CN116427056B - 高速动车组碳滑板用碳材料制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高速动车组碳滑板用碳材料制备装置及其制备方法，涉及动车组碳滑板技术领域，包括底板，底板上表面设有送线箱，底板上表面固设有安装台，安装台上设有拉伸机构，底板上表面设有清洗机构，底板上表面设有加热机构，底板上表面设有电解机构，底板上表面设有上浆机构，底板上表面设有调节机构，底板上表面设有缠绕机构，输送安装台上转动设有多个输送辊；纤维经过拉伸机构对纤维进行拉伸，到达清洗机构对纤维进行清洗，在进入到加热机构内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构实现氧化，再通过上浆机构将纤维包起来，最后通过调节机构带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构上，实现碳纤维一体化加工，提高生产效率。

Description

高速动车组碳滑板用碳材料制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及动车组碳滑板领域，尤其涉及高速动车组碳滑板用碳材料制备装置及其制备方法。

背景技术

碳滑板安装在高速受电弓顶部，负责与接触网滑动接触获取电力，动车组每架受电弓均安装有一对或一根碳滑板；而碳滑板使用的碳材料以碳纤维为主，通过先进的高温真空气体式压力浸渗对碳材料的浸铜技术，开发一种导电性好、润滑性优、耐磨性突出的浸金属碳基复合材料；

目前制作碳滑板用的碳材料制备装置具有以下缺点：1、制造碳纤维时需要五个步骤：纺纱、稳定、碳化、表面处理和上浆；传统的制备碳纤维都是将这些步骤分开进行，需要将碳纤维不断的换设备进行加工，从而降低工作效率，以及在更换设备时间会影响碳纤维的质量；2、在碳材料最后工序对碳纤维进行收集时，传统的收集不能使碳纤维均匀的缠绕在缠绕辊上，影响存放。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的碳材料制备不能实现一体化以及对碳纤维收集不均匀的缺点，而提出的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置及其制备方法。

为了解决现有技术存在的碳材料制备不能实现一体化以及对碳纤维收集不均匀的问题，本发明采用了如下技术方案：

高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，包括底板，所述底板上表面设有送线箱，所述底板上表面固设有安装台，所述安装台上设有拉伸机构，所述底板上表面设有清洗机构，所述底板上表面设有加热机构，所述底板上表面设有电解机构，所述底板上表面设有上浆机构，所述底板上表面设有调节机构，所述底板上表面设有缠绕机构，输送安装台上转动设有多个输送辊。

优选地，所述拉伸机构包括拉伸辊，所述拉伸辊设有三根，所述拉伸辊与安装台转动连接。

优选地，所述清洗机构包括装水池，所述装水池下端与底板上表面固定连接，所述装水池上端固定设有第一支撑架，所述第一支撑架上固定设有送水管，所述送水管上固定设有一对喷水管，所述装水池上固定设有排水管。

优选地，所述加热机构包括加热箱，所述加热箱下端与底板上表面固定连接，所述加热箱位于装水池一侧。

优选地，所述电解机构包括电解箱，所述电解箱下端与底板上表面固定连接，所述电解箱位于加热箱一侧。

优选地，所述上浆机构包括装料箱，所述装料箱下端与底板上表面固定连接，所述装料箱位于电解箱一侧，所述底板上表面固定设有第二支撑架，所述第二支撑架上固定设有涂料箱，所述装料箱上固定设有输送管，所述输送管一端与涂料箱相连接，所述第二支撑架上固定共设有加料管，所述加料管一端位于电解箱上方。

优选地，所述调节机构包括第一固定块，所述第一固定块下端与底板上表面固定连接，所述第一固定块上转动设有圆形杆，所述圆形杆上端固定设有旋转盘，所述旋转盘上表面固定设有驱动轴，所述底板上表面固定设有第二固定块，所述第二固定块上转动设有驱动杆，所述底板上表面固定设有第一电机，所述驱动杆一端固定设有锥齿轮组，所述驱动杆另一端与第一电机输出端相连接，所述锥齿轮组一端与圆形杆下端固定连接。

