[發明專利]一種復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接方法

有效

• 申請號: 201310208369.7
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103307121A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 樊曉斌;鄭勁東;吳醫博
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: F16D1/06
• 分類號: F16D1/06
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 符繼超

技術領域

本發明屬于復合材料聯接技術領域，尤其涉及到一種復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接方法。

背景技術

由復合材料制作的傳動軸已廣泛應用于工程機械、風力發電、機車推進裝置等各個領域，復合材料大多采用纖維增強樹脂基，復合材料傳動軸與金屬傳動軸相比，具有重量輕、耐腐蝕、振動衰減大、噪聲低，不導磁、免維護等優點，尤其適用于制作較長的傳動軸，能減少軸承的裝配數量，同時還具有較強的位移補償功能。

為減輕重量，多數場合下復合材料傳動軸采用空心軸，復合材料空心軸在工程應用中的一個重要問題就是如何實現扭轉、拉、壓等載荷的可靠傳遞，復合材料空心軸通常與金屬法蘭構成一個完整聯接體，因此如何保證復合材料空心軸與金屬法蘭的可靠聯接，是關系復合材料空心軸能否長期可靠運行的關鍵問題。?

有報道稱，通過膠接和機械聯接相結合的方式可以實現復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接，或是將金屬法蘭插接在復合材料空心軸內的聯接方式，但問題是：

復合材料空心軸的力學性能呈現出各向異性且層間剪切強度較低，采用上述聯接方式時，不可避免會對聯接部位造成損傷，尤其是在長期大扭矩交變載荷作用下其聯接部位極易產生應力集中而進一步加劇損傷，出現如分層、擴孔等疲勞破壞，降低復合材料空心軸的承載能力，嚴重時會引起聯接部位的損壞失效。

如何提高復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接強度以及抗疲勞性，是本發明所要探討的問題。

發明內容

為提高復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接強度以及抗疲勞性，本發明提供了一種復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接方法，通過該聯接方法可有效解決復合材料空心軸在長期大扭矩載荷下的工作可靠性和穩定性，延長復合材料空心軸的使用壽命，推動復合材料空心軸向各領域范圍進行具體應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：?

一種復合材料空心軸與金屬法蘭的聯接方法，復合材料空心軸由纖維增強樹脂制作而成，金屬法蘭包含法蘭筒和法蘭盤，設定法蘭筒與復合材料空心軸的軸向聯接長度為L，設定法蘭筒的聯接內孔直徑為D₁，設定法蘭筒的聯接外徑為D₂，設定復合材料空心軸的外徑為D₃，D₁與D₃匹配，法蘭盤的最大外徑不做限制，法蘭筒聯接在法蘭盤的端面上，本發明的聯接方法包含復合材料空心軸軸端L段外徑的設計改進、法蘭筒聯接內孔的設計改進以及改進后復合材料空心軸與所述金屬法蘭的聯接方式，本發明的聯接方法涉及到軸向螺栓、徑向螺栓及鎖緊連桿；本發明的特征如下：

?①復合材料空心軸軸端L段外徑的設計改進

?根據法蘭筒的軸向聯接長度將復合材料空心軸的軸端L段外徑在D₂的基礎上進行增徑并將增徑外徑的外形設計改進為外正多邊形，所述外正多邊形選用的基材與空心軸的復合材料相同，所述增徑外徑控制在D₃+{5～30}mm；

②法蘭筒聯接內孔的設計改進

根據復合材料空心軸軸端L段外徑的所述外正多邊形設計改進，將法蘭筒的聯接內孔也進行增徑并將增徑內徑的內形設計改進為內正多邊形，所述內正多邊形的邊數=所述外正多邊形的邊數且所述內正多邊形的相關尺寸與所述外正多邊形的相關尺寸相互匹配，所述增徑內徑控制在D₁+{5～30}mm，所述增徑內徑與所述增徑外徑相匹配，法蘭盤的最大外徑滿足安裝需求即可；

③復合材料空心軸與所述金屬法蘭的聯接方式