[发明专利]一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法有效

专利信息
申请号: 201110202874.1 申请日: 2009-11-23
公开(公告)号: CN102297207A 公开(公告)日: 2011-12-28
发明(设计)人: 郑劲东;樊晓斌;杨勇 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七二五研究所
主分类号: F16D1/033 分类号: F16D1/033;F16D1/027
代理公司: 洛阳市凯旋专利事务所 41112 代理人: 王自刚
地址: 471039 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 传动轴 金属 法兰 螺钉 连接 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种复合材料连接技术,特别是一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法。

背景技术

缠绕成型复合材料传动轴广泛应用于工程机械、风力发电、机车和船舶推进装置等各个领域,复合材料传动轴与传统的金属传动轴相比重量轻,耐腐蚀,振动衰减大、噪声低,不导磁,免维护,应用于较长轴系时,可减少支撑轴承数量,同时还具有较强的位移补偿功能。复合材料传动轴在实际应用时,如何实现轴系扭转、拉、压载荷的平稳传递,复合材料传动轴缠绕成型复合材料传动轴主体结构与两端金属法兰之间的连接结构设计至关重要。复合材料与金属之间的连接主要分为机械连接、胶接和混合连接三种类型,由于复合材料传动轴的承载较为复杂,采用某种单一连接方式通常难以保障传动轴长期稳定传递载荷的要求,例如风力发电用复合材料传动轴采用胶接方式与金属传动机构相连,长期使用后经常发生胶层破坏、脱落的现象。另外纤维缠绕复合材料材质较脆且各向异性,采取机械连接容易导致连接部位的应力集中,降低连接效率。因此就需要设计一种连接更可靠,操作简便,适合缠绕成型复合材料传动轴的连接方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法,用于缠绕成型复合材料传动轴与金属法兰连接装配时,降低连接部位的应力集中,增强连接部位的抗变形能力,实现轴系扭转、拉、压载荷的平稳传递的技术问题;本发明进一步解决的技术问题是解决缠绕成型复合材料传动轴的可靠性和稳定性连接问题,从而推动复合材料作为传动轴主体结构材料在工程机械、风力发电、机车和船舶推进装置等领域更为广泛的应用。

为了实现解决上述技术问题的目的,本发明采用了如下技术方案: 

本发明的一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法,特征在于:传动轴为复合材料缠绕成型传动轴,传动轴主体结构与两端金属法兰之间通过胶接和机械连接相结合,机械连接包括销键连接和螺钉连接。胶接结构具有一定的韧性和变形补偿能力,不仅降低了连接部位应力集中的现象,同时胶接和机械连接并用的方式增强了连接部位的强度和抗变形能力,实现轴系扭转、拉、压载荷的平稳传递。

本发明的一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法,所述的缠绕成型复合材料传动轴主体结构与两端金属法兰的连接部位通过纤维缠绕增厚,以达到局部补强和环向约束的作用。

本发明的一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法,所述的机械连接为销键连接,缠绕成型复合材料传动轴主体结构和金属法兰的连接部位设计为长方体键槽、圆柱体键槽或椭圆柱体键槽结构,连接销键设计数量为1~10个。

本发明的一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法,所述的机械连接为螺钉连接,缠绕成型复合材料传动轴主体结构和金属法兰的连接部位分别设计对应的连接孔,连接孔可以预先制作或配钻;连接孔加工方法可采用丝孔或过孔;连接孔结构可以是通孔或盲孔;连接螺钉数量为1~30个。

本发明的一种传动轴与金属法兰的胶接螺钉连接方法,所述的缠绕成型复合材料传动轴主体结构与两端金属法兰之间为销键连接时,胶接和销键连接并用的装配过程为:首先采用丙酮或其他有机溶剂清洗除去缠绕成型复合材料传动轴主体结构和金属法兰粘接面的污物,对复合材料粘接面进行打磨,对金属粘接面进行喷砂,使之具有一定的粗糙度;之后将胶粘剂均匀涂覆在粘接面及金属销键表面,并控制胶粘剂的厚度和均匀性;最后将销键安装粘接到复合材料键槽内,将金属法兰按键槽方向与复合材料结构装配,并通过金属挡环与法兰螺钉连接方式锁紧销键。上述技术方案进一步具体的技术方案是:所述的缠绕成型复合材料传动轴主体结构与金属法兰胶接采用韧性环氧树脂结构胶粘剂,选用的胶粘剂应满足如下技术要求:室温下可操作时间大于60min;铝-铝剪切强度大于35MPa,湿热老化30天后剪切强度大于25MPa;铝-铝浮辊剥离强度大于5KN/m;固化制度为室温固化24h或85℃固化2h。

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