优选地，所述缠绕机构包括打包架，所述打包架下端与底板上表面固定连接，所述打包架一侧转动设有安装轴，所述安装轴上套设有缠绕辊，所述打包架另一侧固定设有第二电机，所述第二电机输出端与安装轴相连接，所述安装轴上开设有螺纹槽，所述安装轴上套设有一对限位环，所述安装轴上螺纹设有固定环。

优选地，所述底板上表面固定设有一对限位架，所述限位架上均滑动设有连接块，所述连接块一端固定设有椭圆块，所述椭圆块上开设有椭圆槽，所述椭圆块上表面固定设有导向盒，所述导向盒内转动设有一对导向轴，所述导向盒上转动设有保护盖。

本发明还提出了高速动车组碳滑板用碳材料制备装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将前体与其他材料混合，然后纺成纤维，通过送线箱将纤维送到输送辊上，输送辊贯穿着所有机构，用来输送纤维，首先通过经过拉伸机构对纤维进行拉伸，到达清洗机构对纤维进行清洗，在进入到加热机构内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构实现氧化，再通过上浆机构将纤维包起来，最后通过调节机构带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构上；

步骤二，通过三根拉伸辊分布不同位置，对纤维进行拉伸；清洗是通过送水管将外部水送到喷水管中，通过喷水管对纤维进行冲洗，落下的水进入装水池中；加热是通过输送辊将纤维送到加热箱内进行加热使其碳化，创建几乎纯碳的紧密编织链；加热过后会进入到电解箱内，通过将带正电的纤维浸入导电材料的浴中，通过电解来实现氧化，防止引入可能导致材料故障的表面缺陷；接下来进入到上浆机构中，通过两个输送辊粘上涂层材料，涂层材料可包括涂层材料，输送辊的涂层材料会在输送时涂抹到碳纤维上，涂料将纤维包起来，以防止在缠绕到线轴上或机织成织物时损坏；

步骤三，上浆后的碳纤维穿过导向盒，端部与缠绕辊连接，通过第二电机进行转动带动安装轴进行转动，安装轴带动缠绕辊进行转动，使碳纤维缠绕到缠绕辊上，在缠绕过程中，通过第一电机带动驱动杆进行转动，驱动杆带动锥齿轮组进行转动，锥齿轮组带动圆形杆进行转动，圆形杆带动旋转盘进行转动，旋转盘带动驱动轴进行转动，驱动轴沿着椭圆槽内移动，从而带动椭圆块进行横向移动，椭圆块带动导向盒同步移动，导向盒带动碳纤维横向移动，使碳纤维均匀的缠绕在缠绕辊上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，纤维经过拉伸机构对纤维进行拉伸，到达清洗机构对纤维进行清洗，在进入到加热机构内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构实现氧化，再通过上浆机构将纤维包起来，最后通过调节机构带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构上，实现碳纤维一体化加工，提高生产效率；

2、在本发明中，通过旋转盘带动驱动轴进行转动，驱动轴沿着椭圆槽内移动，从而带动椭圆块进行横向移动，椭圆块带动导向盒同步移动，导向盒带动碳纤维横向来回移动，使碳纤维均匀的缠绕在缠绕辊上。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的清洗机构结构示意图；

图3为本发明的加热机构结构示意图；

图4为本发明的电解机构结构示意图；

图5为本发明的调节机构结构示意图；

图6为本发明的缠绕机构结构示意图；

图7为本发明的制备方法图；

图中序号：1、底板；11、送线箱；12、安装台；13、拉伸机构；14、清洗机构；15、加热机构；16、电解机构；17、上浆机构；18、调节机构；19、缠绕机构；131、拉伸辊；141、装水池；142、第一支撑架；143、送水管；144、喷水管；145、排水管；151、加热箱；161、电解箱；171、装料箱；172、第二支撑架；173、涂料箱；174、输送管；175、加料管；181、第一固定块；182、圆形杆；183、旋转盘；184、驱动轴；185、第二固定块；186、驱动杆；187、锥齿轮组；188、第一电机；191、打包架；192、安装轴；193、缠绕辊；194、第二电机；195、螺纹槽；196、限位环；197、固定环；2、限位架；22、连接块；23、椭圆块；24、椭圆槽；25、导向盒；26、导向轴；27、保护盖；3、输送辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：本实施例提供了高速动车组碳滑板用碳材料制备装置及其制备方法，参见图1-7，具体的，包括底板1，底板1上表面设有送线箱11，底板1上表面固设有安装台12，安装台12上设有拉伸机构13，底板1上表面设有清洗机构14，底板1上表面设有加热机构15，底板1上表面设有电解机构16，底板1上表面设有上浆机构17，底板1上表面设有调节机构18，底板1上表面设有缠绕机构19，输送安装台12上转动设有多个输送辊3，纤维经过拉伸机构13对纤维进行拉伸，到达清洗机构14对纤维进行清洗，在进入到加热机构15内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构16实现氧化，再通过上浆机构17将纤维包起来，最后通过调节机构18带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构19上，实现碳纤维一体化加工，提高生产效率。

