层7、第n环向缠绕层8。
28.制作本实用新型的一种复合材料锥形杆塔时，可采用以下方法：
29.步骤一、在缠绕设备上装夹模具，在整个模具表面通过手糊工艺进行单向纤维布铺层成型，通过缠绕设备的旋转将布层铺展均匀，完成第一手糊单向布层1；
30.步骤二、利用缠绕工艺在第一手糊单向布层1的上面缠绕90
°
纤维，通体带张力缠绕，完成第一环向缠绕层2；
31.步骤三、在第一环向缠绕层2的上面用手糊工艺制作第二手糊单向布层3，第二手糊单向布层3距离产品小端有一定的距离，与第一手糊单向布层1形成阶梯；
32.步骤四、在第二手糊单向布层3的上面缠绕90
°
纤维，通体带张力缠绕，完成第二环向缠绕层4；
33.步骤五、在第二环向缠绕层4的上面用手糊工艺制作第三手糊单向布层5，第三手糊单向布层5距离产品小端有一定的距离，与第二环向缠绕层4形成阶梯；
34.步骤六、在第三手糊单向布层5的上面缠绕90
°
纤维，通体带张力缠绕，完成第三环向缠绕层6；
35.步骤七、根据软件分析或试验测试结果，依次进行上述步骤的铺层，由于杆塔根部有部分埋于地下，则不需要过大的力学性能要求；可在最后的数层进行第二缠绕层的制作，本实施例中，第二缠绕层包括与第一缠绕层类似的间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层，但是第二缠绕层距离杆塔的两端都有一定的距离，端头也是成阶梯状；
36.步骤八、对产品进行固化成型，完成制作。
37.本实用新型的第一缠绕层采用手糊单向布层和环向缠绕层相结合的结构，进行了结构优化。
38.环向缠绕层用90
°
纤维铺层缠绕，增强复合材料杆塔截面承载能力，并通过缠绕张力提高杆塔整体的密实度，增大纤维含量，弥补手糊工艺的不足。同时环向缠绕层在90
°
纤维铺层缠绕时，由大端向小端产生的滑纱现象较小，堆纱情况不严重。
39.手糊单向布层用单向纤维布阶梯铺层，提高复合材料杆塔的轴向力学性能，通过阶梯的布层设计，增厚应力最大的部位，减薄应力较小的部位。同时，弥补缠绕工艺因堆纱产生的整体厚度差，使整体厚度趋于均匀，提高美观度。
40.本实用新型的铺层结构可根据实际的产品应力情况进行设计优化，极大提高了复合材料锥形杆塔的比强度，最大限度发挥其力学性能。同时，减少了厚度差，使整体壁厚均匀一致，提高了美观度，为该产品增加了市场竞争力。
41.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。


技术特征：
1.一种复合材料锥形杆塔，其特征是，包括多层缠绕成圆锥形的第一缠绕层；杆塔顶端的第一缠绕层成阶梯状；所述第一缠绕层的外部缠绕有设定层数的第二缠绕层，所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部具有设定距离。2.如权利要求1所述的一种复合材料锥形杆塔，其特征是，所述第一缠绕层从内向外包括依次间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层。3.如权利要求2所述的一种复合材料锥形杆塔，其特征是，在杆塔顶端，所述手糊单向布层距离内部一层的手糊单向布层具有设定距离，成阶梯状；所述环向缠绕层的边缘接触内部一层的环向缠绕层，且也成阶梯状。4.如权利要求2所述的一种复合材料锥形杆塔，其特征是，所述环向缠绕层为90
°
纤维层。5.如权利要求1所述的一种复合材料锥形杆塔，其特征是，所述第二缠绕层为间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层，在杆塔顶端，所述第二缠绕层与所述第一缠绕层成阶梯状。6.如权利要求1所述的一种复合材料锥形杆塔，其特征是，所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部的距离为0.6m-2cm。

技术总结
本实用新型公开了一种复合材料锥形杆塔，包括多层缠绕成圆锥形的第一缠绕层；杆塔顶端的第一缠绕层成阶梯状；所述第一缠绕层的外部缠绕有设定层数的第二缠绕层，所述第二缠绕层的下部距离杆塔根部具有设定距离。所述第一缠绕层从内向外包括依次间隔缠绕的手糊单向布层和环向缠绕层。本实用新型的第一缠绕层采用手糊单向布层和环向缠绕层相结合的结构，进行了结构优化。该结构形式能够显著提高复合材料锥形杆塔的比强度，最大限度发挥其力学性能，同时降低整体的壁厚差，提高美观度。提高美观度。提高美观度。


技术研发人员：黄亚州 张琪 郝唯岑 郭纯正 刘亮 刘玉娇
受保护的技术使用者：北玻电力复合材料有限公司
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/6/23