一種簡(jiǎn)易碳纖維復(fù)合材料圓形桿體接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料圓形棒材耐張金具，尤其是一種簡(jiǎn)易碳纖維復(fù)合材料 圓形桿體接頭。 技術(shù)背景
[0002] 碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)輕，高強(qiáng)，高比模量，耐腐蝕，耐老化，壽命長(zhǎng)等優(yōu)異性能， 近年來已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。其中拉擠成型的碳纖維復(fù)合材料連續(xù)圓形棒材正在電力 輸送以及石油開采中進(jìn)行普及應(yīng)用。其中碳纖維導(dǎo)線就已掛網(wǎng)上萬(wàn)公里。
[0003] 碳纖維復(fù)合材料使用過程中需要與其它結(jié)構(gòu)件進(jìn)行連接并且要發(fā)揮出其優(yōu)異的 力學(xué)性能。因其特殊的結(jié)構(gòu)性能，并不適用于金屬的螺紋、壓接、焊接等連接形式，因此需要 針對(duì)其特性設(shè)計(jì)特殊的連接結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有碳纖維復(fù)合材料芯棒配套金具全部采用線切割工 藝，需要慢走絲、內(nèi)圓磨、外圓磨、全程要靠模數(shù)控加工中心完成，加工工序繁瑣，精度要求 高，尤其是內(nèi)錐夾套筒過長(zhǎng)，加工難度大，加工周期長(zhǎng)，人工成本高，且一致性以及均一性不 高。使得該類型產(chǎn)品配套金具產(chǎn)品綜合造價(jià)過高，不利于碳纖維制品的推廣使用。
[0004] 專利文件CN99112384. 0公開了一種柔性連續(xù)扁帶式碳纖維抽油桿及其接頭，但 只能適用于扁帶式碳纖維抽油桿且采用螺銷固定；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝卸不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)碳纖維復(fù)合材料特性，設(shè)計(jì)出一種連接穩(wěn)固，低成本的圓形桿體用楔 形金具。利用內(nèi)外椎體楔合過程中側(cè)壁產(chǎn)生的徑向壓力實(shí)現(xiàn)碳纖維芯棒的緊固，同時(shí)通過 彈簧和套裝結(jié)構(gòu)保證裝置的穩(wěn)定性、可拆卸性及廣泛的適用性。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種簡(jiǎn)易碳纖維復(fù)合材料圓形桿體接頭，所述接頭包括內(nèi)錐體、外錐體、套筒，彈 簧，所述內(nèi)錐體的外壁與外錐體的內(nèi)壁楔合，外錐體的尾部安裝在套筒內(nèi)，外錐體的尾部設(shè) 置有彈簧，外錐頭部為內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)；使用時(shí)：所述內(nèi)錐體套裝有芯棒，所述內(nèi)錐體與芯棒的 靜摩擦力大于所述內(nèi)錐體與外椎體間的靜摩擦力。
[0008] 通常的，本發(fā)明所述圓形桿體包括碳纖維芯棒和錨桿。
[0009] 優(yōu)選的，所述碳纖維復(fù)合材料圓形桿包括碳纖維芯棒和錨桿；
[0010] 所述接頭安裝完畢后，碳纖維芯棒套裝在所述內(nèi)錐體內(nèi)，錨桿套裝在所述套筒內(nèi)； 碳纖維芯棒通過頂緊工裝進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力高于芯棒破斷力，使所述碳纖維芯棒與內(nèi)錐體 相對(duì)靜止。