在具体实施过程中，如图1所示，拉伸机构13包括拉伸辊131，拉伸辊131设有三根，拉伸辊131与安装台12转动连接，实现对纤维进行拉伸，提高韧性。

在具体实施过程中，如图1和图2所示，清洗机构14包括装水池141，装水池141下端与底板1上表面固定连接，装水池141上端固定设有第一支撑架142，第一支撑架142上固定设有送水管143，送水管143上固定设有一对喷水管144，装水池141上固定设有排水管145，实现对纤维进行清洗。

在具体实施过程中，如图1和图3所示，加热机构15包括加热箱151，加热箱151下端与底板1上表面固定连接，加热箱151位于装水池141一侧，对纤维进行加热使其碳化，创建几乎纯碳的紧密编织链。

在具体实施过程中，如图1和图3所示，电解机构16包括电解箱161，电解箱161下端与底板1上表面固定连接，电解箱161位于加热箱151一侧，通过电解来实现氧化，防止引入可能导致材料故障的表面缺陷。

在具体实施过程中，如图1和图4所示，上浆机构17包括装料箱171，装料箱171下端与底板1上表面固定连接，装料箱171位于电解箱161一侧，底板1上表面固定设有第二支撑架172，第二支撑架172上固定设有涂料箱173，装料箱171上固定设有输送管174，输送管174一端与涂料箱173相连接，第二支撑架172上固定共设有加料管175，加料管175一端位于电解箱161上方，通过涂料将纤维包起来，以防止在缠绕到线轴上或机织成织物时损坏。

实施例二：在实施例一中，还存在对碳纤维收集不均匀的问题，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：

在具体实施过程中，如图1和图5所示，调节机构18包括第一固定块181，第一固定块181下端与底板1上表面固定连接，第一固定块181上转动设有圆形杆182，圆形杆182上端固定设有旋转盘183，旋转盘183上表面固定设有驱动轴184，底板1上表面固定设有第二固定块185，第二固定块185上转动设有驱动杆186，底板1上表面固定设有第一电机188，驱动杆186一端固定设有锥齿轮组187，驱动杆186另一端与第一电机188输出端相连接，锥齿轮组187一端与圆形杆182下端固定连接，通过旋转盘183转动带动驱动轴184转动，带动椭圆块23横向来回移动。

在具体实施过程中，如图1和图6所示，缠绕机构19包括打包架191，打包架191下端与底板1上表面固定连接，打包架191一侧转动设有安装轴192，安装轴192上套设有缠绕辊193，打包架191另一侧固定设有第二电机194，第二电机194输出端与安装轴192相连接，安装轴192上开设有螺纹槽195，安装轴192上套设有一对限位环196，安装轴192上螺纹设有固定环197，将缠绕辊193套在安装轴192上，再将限位环196套上，对缠绕辊193位置进行限位，再将固定环197沿着螺纹槽195转动，将限位环196位置固定。

在具体实施过程中，如图1和图5所示，底板1上表面固定设有一对限位架2，限位架2上均滑动设有连接块22，连接块22一端固定设有椭圆块23，椭圆块23上开设有椭圆槽24，椭圆块23上表面固定设有导向盒25，导向盒25内转动设有一对导向轴26，导向盒25上转动设有保护盖27，导向轴26方便碳纤维输送，保护盖27便于对导向轴26安装，通过导向盒25横向移动，带动碳纤维进行移动，使碳纤维能均匀的分布在缠绕辊193上。

