[实用新型]多用途高强度集成式实心碳纤维拉索

说明书

本实用新型公开一种多用途高强度集成式实心碳纤维拉索，包括：拉索本体，由预浸碳纤维经多次绕制后形成的预浸碳纤维绕组经扭转、压实和固化后形成，包括拉索主体和形成在拉索主体的两端的封闭环，其中拉索主体为实心结构，所述预浸碳纤维的纤维长度方向与拉索主体的长度方向相同；线材绕组，由线材缠绕并绑紧在拉索主体上形成；2个合金接头，分别被紧固在封闭环内，合金接头的材质为非铸态的不锈钢或钛合金，所述的合金接头带有连接孔，且连接孔的轴线方向与拉索本体的长度方向垂直。通过预浸碳纤维扭绞与紧固真正实现了密实碳纤维与预浸树脂胶液的完全浸润与结合，配合合金接头的使用达到高强度、轻质的要求，且安装简单，使用长度不受限制。

技术领域

本实用新型属于复合材料技术领域，涉及一种集成碳纤维拉索，具体为一种多用途高强度集成式实心碳纤维拉索。

背景技术

目前桥梁、工程机械、基建等各领域所用到的各种拉索或支撑索基本采用钢索。钢索具有价格低廉、工艺成熟的特点，一直在各行业得到广泛应用。但钢索缺点也很明显，主要表现在：①耐腐蚀性能差，对于大型缆索维护成本高，对于小型索由于腐蚀问题需要经常更换；②自重大，比重约为7.8g/cm³；③采用锚杯连接，接头采用钢制锚杯，将钢丝与锚杯用灌浆形式连在一起，再将锚杯与结构件螺纹连接或链接，不仅连接件制作麻烦，而且容易损坏受力钢丝。中国专利文献(申请号为201310004771.3)公开一种碳纤维复合材料拉板的制造方法，包括步骤：(1)钛合金铸造拉板的端部连接件；(2)制造碳纤维复合材料拉板：将碳纤维丝束缠绕在两个端部连接件表面，在缠绕时对处于两个端部连接件之间的碳纤维丝束施加横向压力，使碳纤维丝束紧贴端部连接件，同时将碳纤维丝束均匀的分布在端部连接件表面，使碳纤维丝束不重合；将定型模具放入热压固化箱中，进行拉板的固化处理，使固化均匀；固化完成后，在拉板中部缠绕与拉板呈±45°碳纤维布带。其制备出的碳纤维复合材料拉板用于汽车吊支撑索的拉板，但存在如下缺陷：(1)采用铸造钛合金做接头，强度低缺陷多不适合做高强度拉索使用；(2)采用未经预浸碳纤维丝和塑料结合需要必须加热固化；(3)所制成的板材心部无树脂浸润，只是表面覆盖一层塑料难以成密实的实芯；(4)只能用于汽车吊支撑索或类似设备，且由于是板型结构，有时会受到风向影响，造成车吊摇晃等问题。由于上述缺陷，其专利产品尚未获得很好应用。中国专利文献(申请号为202010942659.4)公开了一种自锚式碳纤维拉索，是由单向碳纤维预浸料依次层叠环绕固化形成的具有多层碳纤维层的索体，碳纤维索体的纤维方向与碳纤维索体的长度方向相同，其中，碳纤维索体的两端形成封闭环，碳纤维索体在位于两个封闭环之间的部分为索体主体；两个锚具分别包括钢内芯、钢夹板和紧固件；两个锚具的钢内芯分别一一对应地位于两个封闭环中并与相应的封闭环的内表面贴合；两个锚具的钢夹板分别对应地设置在封闭环的外表面上；两个锚具的紧固件分别将对应的钢夹板与钢内芯紧固。但是该专利存在如下技术缺陷：(1)单纯由单向碳纤维预浸料依次层叠环绕固化形成的具有多层碳纤维层的索体为非密实索体，甚至中间可能存在空心，在受力时容易分层；刚度差，使用时容易折弯，特别是长度很大时很容易受弯损坏；同体积情况下承载能力下降；(2)钢制夹板增加重量，受力时与碳纤维接触的边缘容易刮伤碳纤维，而且夹板制作也麻烦增加额外成本；(3)索体为片状，只能应用于特定场合，室外使用时易受风向干扰而出现振动、摇晃等；(4)需高温固化，但高温固化只适合长度较小索的生产一般小于10米。

现有技术中还有以碳纤维筋束索来代替钢丝制作吊索，但存在以下缺点：(1)以碳纤维筋代替钢丝，虽然减小了一些重量，但碳纤维筋之间合并程度有限，导致碳纤维筋束在索内存有空隙，影响使用强度，且筋束之间易有损伤进而导致抗拉变形和断裂载荷降低；(2)为了保证它的使用强度，碳纤维筋束索的外表面需包裹多层保护层，因此整体重量减轻有限；(3)连接仍采用笨重的锚杯和灌浆模式，在这种模式下，碳纤维筋由于抗剪性能差将更容易受到损伤，同时由于锚杯重量大，对于短索，例如3米以下拉索，其减重效果并不明显。另外连接锚具一般采用合金钢，耐腐蚀性能与碳纤维筋束索体不能保持一致。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高强、轻质、耐蚀、安装简单的多用途高强度集成式实心碳纤维拉索。