[发明专利]大尺寸缠绕复合材料环的成型装置及方法

说明书

大尺寸缠绕复合材料环的成型装置，包括带整轴和两端封头的缠绕成型组件，其特征在于所述的缠绕成型组件两端封头的外侧均安装可拆卸的环形挡纱组件，所述的环形挡纱组件与缠绕成型组件同轴设置，且沿轴向从缠绕成型组件封头落纱位置向外伸出，以防止纱线在缠绕成型组件封头的落纱位置滑脱。发明可有效避免缠绕过程中纱线在封头落纱位置滑脱，缠绕稳定性好，效率高，提高纱线为40～50^o的大尺寸缠绕复合材料环的制备稳定性和制备效率。本发明还提供一种大尺寸缠绕复合材料环的成型方法。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸缠绕复合材料环的成型装置及方法，属于缠绕成型工艺技术领域。

背景技术

开发高效率的牵引变压器是提高动车组行驶速度、改善牵引电效率和环境适应性的重要途径。目前国产牵引变压器有体积、重量较大，电气效率偏低等不足，而超导变压器载流能力强、电磁密度大、无直流电阻，在同等功率下体积和重量可缩减30%～40%，效率高达99%以上，还有能够承受较大过载，对外界环境温度变化不敏感，易于获得较大短路阻抗同时不影响电效率等优势。支撑环是低温超导系统超导磁体的重要部件，它的作用是支撑超导线圈、绝缘等作用，要求具有较高的力学性能、较低的热收缩性及优良的绝缘性能。传统的超导磁体支撑环采用铝合金材质，但加工成型难度大，成本高昂。复合材料具有轻质高强、热收缩率低、电绝缘性能优良，逐渐成为制造支撑环理想的替代材料。

大型低温超导系统复合材料支撑环尺寸大（＞1000mm）、壁厚大（＞30mm），要求其热收缩率与线圈相适应，采用缠绕工艺成型，由于纱线角度对复合材料的热收缩率有决定性影响，所以要求支撑环中纱线角度为40～50^o。对于上述的纱线角度要求，传统的缠绕成型装置只能成型厚度较小的产品，随着厚度逐渐增加，纱线在成型装置封头落纱位置会出现滑线现象，影响缠绕成型的稳定及产品制备的进行。

检索到的相关现有专利文献：

1、CN 102837431 A，公开了一种防止发动机燃烧室壳体缠绕纤维滑线的方法，该方法克服了壳体湿法缠绕因前后极孔直径相差太大引起的缠绕纤维滑线，缠绕时纤维从壳体上掉线造成无法缠绕的问题。所述的发动机燃烧室壳体在进行平面缠绕纤维前，将上一层缠绕好的纤维层树脂基体进行初步凝胶，使缠绕层表面树脂具有一定的粘性，使得平面缠绕纤维被初步凝胶的树脂粘住而不滑线，保平面缠绕纤维稳定、不滑线，并按此方法完成壳体全部的平面缠绕。

2、CN 102825798 A，立式湿法缠绕装置，它涉及容器制品用的缠绕成型装置，以解决现有用于缠绕成型玻璃钢球体、类球罐体等容器制品用的卧式缠绕机或龙门架式缠绕机存在缠绕速度慢，生产效率较低，不适应大批量工业化生产的问题，它包括主轴传动系统、绕臂机构、旋转支架、浸胶机构和摆动出纱机构 ；绕臂机构包括臂梁、法兰盘、轴套、第二伞齿轮、第一套轴支座、套轴、第二套轴支座、滑动轴、滑动轴支座、第三伞齿轮、支撑轴、转盘、滑动轴承座、第四伞齿轮、第一丝母、丝杠、第二丝母、平衡配重体和两个丝杠支座，转盘与旋转支架连接 ；浸胶滚位于两个浸胶滚支块之间，且浸胶滚与两个浸胶滚支块转动连接。

3、CN 105252750 A，公开了一种缠绕角为 0°的缠绕工装模具，属于缠绕机工装模具领域，包括芯模，芯模的两端均设有沿其周向间隔排布的多个插针，且多个插针在芯模端部呈发散状，芯模两端的插针相对应。本缠绕工装模具结构简单，效率高，纤维0°缠绕时不会发生滑线，对芯模包裹均匀、严密，

产品合格率高。

上述的缠绕成型装置或方法，有的通过改变缠绕角度来防止滑线，有的通过改变缠绕过程使树脂基体分层凝胶来防止滑线，有的通过增大纱线张力来防止松纱或滑线，但由于缠绕成型装置的封头表面为椭球面，这几种方案都不能很好的防止纱线在封头落线处沿椭球面滑脱，而且缠绕的厚度越大，滑脱的可能性越高，防止滑线的可靠性还有待提高，设计一种纱线缠绕的成型装置，可有效避免缠绕过程中纱线在封头上滑脱，提高纱线为40～50^o的大尺寸缠绕复合材料环的制备稳定性和制备效率，是本发明的目的。