实施例三：参见图7，具体的，本发明的工作原理及操作方法如下：

步骤一，将前体与其他材料混合，然后纺成纤维，通过送线箱11将纤维送到输送辊3上，输送辊3贯穿着所有机构，用来输送纤维，首先通过经过拉伸机构13对纤维进行拉伸，到达清洗机构14对纤维进行清洗，在进入到加热机构15内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构16实现氧化，再通过上浆机构17将纤维包起来，最后通过调节机构18带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构19上；

步骤二，通过三根拉伸辊131分布不同位置，对纤维进行拉伸；清洗是通过送水管143将外部水送到喷水管144中，通过喷水管144对纤维进行冲洗，落下的水进入装水池141中；加热是通过输送辊3将纤维送到加热箱151内进行加热使其碳化，创建几乎纯碳的紧密编织链；加热过后会进入到电解箱161内，通过将带正电的纤维浸入导电材料的浴中，通过电解来实现氧化，防止引入可能导致材料故障的表面缺陷；接下来进入到上浆机构17中，通过两个输送辊3粘上涂层材料，涂层材料可包括涂层材料，输送辊3的涂层材料会在输送时涂抹到碳纤维上，涂料将纤维包起来，以防止在缠绕到线轴上或机织成织物时损坏；

步骤三，上浆后的碳纤维穿过导向盒25，端部与缠绕辊193连接，通过第二电机194进行转动带动安装轴192进行转动，安装轴192带动缠绕辊193进行转动，使碳纤维缠绕到缠绕辊193上，在缠绕过程中，通过第一电机188带动驱动杆186进行转动，驱动杆186带动锥齿轮组187进行转动，锥齿轮组187带动圆形杆182进行转动，圆形杆182带动旋转盘183进行转动，旋转盘183带动驱动轴184进行转动，驱动轴184沿着椭圆槽24内移动，从而带动椭圆块23进行横向移动，椭圆块23带动导向盒25同步移动，导向盒25带动碳纤维横向移动，使碳纤维均匀的缠绕在缠绕辊193上。

本发明将纤维经过拉伸机构13对纤维进行拉伸，到达清洗机构14对纤维进行清洗，在进入到加热机构15内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构16实现氧化，再通过上浆机构17将纤维包起来，最后通过调节机构18带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构19上，实现碳纤维一体化加工，提高生产效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，包括底板（1），其特征在于：所述底板（1）上表面设有送线箱（11），所述底板（1）上表面固设有安装台（12），所述安装台（12）上设有拉伸机构（13），所述底板（1）上表面设有清洗机构（14），所述底板（1）上表面设有加热机构（15），所述底板（1）上表面设有电解机构（16），所述底板（1）上表面设有上浆机构（17），所述底板（1）上表面设有调节机构（18），所述底板（1）上表面设有缠绕机构（19），输送安装台（12）上转动设有多个输送辊（3）；

所述调节机构（18）包括第一固定块（181），所述第一固定块（181）下端与底板（1）上表面固定连接，所述第一固定块（181）上转动设有圆形杆（182），所述圆形杆（182）上端固定设有旋转盘（183），所述旋转盘（183）上表面固定设有驱动轴（184），所述底板（1）上表面固定设有第二固定块（185），所述第二固定块（185）上转动设有驱动杆（186），所述底板（1）上表面固定设有第一电机（188），所述驱动杆（186）一端固定设有锥齿轮组（187），所述驱动杆（186）另一端与第一电机（188）输出端相连接，所述锥齿轮组（187）一端与圆形杆（182）下端固定连接；

所述底板（1）上表面固定设有一对限位架（2），所述限位架（2）上均滑动设有连接块（22），所述连接块（22）一端固定设有椭圆块（23），所述椭圆块（23）上开设有椭圆槽（24），所述椭圆块（23）上表面固定设有导向盒（25），所述导向盒（25）内转动设有一对导向轴（26），所述导向盒（25）上转动设有保护盖（27）；

通过旋转盘带动驱动轴进行转动，驱动轴沿着椭圆槽内移动，从而带动椭圆块进行横向移动，椭圆块带动导向盒同步移动，导向盒带动碳纤维横向来回移动，使碳纤维均匀的缠绕在缠绕辊上。

2.根据权利要求1所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于：所述拉伸机构（13）包括拉伸辊（131），所述拉伸辊（131）设有三根，所述拉伸辊（131）与安装台（12）转动连接。

