新型复合材料牵引风机叶轮制造技术

本实用新型专利技术涉及流体机械技术领域，公开一种新型复合材料牵引风机叶轮，包括上轮盘、叶片、下轮盘和轮芯，上轮盘、叶片和下轮盘均采用碳纤维层和玻璃纤维层层层铺贴复合而成。将成本较高的碳纤维与成本较低的玻璃纤维有效结合，在上轮盘、叶片、下轮盘的成型过程中采用特定的铺贴方式，使叶轮分体成型，叶轮整体制造工艺简单，比强度高，抗冲击性能好，能满足5000r/min以上高速运转，且比强度高的碳纤维和玻璃纤维结合成型的叶轮有助减小风机振动，提高风机轴承的寿命，可显著降低风机的能耗10％以上。10％以上。10％以上。

【技术实现步骤摘要】
新型复合材料牵引风机叶轮


[0001]本技术涉及流体机械
，具体地，涉及一种新型复合材料牵引风机叶轮。

技术介绍

[0002]非金属材料(纤维增强复合材料)是防腐蚀、防静电风机叶轮的理想制作材料，其在轻质高强、抗疲劳、减振降噪、耐腐蚀、吸声性好以及材料性能的可设计性和材料与结构的一致性等方面比传统的单一金属材料有明显的优越性。尤其是碳纤维复合材料，有很高的比强度，但成本较高，但玻璃纤维比模量低，成本低。如何将碳纤维和玻璃纤维有效结合形成碳玻纤维复合材料的牵引风机叶轮，在满足风机的各项性能指标的同时实现风机轻质高效、减振降噪成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本技术解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种有助减小风机振动、降低风机能耗的新型复合材料牵引风机叶轮。
[0004]本技术的目的通过以下技术方案实现：
[0005]一种新型复合材料牵引风机叶轮，包括上轮盘、叶片、下轮盘和轮芯，上轮盘、叶片和下轮盘均采用碳纤维层和玻璃纤维层层层铺贴复合而成。
[0006]进一步地，上轮盘包括六层第一碳纤维层和八层第一玻璃纤维层，以a代替第一碳纤维层，b代替第一玻璃纤维层，上轮盘上第一碳纤维层和第一玻璃纤维层的排列方式为abaabbaabababa。
[0007]更进一步地，下轮盘包括八层第二碳纤维层和十层第二玻璃纤维层，以c代替第二碳纤维层，d代替第二玻璃纤维层，下轮盘上第二碳纤维层和第二玻璃纤维层的排列方式为cdccddccddccdcdcdc。
>[0008]再进一步地，叶片包括六层第三碳纤维层和八层第三玻璃纤维层，以e代替第三碳纤维层，f代替第三玻璃纤维层，叶片上第三碳纤维层和第三玻璃纤维层的排列方式为efeeffeefefefe。
[0009]还进一步地，第一碳纤维层、第二碳纤维层和第三碳纤维层均为T300碳纤维0
°
/90
°
预浸料布，第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层和第三玻璃纤维层均为270g玻璃纤维
±
45
°
预浸料布，第一碳纤维层的厚度为0.22mm，第二碳纤维层的厚度为0.25mm，第三碳纤维层的厚度为0.2mm，第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层和第三玻璃纤维层的厚度均为0.22mm。
[0010]进一步地，叶片的进口角度为28
°
～32
°
、出口角度为58
°
～63
°
。
[0011]更进一步地，叶片进口宽度为115～125mm、出口宽度为65～75mm。
[0012]再进一步地，叶片在近心端为斜切结构。
[0013]更进一步地，上轮盘、叶片和下轮盘在各碳纤维层和玻璃纤维层排列铺放完毕后
先进行袋压预成型，再加热加压固化，固化过程为温度达80℃时加压2MPa 保温1h，然后升温至125℃并保温2h。
[0014]再进一步地，上轮盘、叶片和下轮盘在定位组装完成后需对接缝处进行打胶粘接，上轮盘、下轮盘在与叶片连接位置处均包裹有碳纤维预浸料进行补强。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0016]1)将成本较高的碳纤维与成本较低的玻璃纤维有效结合，在上轮盘、叶片、下轮盘的成型过程中采用特定的铺贴方式，一来实现叶轮的分体成型，降低整体结构的复杂性，二来降低原材料使用成本和模具制作成本，三来更是防止了叶轮成型材料内部存在空隙、缺陷等不利因素，有利于叶轮产品结构的实现，同时满足高速运转下叶轮的力学性能要求；