[0011] 本發(fā)明中所述內(nèi)椎體的尾部為椎體橫截面積較大的一端，所述外椎體的尾部為椎 體橫截面積較大的一端。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：所述接頭包括內(nèi)錐體、外錐體、套筒、彈簧構(gòu)成，所述內(nèi)錐 體的外壁與外錐體的內(nèi)壁楔合，外錐體通過其尾部外螺紋與套筒內(nèi)螺紋連接，放入蝶簧后 再與其它標(biāo)準(zhǔn)件連接、緊固，可有效防止外錐套松脫、回彈。內(nèi)錐體經(jīng)車床裝夾，編程加工 錐度，內(nèi)錐體直徑20-60mm，長(zhǎng)度30-300mm，錐度范圍0· 1-5度。外錐體為多瓣彈性?shī)A 套，端部突出，可作為裝夾定位部分，車床加工，編程加工錐度，外錐套直徑20-60mm，長(zhǎng)度 30-300_，錐度范圍0. 1-5度可調(diào)，經(jīng)鉆孔，線切割開槽。兩端突出端部為防護(hù)環(huán)，在使用 前可保持各壓瓣處于正確壓緊初始位置，正確預(yù)壓緊后，該部位發(fā)生彈性變形，可與各壓瓣 同碳纖維復(fù)合材料表面緊密接觸。本設(shè)計(jì)可有效減少內(nèi)外錐體長(zhǎng)度。使用過程中會(huì)預(yù)先提 供頂緊力使得芯棒與內(nèi)錐體之間的摩擦力足以保證桿體和內(nèi)錐體隨著受力的增加而逐步 前移并實(shí)現(xiàn)自鎖功能。
[0013] 優(yōu)選的，所述碳纖維芯棒穿過彈簧與錨桿一端卡合。通過錨桿一端設(shè)置的卡槽將 碳纖維芯棒卡合，可進(jìn)一步提高連接的穩(wěn)定性，同時(shí)通過碳纖維芯棒實(shí)現(xiàn)彈簧的有效定位， 提高接頭各部件間的結(jié)合力。
[0014] 優(yōu)選的，所述彈簧的內(nèi)徑等于內(nèi)錐體尾部的內(nèi)徑。保證內(nèi)錐體受力均勻，提高內(nèi)錐 體與外椎體結(jié)合的緊密度，避免碳纖維芯棒部分位置受力不均，容易斷裂的問題。
[0015] 優(yōu)選的，所述外錐體為多瓣彈性?shī)A套。多瓣結(jié)構(gòu)可使外錐套與復(fù)合材料表面緊密 貼合，均勻受力，提高二者之間的摩擦力使金具提供充足的握著力。
[0016] 優(yōu)選的，所述外椎體的頭部設(shè)置有防護(hù)環(huán)。外錐套兩端防護(hù)環(huán)可有效保護(hù)碳纖維 芯棒被壓緊部位與未受壓部位間的應(yīng)力集中部分，使芯棒受力平緩過渡。
[0017] 優(yōu)選的，所述外錐體尾部通過螺紋安裝在套筒內(nèi)。便于拆卸和組裝，內(nèi)外錐套長(zhǎng)度 的縮減有利于內(nèi)錐夾套面加工精度和內(nèi)外錐套面契合度的提高，所有工藝可在通用裝備上 完成，可簡(jiǎn)化加工工序，有效降低加工難度和成本。
[0018] 優(yōu)選的，所述彈簧為蝶簧。尾部增加蝶簧，可有效防止外錐套與內(nèi)錐夾套松脫、回 彈。
[0019] 優(yōu)選的，所述內(nèi)錐體的尾部位于外椎體尾部?jī)?nèi)側(cè)。提供一定的間隙，是彈簧的一端 可以嵌入外錐體中，便于定位和安裝。
[0020] 優(yōu)選的，所述內(nèi)錐體的尾部與外椎體尾部平齊，外椎體的尾部?jī)?nèi)徑與套筒內(nèi)徑相 同。彈簧體位于閉合的空腔中，無(wú)需固定安裝即可實(shí)現(xiàn)了內(nèi)錐體和彈簧體配套連接。
[0021] 優(yōu)選的，所述內(nèi)錐體采用彈性合金材料制備，所述彈性合金材料由以下重量份數(shù) 的組分構(gòu)成：鎳20. 0~25. 0% ;鋅2. 0~20. 0% ;鐵0· 1~2. 0% ;錳0· 3~3. 0% ;鈷 0. 7% -1. 2% ;銥5% -6% ;余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。
