本發(fā)明涉及承力索制造，特別是涉及一種碳纖維復合材料分布式增強承力索及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、目前電氣化軌道交通特別是高鐵接觸網(wǎng)用的承力索（以下簡稱承力索）主要是銅及銅鎂合金絞線，起作用是承擔自身與接觸網(wǎng)導線的重量，并承載一定的電流。承力索需要滿足重量輕、載流量大、抗拉強度高、伸率小及抗疲勞能力強的要求，而現(xiàn)有的銅絞線自重比較大，即使采用了銅鎂合金絞線，其自重還是大，并且銅材本身強度有限，導致拉力荷載有很大一部分用在承擔自重上了，只有一部分是承擔接觸網(wǎng)導線的重量，另外遇到掛冰的情況，重量增大超過強度極限容易斷線。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對背景技術(shù)中的問題，提供了一種碳纖維復合材料分布式增強承力索及其制造方法，利用碳纖維復合材料重量輕、強度高、抗疲勞能力強的特點采用分布式增強的方式對承力索的綜合性能進行提升。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種碳纖維復合材料分布式增強承力索，所述承力索由若干單絲同心絞制而成，承力索每根單絲的中心為碳纖維增強復合材料，外層為銅或銅合金。

4、一種碳纖維復合材料分布式增強承力索制造方法，包括以下步驟：

5、（1）銅或銅合金包覆碳纖維預浸料的制備

6、銅或銅合金包覆碳纖維預浸料制備系統(tǒng)包括：紗架、注膠機、銅帶放帶裝置、布紗與浸潤裝置、儲帶裝置、銅帶縱包與焊接部分、銅管拉拔與渦流探傷部分、收線控制器和龍門收線裝置；

7、紗架通過磁阻尼張力控制器控制纖維絲放線張力，將纖維絲引導穿過布紗與浸潤裝置，注膠機通過注膠管將一定溫度和壓力的環(huán)氧樹脂混合膠料注入布紗與浸潤裝置的腔體內(nèi)，通過可控溫加熱器將裝置內(nèi)溫度穩(wěn)定在80℃，纖維絲充分浸潤收緊成束狀預浸料；通過銅帶放帶裝置將儲帶裝置上的銅帶與纖維絲束放線速度同步引導至銅帶縱包與焊接部分，縱包成型后通過焊接成母管，母管經(jīng)過銅管拉拔與渦流探傷部分的拉拔模后成為制定規(guī)格的銅管預浸料線材，最后通過收線控制器與龍門收線裝置收線裝盤。

8、（2）碳纖維復合材料分布式增強承力索的制備

9、承力索制備系統(tǒng)包括：絞線機、并線模、固化段、退火控制設備、冷卻段、牽引裝置及龍門收線裝置；

10、根據(jù)設計需求，按節(jié)徑比選擇節(jié)距與放線速度，將步驟（1）制備的銅管預浸料線材通過并線模后得到截面為圓線或多邊形單線絞合的絞線，在拉擠過程中進一步使預浸料的樹脂均勻分布；然后通過固化段進行固化，固化冷卻后的線材經(jīng)過牽引裝置后，至龍門收線裝置裝盤。

11、優(yōu)選地，所述注膠管為針型注膠管。

12、優(yōu)選地，所述預浸料制備系統(tǒng)還包括履帶牽引裝置和張力跟蹤反饋裝置與大輪牽引，履帶牽引裝置為主力牽引，通過張力跟蹤反饋裝置與大輪牽引來跟蹤牽引張力反饋，以實現(xiàn)碳纖維復合線材預浸料的余長控制；穩(wěn)定的牽引速度差可以得到穩(wěn)定的余長。

13、優(yōu)選地，所述絞線機為籠式絞線機。

14、優(yōu)選地，所述籠式絞線機為1+6盤和12盤兩臺籠絞機，籠絞機放線速度與雙輪式牽引裝置同步。

15、優(yōu)選地，所述絞線為多股同心絞合。

16、優(yōu)選地，所述固化段的每個固化管兩側(cè)均有一組校直集電裝置，校直集電裝置有校直滑輪、導電滑環(huán)和引流排，固化管內(nèi)配有溫度傳感器；退火控制設備輸出的直流電流傳導至滑輪上。

