一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构的制作方法

本发明涉及大型机械，尤其涉及一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，用于超重力离心机吊耳上。

背景技术：

1、整流罩是超重力离心机转动系统的重要组成部分，离心机在高速旋转过程中，必须考虑风阻对离心设备的影响，因此各种整流罩结构随之设计出来。整流罩结构在设计时，需要对其气动外形进行设计，在气动外形曲面确定后，对随动罩整体结构进行设计，满足相关的强度、刚度、稳定性及重量指标等技术要求。

2、传统离心机一般只放置试验件用的型腔支架结构，不外设整流罩。超重力离心机在高过载系数下，必须考虑风阻对试验件的影响。传统整流罩一般采用网格式框架结构或桁架结构外敷蒙皮的结构形式，由于其较大的自重，会对离心机轴承带来较大的离心载荷，从而间接提高了离心机中间旋转轴的设计要求，甚至因离心机整流罩的影响，造成整体离心机过载系数达不到许用设计要求的现象。

技术实现思路

1、本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，包括有吊耳支架，在吊耳支架的左右两侧分别固定有侧连接组件，在两侧的侧连接组件下面分别固定有爪型组件，通过侧连接组件和爪型组件连接有整流罩外部蒙皮结构，所述的整流罩外部蒙皮结构包括有位于吊耳支架左右两侧的侧整流罩、位于吊耳支架上下侧的顶罩和底罩以及位于吊耳支架前后侧的两个边罩，所述侧整流罩长期安装于吊耳支架上。两个边罩的一个侧边分别通过活动结构与其对应的侧连接组件连接，边罩可产生一定错动量，并可单独拆卸。顶罩和底罩可根据需求进行拆装。侧整流罩采用一体化结构形式，承担主要的气动载荷，并维持气动外形。所述的离心机整流罩外形进行减阻设计，并经有限元软件优化，能有效降低主机运行的风阻功率。

4、所述的吊耳支架包括有u型吊耳支座，所述的u型吊耳支座的左右侧板为三角形板，在左右侧板的中部开有减重孔一，在左右侧板的顶端分别安装有吊耳，吊耳位于整流罩外部蒙皮结构上方，u型吊耳支座的底部左右端均为外凸弧形。

5、所述的侧连接组件包括有腹板，在腹板中部开有减重孔二，在腹板远离吊耳支架的一侧面的两侧边分别设有翼缘，在腹板靠近吊耳支架的一侧面上固定有两个加强筋，所述的腹板通过螺栓固定在所述u型吊耳支座的左右侧板上，u型吊耳支座的侧板位于两个所述加强筋之间，两个加强筋紧贴u型吊耳支座的侧板。

6、所述的爪型组件包括有与u型吊耳支座底部左右端匹配的弧形板，在弧形板内壁等间距间隔设置有多个弧形筋板，所述的爪型组件位于u型吊耳支座底部左右端外侧，上端通过螺栓与腹板下端连接，下端与所述整流罩外部蒙皮结构连接。

7、所述的活动结构包括有上夹板、下夹板和中间连接板，所述下夹板与所述边罩一侧边通过螺栓连接，中间连接板与所述侧连接组件的腹板通过螺栓连接，上夹板分别与下夹板和中间连接板通过螺栓连接，中间连接板上用于与上夹板连接的孔为长条孔。

8、还包括有盒型加强件和l型加强件，所述侧整流罩与侧连接组件顶端之间通过盒型加强件连接，侧整流罩与爪型组件的下端通过l型加强件连接。

9、所述的侧整流罩采用复合材料夹芯结构形式，复合材料选用碳纤维或玻璃纤维，夹芯材料选择蜂窝夹芯材料或pmi泡沫，在拐角骨架及连接区采用层合板结构，厚度为8mm～12mm，其余区域采用夹芯结构，厚度为20mm～30mm，上下各铺设碳布或玻纤布。