3.根据权利要求1所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于：所述清洗机构（14）包括装水池（141），所述装水池（141）下端与底板（1）上表面固定连接，所述装水池（141）上端固定设有第一支撑架（142），所述第一支撑架（142）上固定设有送水管（143），所述送水管（143）上固定设有一对喷水管（144），所述装水池（141）上固定设有排水管（145）。

4.根据权利要求1所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于：所述加热机构（15）包括加热箱（151），所述加热箱（151）下端与底板（1）上表面固定连接，所述加热箱（151）位于装水池（141）一侧。

5.根据权利要求1所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于：所述电解机构（16）包括电解箱（161），所述电解箱（161）下端与底板（1）上表面固定连接，所述电解箱（161）位于加热箱（151）一侧。

6.根据权利要求1所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于：所述上浆机构（17）包括装料箱（171），所述装料箱（171）下端与底板（1）上表面固定连接，所述装料箱（171）位于电解箱（161）一侧，所述底板（1）上表面固定设有第二支撑架（172），所述第二支撑架（172）上固定设有涂料箱（173），所述装料箱（171）上固定设有输送管（174），所述输送管（174）一端与涂料箱（173）相连接，所述第二支撑架（172）上固定共设有加料管（175），所述加料管（175）一端位于电解箱（161）上方。

7.根据权利要求1所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于：所述缠绕机构（19）包括打包架（191），所述打包架（191）下端与底板（1）上表面固定连接，所述打包架（191）一侧转动设有安装轴（192），所述安装轴（192）上套设有缠绕辊（193），所述打包架（191）另一侧固定设有第二电机（194），所述第二电机（194）输出端与安装轴（192）相连接，所述安装轴（192）上开设有螺纹槽（195），所述安装轴（192）上套设有一对限位环（196），所述安装轴（192）上螺纹设有固定环（197）。

8.高速动车组碳滑板用碳材料制备方法，采用权利要求1-7任一所述的高速动车组碳滑板用碳材料制备装置，其特征在于，将前体与其他材料混合，然后纺成纤维，通过送线箱（11）将纤维送到输送辊（3）上，输送辊（3）贯穿着所有机构，用来输送纤维，首先通过经过拉伸机构（13）对纤维进行拉伸，到达清洗机构（14）对纤维进行清洗，在进入到加热机构（15）内进行加热，使其碳化，接着通过电解机构（16）实现氧化，再通过上浆机构（17）将纤维包起来，最后通过调节机构（18）带动碳纤维移动均匀的缠绕在缠绕机构（19）上；通过三根拉伸辊（131）分布不同位置，对纤维进行拉伸；清洗是通过送水管（143）将外部水送到喷水管（144）中，通过喷水管（144）对纤维进行冲洗，落下的水进入装水池（141）中；加热是通过输送辊（3）将纤维送到加热箱（151）内进行加热使其碳化，创建几乎纯碳的紧密编织链；加热过后会进入到电解箱（161）内，通过将带正电的纤维浸入导电材料的浴中，通过电解来实现氧化，防止引入可能导致材料故障的表面缺陷；接下来进入到上浆机构（17）中，通过两个输送辊（3）粘上涂层材料，涂层材料可包括涂层材料，输送辊（3）的涂层材料会在输送时涂抹到碳纤维上，涂料将纤维包起来，以防止在缠绕到线轴上或机织成织物时损坏；上浆后的碳纤维穿过导向盒（25），端部与缠绕辊（193）连接，通过第二电机（194）进行转动带动安装轴（192）进行转动，安装轴（192）带动缠绕辊（193）进行转动，使碳纤维缠绕到缠绕辊（193）上，在缠绕过程中，通过第一电机（188）带动驱动杆（186）进行转动，驱动杆（186）带动锥齿轮组（187）进行转动，锥齿轮组（187）带动圆形杆（182）进行转动，圆形杆（182）带动旋转盘（183）进行转动，旋转盘（183）带动驱动轴（184）进行转动，驱动轴（184）沿着椭圆槽（24）内移动，从而带动椭圆块（23）进行横向移动，椭圆块（23）带动导向盒（25）同步移动，导向盒（25）带动碳纤维横向移动，使碳纤维均匀的缠绕在缠绕辊（193）上。