17、優(yōu)選地，所述固化段包含兩段加熱管，其中第一加熱管內(nèi)部金屬管溫度加熱至100℃，對線材預熱；校直集電裝置的滑輪與線材金屬層接觸后，因其與退火控制設備的直流電源連接，可以通過短路加熱的方式為線材加熱；在進入第二段加熱管前，線材溫度不能高于180℃，而在線材離開第二段固化管末端時，溫度達到230℃最佳。

18、優(yōu)選地，所述冷卻段為一段中空金屬管，冷卻方式采用風機將水霧和冷空氣吹入冷卻管進行熱交換，冷卻段末端有計米器。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、本發(fā)明通過使用更輕更強的碳纖維復合材料代替一部分金屬，實現(xiàn)了減重、增加強度的效果。在制造工藝方面通過在銅管中間置入復合材料預浸料制備成單線，然后將多根單線預浸料絞合同時加熱使復合材料預浸料固化，最終制備而成。本發(fā)明設計了全新的制造方法，在銅及銅合金包覆的連續(xù)長纖維預浸料處于未固化狀態(tài)時進行變形加工，使得碳纖維復合材料分布式增強的承力索可以連續(xù)生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種碳纖維復合材料分布式增強承力索，其特征在于：所述承力索由若干單絲同心絞制而成，承力索每根單絲的中心為碳纖維增強復合材料，外層為銅或銅合金。

2.一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述注膠管為針型注膠管。

4.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述預浸料制備系統(tǒng)還包括履帶牽引裝置和張力跟蹤反饋裝置與大輪牽引，履帶牽引裝置為主力牽引，通過張力跟蹤反饋裝置與大輪牽引來跟蹤牽引張力反饋，以實現(xiàn)碳纖維復合線材預浸料的余長控制。

5.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述絞線機為籠式絞線機。

6.如權(quán)利要求5所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述籠式絞線機為1+6盤和12盤兩臺籠絞機，籠絞機放線速度與雙輪式牽引裝置同步。

7.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述絞線為多股同心絞合。

8.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述固化段的每個固化管兩側(cè)均有一組校直集電裝置，校直集電裝置有校直滑輪、導電滑環(huán)和引流排，固化管內(nèi)配有溫度傳感器；退火控制設備輸出的直流電流傳導至滑輪上。

9.如權(quán)利要求8所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述固化段包含兩段加熱管，其中第一加熱管內(nèi)部金屬管溫度加熱至100℃，對線材預熱；校直集電裝置的滑輪與線材金屬層接觸后，因其與退火控制設備的直流電源連接，可以通過短路加熱的方式為線材加熱；在進入第二段加熱管前，線材溫度不能高于180℃，而在線材離開第二段固化管末端時，溫度達到230℃最佳。

10.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料分布式增強承力索的制造方法，其特征在于：所述冷卻段為一段中空金屬管，冷卻方式采用風機將水霧和冷空氣吹入冷卻管進行熱交換，冷卻段末端有計米器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及承力索制造技術(shù)領域，具體公開了一種碳纖維復合材料分布式增強承力索及其制造方法，所述承力索由若干單絲同心絞制而成，承力索每根單絲的中心為碳纖維增強復合材料，外層為銅或銅合金。制造過程主要步驟包括纖維材料布紗、浸漬、銅或銅合金層包覆、銅或銅合金包纖維預浸料單絲變形、銅或銅合金包預浸料單絲裝盤、絞制承力索、固化成型。本發(fā)明通過使用更輕更強的碳纖維復合材料代替一部分金屬，實現(xiàn)了減重、增加強度的效果。本發(fā)明設計了全新的制造方法，在銅及銅合金包覆的連續(xù)長纖維預浸料處于未固化狀態(tài)時進行變形加工，使得碳纖維復合材料分布式增強的承力索可以連續(xù)生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張硯,仝偉,王曉峰,徐發(fā)春
受保護的技術(shù)使用者：江蘇易鼎復合技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7