[發明專利]金屬軸頭式碳纖維復合材料傳動軸

在審

• 申請號: 202011592285.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112727903A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 龍浩;尚武林;羅明豐;鄭慶磊;楊威;王成;周恒香
• 申請（專利權）人: 連云港神鷹復合材料科技有限公司
• 主分類號: F16C3/02
• 分類號: F16C3/02;B32B1/08;B32B33/00;B32B9/00;B32B9/04;B32B17/02;B32B27/02;B32B27/34;B32B27/28;B32B27/00
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 王彥明

一種金屬軸頭式碳纖維復合材料傳動軸，首先制備等徑纖維復合材料軸管，在兩端金屬軸頭鑲嵌段的內腔設置有防電腐蝕處理層，并進行局部加厚補強；金屬軸頭包括保證同心度的定位段和與軸管配合的粘接段，金屬軸頭嵌入軸管端部的鑲嵌段，進行膠合固化后，沿著軸管徑向整體加工防剪切孔，在防剪切孔內裝入防剪切銷；并包覆加強層進行局部補強加粗處理，最后固化后成型。采用膠合、防剪切件一體化加固成型工藝。制作的碳纖維復合材料傳動軸重量輕、啟動能耗低，比模量高、變形小、防銹蝕效果好。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維復合材料應用，特別是一種金屬軸頭式碳纖維復合材料傳動軸。

背景技術

傳動軸是一個高轉速、少支承的旋轉體，它可以是一節或幾節的相互連接，節與節之間由萬向節或花鍵相互連接。傳統金屬材料比模量低，考慮到動平衡及臨界轉速問題，單根軸管長度一般不能太長，超過2米就需要增加過橋等連接，無法滿足超長跨度的使用需求；金屬傳動軸還存在塑性變形及易生銹等缺點，維護成本高，使用壽命短，傳統傳動軸生產方法是在軸的端部采用焊接工藝進行軸體與萬向節或花鍵連接，在焊接過程中對萬向節和花鍵及軸體的同心度有一定量的偏差，在使用過程中由于震動，進而產生噪音，在長期的使用過程中焊接位置產生疲勞，造成應力集中，導致焊接位置斷裂，造成事故，同時由于傳動軸采用鋼材加工材料，存在重量大，銹蝕，啟動能耗大等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出了一種比模量高、變形小、防銹蝕的金屬軸頭式碳纖維復合材料傳動軸。

本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的，一種金屬軸頭式碳纖維復合材料傳動軸，其特點是：

（一）復合材料軸管的制作

首先制備等徑纖維復合材料軸管，軸管包括兩端金屬軸頭鑲嵌段和中間段，

在兩端金屬軸頭鑲嵌段的內腔設置有防電腐蝕處理層，

在兩端金屬軸頭鑲嵌段的外壁進行局部加厚補強并進行二次成型；

（二）金屬軸頭定位及容膠層設置

金屬軸頭包括保證同心度的定位段和與軸管配合的粘接段，定位段在金屬軸頭靠近外端部設置，定位段內側均為粘接段，在粘接段的外壁上涂覆容膠層；

（三）金屬軸頭與軸管膠合固化

金屬軸頭嵌入軸管端部的鑲嵌段，定位段保證同心度，容膠層進行膠合，固化后，在鑲嵌段沿著軸管徑向整體加工防剪切孔，在防剪切孔內裝入防剪切銷；

（四）粗化加強處理

在裝入防剪切銷的鑲嵌段外包覆加強層進行局部補強加粗處理，固化后成型。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，容膠層采用環氧結構膠，剪切強度在10-30Mpa。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，軸頭與軸管之間的配合間隙為0.1-0.3mm，配合長度在10-100mm。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，所述防電腐蝕處理層為在軸管制作過程種將絕緣材料鋪設在最內層，并與纖維復合材料同時固化，從而形成一層或數層絕緣層，阻斷高低電位差，避免金屬材料腐蝕。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，絕緣材料為玻璃纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維、塑料夾層材料中的任意一種。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，容膠層設計可形狀為連續的涂覆面，或是不連續的涂覆面。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，鑲嵌段粗化加強處理的厚度為軸管壁厚的20%-100%。

本發明與現有技術相比，用碳纖維復合材料制件軸管，并嵌入金屬軸頭，采用膠合、防剪切件一體化加固成型工藝。制作的碳纖維復合材料傳動軸重量輕、啟動能耗低，比模量高、變形小、防銹蝕效果好。