[0017]2)对叶片的进口角度、出口角度、进口宽度、出口宽度进行了相关限定，确保了叶轮的压力和流量参数，另外叶片近心端的斜切设计则使得流畅更趋于合理，可有效提升叶轮的整体性能；
[0018]3)叶轮整体制造工艺简单，比强度高，抗冲击性能好，能满足5000r/min 以上高速运转，且比强度高的碳纤维和玻璃纤维结合成型的叶轮有助减小风机振动，提高风机轴承的寿命，可显著降低风机的能耗10％以上。
附图说明
[0019]图1为实施例1所述的新型复合材料牵引风机叶轮的立体结构示意图；
[0020]图2为图1视图的主视图；
[0021]图3为图1视图的俯视图；
[0022]图4为实施例1所述的叶片的结构示意图；
[0023]图5为实施例1所述的新型复合材料牵引风机叶轮中叶片的进口角度和出口角度示意；
[0024]图6为实施例1所述的新型复合材料牵引风机叶轮中叶片的进口宽度和出口宽度示意；
[0025]图7为叶轮组装后固化使用的固化工装结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式对本技术作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，提供一种应用于轨道交通领域的新型复合材料牵引风机叶轮，其包括上轮盘1、叶片2、下轮盘3、轮芯4，上轮盘1、叶片2和下轮盘3均采用碳纤维和玻璃纤维复合制成。如图1、2、3和图4所示，叶片2上下边处均设计有凸台卡口21，上轮盘1、下轮盘3上开设有与叶片凸台卡口21适配的槽口，叶片通过凸台卡口卡设进上轮盘和下轮盘的槽口中实现叶轮整体稳定组装。叶片 2的近心端为叶轮入口、远心端为叶轮出口。下轮盘3通过铰制孔螺栓6压紧固定至轮芯4上，为避免铰制孔螺栓直接作用在下轮盘上，可在两者连接处加装
不锈钢垫片5，铰制孔螺栓6头部与不锈钢垫片5贴合，轮芯一般为钢制轮芯，当然，轮芯和不锈钢垫片也可采用铝合金材质替代。
[0029]本实施例对碳纤维和玻璃纤维的成本和性能特性充分分析，将两者结合，对上轮盘、叶片和下轮盘进行特殊材质改进设计，以期使最终叶轮在轻质高强、抗疲劳、减振降噪、耐腐蚀、吸声性好等方面相较于传统的单一金属材料产生明显的优越性。
[0030]具体地，上轮盘1包括六层第一碳纤维层和八层第一玻璃纤维层，以a代替第一碳纤维层，b代替第一玻璃纤维层，上轮盘上由内至外(上轮盘的内、外区分见附图1所示)第一碳纤维层和第一玻璃纤维层的排列方式为 abaabbaabababa。其中第一碳纤维层为T300碳纤维0
°
/90
°
预浸料布，第一玻璃纤维层为270g玻璃纤维
±
45
°
预浸料布，第一碳纤维层和第一玻璃纤维层的单层厚度均为0.22mm，尺寸均为500mm
×
500mm。
[0031]下轮盘3包括八层第二碳纤维层和十层第二玻璃纤维层，以c代替第二碳纤维层，d代替第二玻璃纤维层，下轮盘由下至上(下轮盘的上表面和下表面区分见附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型复合材料牵引风机叶轮，其特征在于，包括上轮盘、叶片、下轮盘和轮芯，上轮盘、叶片和下轮盘均采用碳纤维层和玻璃纤维层层层铺贴复合而成；上轮盘包括六层第一碳纤维层和八层第一玻璃纤维层，以a代替第一碳纤维层，b代替第一玻璃纤维层，上轮盘上第一碳纤维层和第一玻璃纤维层的排列方式为abaabbaabababa。2.根据权利要求1所述的新型复合材料牵引风机叶轮，其特征在于，下轮盘包括八层第二碳纤维层和十层第二玻璃纤维层，以c代替第二碳纤维层，d代替第二玻璃纤维层，下轮盘上第二碳纤维层和第二玻璃纤维层的排列方式为cdccddccddccdcdcdc。3.根据权利要求2所述的新型复合材料牵引风机叶轮，其特征在于，叶片包括六层第三碳纤维层和八层第三玻璃纤维层，以e代替第三碳纤维层，f代替第三玻璃纤维层，叶片上第三碳纤维层和第三玻璃纤维层的排列方式为efeeffeefefefe。4.根据权利要求3所述的新型复合材料牵引风机叶轮，其特征在于，第一碳纤维层、第二碳纤维层和第三碳纤维层均为T300碳纤维0
°
/90
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺，屈小章，吴凡，刘梦安，翟方志，
申请(专利权)人：湖南联诚轨道装备有限公司，
类型：新型
国别省市：