10、所述的边罩采用复合材料夹芯结构形式，边缘连接处为实体铺层，中间采用夹芯结构，复合材料选用碳纤维或玻璃纤维，夹芯材料选择蜂窝夹芯材料或pmi泡沫，与所述侧连接组件连接部分厚度为8mm～12mm，与所述活动结构连接处厚度为4mm～8mm，上下两侧边缘厚度5mm～9mm，中间采用夹芯结构，总厚度13～17mm，其中蜂窝厚度为10mm～14mm。

11、所述的底罩和顶罩都采用复合材料夹芯结构形式，边缘连接处为实体铺层，中间采用夹芯结构，复合材料选用碳纤维或玻璃纤维，夹芯材料选择蜂窝夹芯材料或pmi泡沫，边缘连接处层合板厚度为8mm～12mm，中间采用夹芯结构，13～17mm，其中蜂窝厚度为10mm～14mm。

12、所述的侧整流罩、边罩、顶罩、底罩采用复合材料夹芯结构形式，在降低重量条件下达到提高刚度的目的；其中连接区域、高曲率区域采用层合板结构，提高连接强度和工艺性。

13、所述的侧连接组件采用模压成型或热压罐成型，所述加强筋铆接在腹板上。为了更好的传递载荷，加强筋与吊耳侧面紧贴并连接。侧连接组件采用分块设计，优点为可进行预装配，避免因尺寸偏差造成加强筋与吊耳间隙过大或干涉，导致功能失效或产品报废。

14、所述的边罩在连接钉处镶嵌钢衬套，避免因振动、拆卸等造成边罩连接孔磨损。其中，钢衬套可在损坏后更换。

15、所述的爪型组件采用采用复合材料层合板结构，复合材料可为玻璃纤维材料或碳纤维材料亦或玻璃纤维及碳纤维混合材料。

16、所述的活动结构采用轴孔间隙配合或长圆孔的方式进行活动连接设计。采用两块夹板和连接板的结构形式，滑块可在两块夹板之间错动，其连接钉需按特定的扭矩进行锁紧，避免离心机加速过程中造成边罩撕裂。

17、本发明的工作原理是：

18、吊耳与离心机转臂连接，整流罩外部蒙皮结构和侧连接组件直接连接或通过爪型组件连接，使得整流罩在承受外侧风阻载荷及离心载荷同时作用的工作状态下，将两种蒙皮上的载荷成功传递至侧连接组件结构中，侧连接组件再将载荷传递到吊耳、离心机转臂上。其中，侧连接组件不仅仅起到力的传递作用，其结构形式还承担支撑框的功能，起到支撑蒙皮结构的作用。本发明所述的设计结构在较低自重水平下可承受较高的蒙皮面外风载荷，并可完全保证自身强度满足相关设计要求。

19、本发明的优点是：本发明与传统的离心机不设整流罩结构不同，本发明设计了一种在吊耳上使用的整流罩结构，适用于高速离心机。

20、本发明蒙皮结构采用复合材料夹芯结构，该结构在满足刚度及强度技术要求的同时，极大的降低了蒙皮自重，且极大的提高了蒙皮自身稳定性，降低整流罩在高速旋转过程中的颤振现象。

21、本发明解决了大型高速离心机整流罩自重偏高的问题，与传统离心机整流罩结构相比，本离心机整流罩可减重40%左右，从而降低离心机中间轴承的离心载荷，间接提升离心机整体性能。

22、在侧连接组件与侧整流罩底部之间连接有爪型组件，结构简单新颖，重量轻，连接牢固，自身强度大。

技术特征：

1.一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：包括有吊耳支架，在吊耳支架的左右两侧分别固定有侧连接组件，在两侧的侧连接组件下面分别固定有爪型组件，通过侧连接组件和爪型组件连接有整流罩外部蒙皮结构，所述的整流罩外部蒙皮结构包括有位于吊耳支架左右两侧的侧整流罩、位于吊耳支架上下侧的顶罩和底罩以及位于吊耳支架前后侧的两个边罩，两个边罩的一个侧边分别通过活动结构与其对应的侧连接组件连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的吊耳支架包括有u型吊耳支座，所述的u型吊耳支座的左右侧板为三角形板，在左右侧板的中部开有减重孔一，在左右侧板的顶端分别安装有吊耳，吊耳位于整流罩外部蒙皮结构上方，u型吊耳支座的底部左右端均为外凸弧形。

