[发明专利]复合材料芯棒卷绕试验机

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路用材料的试验装置，尤其涉及碳纤维/玻璃纤维增强复合材料制成的芯棒的卷绕试验装置，具体地说是一种碳纤维/玻璃纤维增强复合芯棒卷绕试验机。

背景技术

碳纤维/玻璃纤维树脂是指由碳纤维和玻璃纤维作为增强相混杂于一种树脂基体相中构成的一类复合材料，因其具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、弧垂小和热膨胀系数小等一系列优异性能，迎合了电力行业对新型输电线路绞线芯材的要求，由此以碳纤维/树脂为中心层、玻璃纤维/树脂为包覆层的碳纤维复合芯应运而生。在随后的研究中发现，与常规钢芯相比，碳纤维/玻璃纤维复合芯的质量约为1/5，线膨胀系数约为1/12。外层玻璃纤维增强了芯棒的耐磨性，且有助于减小芯棒和铝线间的损伤。芯棒表面光滑，不需后期加工可直接与梯形截面软铝绞线配合，从而为其在输电架空线路行业中的应用提供了可能和必然，还可减少传输中电力的损耗，减少20％的塔杆，节省用地，减少金属资源消耗，有助于构造安全、环保、高效节约型电网。

为方便输电线路绞线的运输和放线过程，往往将其芯材卷绕于一合理尺寸的圆盘上进行。为更多地运送绞线，人们往往选择将芯材卷绕于尺寸尽可能小的圆盘。然而，碳纤维/玻璃纤维复合芯的弹模量高，延伸率低，外层玻璃纤维裸露故容易产生划痕或损伤等不宜被发觉的表面缺陷，若使用的圆盘尺寸过小有可能导致芯棒受损甚至折断。

如何快捷高效地检验碳纤维/玻璃纤维复合芯裸露表面的缺陷、如何为碳纤维/玻璃纤维复合芯的运输和放线提供安全合理的曲率半径，已成为新型电力行业输电线路绞线安全运行首要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种专用于复合材料芯棒卷绕试验机，通过对试样进行自行夹持、紧密卷绕和定时保载，有效测得不同直径、不同材质的碳纤维/玻璃纤维增强复合材料制成的芯棒的最小卷绕半径，为碳纤维/玻璃纤维增强复合材料制成的芯棒在实际使用和运载时提供试验数据和设计依据。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：复合材料芯棒卷绕试验机，包括防护罩、试样导入装置、卷绕装置和可编程控制器，所述的试样导入装置的、卷绕装置设置在所述的防护罩内，所述的可编程控制器设置在所述的防护罩外侧，其特征在于：

所述的试样导入装置包括一对立座和一对导向机构，所述的一对导向机构前后设置在所述的立座上，其特征在于所述的每个导向机构包括支座、手轮、光杆、压板以及相对配置的一对上导向轮和一对下导向轮，所述的手轮穿过支座的顶板后与所述的压板螺纹连接；所述的上导向轮的转轴设置在所述的压板上，其两端穿入支座的侧板上开设的纵向槽内；所述的下导向轮的转轴设置在支座的侧板上；所述的光杆轴接在所述的支座的侧板上，两端固定在所述的一对立座上，并且所述的光杆与所述上导向轮的转轴和下导向轮的转轴平行；

所述的卷绕装置包括支架、驱动电机、卷绕轮和夹持装置，其特征在于所述的驱动电机设置在支架上，其轴伸端设有联动轴，所述的卷绕轮设置在所述的联动轴上；所述的夹持装置包括连接头、芯棒夹紧套、垫片和螺栓，所述的连接头设置在所述的卷绕轮上，连接头上设有容置孔；所述的芯棒夹紧套的套头上设有芯棒穿孔，并置于连接头的一侧，套身置于所述的容置孔内，套尾开设有螺孔；所述的垫片和螺栓置于连接头的另一侧，所述的螺栓与芯棒夹紧套的螺孔连接。

本发明的复合材料芯棒卷绕试验机，具有以下特点：

1、试样导入装置确保试样能够沿设定的方向平稳地进给，试样上保持恒定的张力，故卷绕后试样的曲率半径与卷绕轮的外径一致，能够确保测试的精度和可靠性；

2、卷绕装置结构简单，操作方便，且能自动进给。电机转速和卷绕轮外径可根据需要进行调节，可广泛适用于不同规格型号的试样；

3、采用可编程控制器，可对各种规格型号的试样的卷绕试验进行设定和自动控制，并计算和输出试验结果。

本发明的试样导入装置，其工作过程如下：先将前后导向机构的手轮旋松，然后将试样从后导向机构的上下导向轮中穿过后，再从前导向机构的上下导向轮中穿出，旋紧前后导向机构的手轮，压板下行后试样被压紧于上下导向轮之间，并保持一定的张力。继续拉动试样端部至卷绕装置并固定。在进行卷绕试验过程中，试样就能在上下导向轮中行进，使试样能够沿设定的方向平稳地进给。由于支座可绕光杆转动，因此导向机构能够对试样进给角度及进给过程中出现的晃动进行自动调整。同时由于压板的作用使试样与导向轮之间只产生滚动而没有相对滑动，试样上保持恒定的张力，故卷绕后试样的曲率半径与卷绕轮的外径一致，能够确保测试的精度和可靠性。