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)明設(shè)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。
【背景技術(shù)】
[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W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)合材料忍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)控加工中屯、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W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模 形金具。利用內(nèi)外椎體模合過程中側(cè)壁產(chǎn)生的徑向壓力實(shí)現(xiàn)碳纖維忍棒的緊固，同時(shí)通過 彈黃和套裝結(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 黃，所述內(nèi)錐體的外壁與外錐體的內(nèi)壁模合，外錐體的尾部安裝在套筒內(nèi)，外錐體的尾部設(shè) 置有彈黃，外錐頭部為內(nèi)錐形結(jié)構(gòu);使用時(shí):所述內(nèi)錐體套裝有忍棒，所述內(nèi)錐體與忍棒的 靜摩擦力大于所述內(nèi)錐體與外椎體間的靜摩擦力。
[000引通常的，本發(fā)明所述圓形桿體包括碳纖維忍棒和錯(cuò)桿。
[0009] 優(yōu)選的，所述碳纖維復(fù)合材料圓形桿包括碳纖維忍棒和錯(cuò)桿；
[0010] 所述接頭安裝完畢后，碳纖維忍棒套裝在所述內(nèi)錐體內(nèi)，錯(cuò)桿套裝在所述套筒內(nèi)； 碳纖維忍棒通過頂緊工裝進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力高于忍棒破斷力，使所述碳纖維忍棒與內(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、彈黃構(gòu)成，所述內(nèi)錐體 的外壁與外錐體的內(nèi)壁模合，外錐體通過其尾部外螺紋與套筒內(nèi)螺紋連接，放入蝶黃后再 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。外錐體為多瓣彈性夾套，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30-300mm， 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 得忍棒與內(nèi)錐體之間的摩擦力足W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，所述碳纖維忍棒穿過彈黃與錯(cuò)桿一端卡合。通過錯(cuò)桿一端設(shè)置的卡槽將 碳纖維忍棒卡合，可進(jìn)一步提高連接的穩(wěn)定性，同時(shí)通過碳纖維忍棒實(shí)現(xiàn)彈黃的有效定位， 提高接頭各部件間的結(jié)合力。
[0014] 優(yōu)選的，所述彈黃的內(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，避免碳纖維忍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夾套。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 忍棒被壓緊部位與未受壓部位間的應(yīng)力集中部分，使忍棒受力平緩過渡。
[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，所述彈黃為蝶黃。尾部增加蝶黃，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，是彈黃的一端 可W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。彈黃體位于閉合的空腔中，無需固定安裝即可實(shí)現(xiàn)了內(nèi)錐體和彈黃體配套連接。
[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W下重量份數(shù) 的組分構(gòu)成：儀20.0~25.0%;鋒2.0~20.0%;鐵0.1~2.0%;儘0.3~3.0%;鉆0.7%-1.2% ;銀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儀用量大大減少，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W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)碳纖維忍棒被壓緊部位與未受壓部位間的應(yīng)力 集中部分，使忍棒受力平緩過渡。
[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)尾部增加蝶黃，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,蝶黃6,錯(cuò)桿7,碳纖維忍棒8。
【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， 彈黃構(gòu)成，所述內(nèi)錐體1的外壁與外錐體2的內(nèi)壁模合，外錐體2的尾部安裝在套筒3內(nèi)，外錐 體2的尾部設(shè)置有彈黃，外錐體2頭部為內(nèi)錐形結(jié)構(gòu);碳纖維忍棒8套裝在所述內(nèi)錐體1內(nèi)，錯(cuò) 桿7套裝在所述套筒3內(nèi)；所述接頭安裝完畢、碳纖維忍棒8受到的拉力或推力小于1600N時(shí)， 所述碳纖維忍棒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，蝶黃6在錯(cuò)桿7螺紋連接頂緊后可有效防止 螺紋松脫。整個(gè)接頭可為碳纖維忍棒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，所述碳纖維忍棒穿過彈黃與錯(cuò)桿一端卡合。通過錯(cuò)桿 一端設(shè)置的卡槽將碳纖維忍棒卡合，可進(jìn)一步提高連接的穩(wěn)定性，同時(shí)通過碳纖維忍棒實(shí) 現(xiàn)彈黃的有效定位，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 維忍棒可由右向左進(jìn)行移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整碳纖維忍棒插入