[0022] 與現(xiàn)有彈性合金材料相比，本發(fā)明的新型彈性合金材料其鎳用量大大減少，從而 較大幅度地降低了產(chǎn)品的制造成本；同時(shí)，其又具有與普通彈性合金材料相當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能， 具有優(yōu)良的抗拉伸強(qiáng)度及延伸率，是傳統(tǒng)彈性合金材料的優(yōu)良替代品。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0024] 1)內(nèi)外錐套長(zhǎng)度的縮減有利于內(nèi)錐夾套面加工精度和內(nèi)外錐套面契合度的提高， 所有工藝可在通用裝備上完成，可簡(jiǎn)化加工工序，有效降低加工難度和成本。使用過程中會(huì) 預(yù)先提供頂緊力使得圓棒與內(nèi)錐夾套之間的摩擦力足以保證桿體和內(nèi)錐夾套隨著受力的 增加而逐步前移并實(shí)現(xiàn)自鎖功能。
[0025] 2)外錐套兩端防護(hù)環(huán)可有效保護(hù)碳纖維芯棒被壓緊部位與未受壓部位間的應(yīng)力 集中部分，使芯棒受力平緩過渡。
[0026] 3)多瓣結(jié)構(gòu)可使外錐套與復(fù)合材料表面緊密貼合，均勻受力，提高二者之間的摩 擦力使金具提供充足的握著力。
[0027] 4)尾部增加蝶簧，可有效防止外錐套與內(nèi)錐夾套松脫、回彈。
【附圖說明】：
[0028] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖2為本發(fā)明外錐體的結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 其中：內(nèi)錐體1，外錐體2,套筒3,防護(hù)環(huán)4,多瓣結(jié)構(gòu)5,蝶簧6,錨桿7,碳纖維芯 棒8〇
【具體實(shí)施方式】
[0031] 實(shí)施例1
[0032] -種簡(jiǎn)易碳纖維復(fù)合材料圓形桿體接頭，所述接頭包括內(nèi)錐體1、外錐體2、套筒 3,彈簧構(gòu)成，所述內(nèi)錐體1的外壁與外錐體2的內(nèi)壁楔合，外錐體2的尾部安裝在套筒3內(nèi)， 外錐體2的尾部設(shè)置有彈簧，外錐體2頭部為內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)；碳纖維芯棒8套裝在所述內(nèi)錐體 1內(nèi)，錨桿7套裝在所述套筒3內(nèi)；所述接頭安裝完畢、碳纖維芯棒8受到的拉力或推力小 于1600N時(shí)，所述碳纖維芯棒8與內(nèi)錐體1相對(duì)靜止。
[0033] 本發(fā)明中內(nèi)錐體1與外錐體2相較于現(xiàn)有金具長(zhǎng)度短，加工難度低，錐面契合良 好，內(nèi)外錐套預(yù)緊后尾部平齊，外錐體2通過其尾部外螺紋與套筒內(nèi)螺紋連接。防護(hù)環(huán)4和 多瓣結(jié)構(gòu)5可與復(fù)合材料緊密結(jié)合并減少應(yīng)力集中，蝶簧6在錨桿7螺紋連接頂緊后可有 效防止螺紋松脫。整個(gè)接頭可為碳纖維芯棒8提供充足握著力，直至桿體破壞斷裂。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 與實(shí)施例1的不同之處在于，所述碳纖維芯棒穿過彈簧與錨桿一端卡合。通過錨 桿一端設(shè)置的卡槽將碳纖維芯棒卡合，可進(jìn)一步提高連接的穩(wěn)定性，同時(shí)通過碳纖維芯棒 實(shí)現(xiàn)彈簧的有效定位，提高接頭各部件間的結(jié)合力。嵌入約2-3mm深度，主要起定位作用， 碳纖維芯棒可由右向左進(jìn)行移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整碳纖維芯棒插入錨桿，錨桿為實(shí)心結(jié)構(gòu)。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 與實(shí)施例1的不同之處在于，所述彈簧的內(nèi)徑等于內(nèi)錐體尾部的內(nèi)徑。保證內(nèi)錐 體受力均勻，提高內(nèi)錐體與