3.根据权利要求2所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的侧连接组件包括有腹板，在腹板中部开有减重孔二，在腹板远离吊耳支架的一侧面的两侧边分别设有翼缘，在腹板靠近吊耳支架的一侧面上固定有两个加强筋，所述的腹板通过螺栓固定在所述u型吊耳支座的左右侧板上，u型吊耳支座的侧板位于两个所述加强筋之间，两个加强筋紧贴u型吊耳支座的侧板。

4.根据权利要求3所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的爪型组件包括有与u型吊耳支座底部左右端匹配的弧形板，在弧形板内壁等间距间隔设置有多个弧形筋板，所述的爪型组件位于u型吊耳支座底部左右端外侧，且上端通过螺栓与腹板下端连接，下端与所述整流罩外部蒙皮结构连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的活动结构包括有上夹板、下夹板和中间连接板，所述下夹板与所述边罩一侧边通过螺栓连接，中间连接板与所述侧连接组件的腹板通过螺栓连接，上夹板分别与下夹板和中间连接板通过螺栓连接，中间连接板上用于与上夹板连接的孔为长条孔。

6.根据权利要求5所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：还包括有盒型加强件和l型加强件，所述侧整流罩与侧连接组件顶端之间通过盒型加强件连接，侧整流罩与爪型组件的下端通过l型加强件连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的侧整流罩采用复合材料夹芯结构形式，复合材料选用碳纤维或玻璃纤维，夹芯材料选择蜂窝夹芯材料或pmi泡沫，在拐角骨架及连接区采用层合板结构，厚度为8mm～12mm，其余区域采用夹芯结构，厚度为20mm～30mm，上下各铺设碳布或玻纤布。

8.根据权利要求1所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的边罩采用复合材料夹芯结构形式，边缘连接处为实体铺层，中间采用夹芯结构，复合材料选用碳纤维或玻璃纤维，夹芯材料选择蜂窝夹芯材料或pmi泡沫，与所述侧连接组件连接部分厚度为8mm～12mm，与所述活动结构连接处厚度为4mm～8mm，上下两侧边缘厚度5mm～9mm，中间采用夹芯结构，总厚度13～17mm，其中蜂窝厚度为10mm～14mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的底罩和顶罩都采用复合材料夹芯结构形式，边缘连接处为实体铺层，中间采用夹芯结构，复合材料选用碳纤维或玻璃纤维，夹芯材料选择蜂窝夹芯材料或pmi泡沫，边缘连接处层合板厚度为8mm～12mm，中间采用夹芯结构，13～17mm，其中蜂窝厚度为10mm～14mm。

10.根据权利要求3所述的一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，其特征在于：所述的侧连接组件采用模压成型或热压罐成型，所述加强筋铆接在腹板上。

技术总结
本发明公开了一种用于高速离心机的大型复合材料整流罩结构，及大型机械技术领域，整流罩主要由侧整流罩、边罩、底罩、顶罩、侧连接组件、爪型组件、加强件、活动结构组成。本发明与传统的离心机不设整流罩结构不同，本发明设计了一种在吊耳上使用的整流罩结构，适用于高速离心机。本发明解决了大型高速离心机整流罩自重偏高的问题，与传统离心机整流罩结构相比，本离心机整流罩可减重40%左右，从而降低离心机中间轴承的离心载荷，间接提升离心机整体性能。在侧连接组件与侧整流罩底部之间连接有爪型组件，结构简单新颖，重量轻，连接牢固，自身强度大。

技术研发人员：万晟昱,陈立峰,贠莉娜,段晓松,董尚鑫,王博群,胡纪根
受保护的技术使用者：绍兴宝旌复合材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13