复合材料管与法兰的连接结构的制作方法

本发明涉及复合材料连接
技术领域：
，特别涉及一种复合材料管与法兰的连接结构。
背景技术：
：随着复合材料整体成型工艺的发展，复合材料结构的工艺分离面已大幅减少，其连接部位也随之减少。然而由于设计、工艺、成本和使用维护等方面的需求和限制，复合材料结构中还需要保留一定的连接结构。这些连接部位存在结构形状、材料等各种不连续，导致局部的高应力集中，使得连接区域成为复合材料结构中最薄弱的部位之一。目前复合材料结构的主要连接方法有：胶接、机械连接和混合连接。由于复合材料管与金属法兰的连接部位曲率较大，难以采用机械连接和混合连接，并且这两种连接会破坏纤维的连续性而降低结构强度。胶接连接具有：对被粘接件形状要求小、无钻孔引起的应力集中、抗疲劳性好、不同材质之间无电化学腐蚀等优势，在复合材料管与法兰的连接中广泛应用。但是目前复合材料管与法兰的连接结构多采用单搭接结构，其存在着以下明显缺陷：连接强度分散性大，难以传递大载荷；在受到扭转和拉压载荷时，胶接两端会产生弯曲效应，容易造成胶层产生剥离失效。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种复合材料管与法兰的连接结构，旨在提供一种连接稳定、不易剥落的复合材料管与法兰的连接结构。为实现上述目的，本发明提出一种复合材料管与法兰的连接结构，包括：法兰；复合材料管，具有连接端，所述连接端套设于所述法兰的外侧；第一粘接层，粘接连接所述复合材料管与所述法兰；固定件和第二粘接层，所述固定件设于所述复合材料管的外侧，所述第二粘接层粘接连接所述固定件与所述复合材料管；以及，连接件，用于连接所述固定件与所述法兰。可选地，所述法兰包括法兰盘、设在所述法兰盘上的空心圆柱连接管以及设置在所述空心圆柱连接管外侧壁上的凸起，所述凸起与所述法兰盘间隔设置，所述复合材料管的连接端套设于所述空心圆柱连接管的外侧。可选地，所述固定件包括粘接部和固定部，所述粘接部设于所述复合材料管的外侧且与所述复合材料管通过所述第二粘接层连接，所述固定部设于所述粘接部靠近所述凸起的一端，且与所述凸起通过所述连接件连接。可选地，所述粘接部的内侧设有支撑台阶，所述支撑台阶朝向所述复合材料管设置，用于与所述复合材料管的外侧壁抵接，以使所述粘接部的内侧与所述复合材料管的外侧壁间隔形成灌胶间隙，所述第二粘接层填充于所述灌胶间隙。可选地，所述凸起上贯设有连接孔，所述连接孔沿所述法兰盘的中心线方向贯穿所述凸起设置，所述固定件通过穿过所述连接孔的所述连接件与所述凸起连接。可选地，所述凸起靠近所述固定部的一侧形成有定位轴肩，所述定位轴肩与所述固定部间隙配合。可选地，所述第二粘接层的厚度为0.1mm～0.2mm。可选地，在所述复合材料管的周向上，所述固定件呈与所述复合材料管相适配的弯曲状设置；和/或，所述固定件设有多个，多个所述固定件沿所述复合材料管的周向设置。可选地，所述第一粘接层位于所述空心圆柱连接管与所述复合材料管之间，用于粘接所述空心圆柱连接管的外侧壁与所述复合材料管的内侧壁，且所述第一粘接层的厚度为0.1mm～0.2mm。可选地，所述空心圆柱连接管的外侧壁上设有凹槽，用于与所述复合材料管共同限制形成一胶液容置腔，胶液填充所述胶液容置腔以形成所述第一粘接层。本发明的技术方案中，设计一种复合材料管与法兰的连接结构，包括法兰、复合材料管、第一粘接层、固定件、第二粘接层以及连接件，在法兰和复合材料管之间设置第一粘接层，实现法兰和复合材料管的粘接，在复合材料管和固定件之间设置第二粘接层，实现复合材料管和固定件的粘接，再用连接件将固定件和法兰连接，使得法兰、复合材料管以及固定件两两连接，该双搭接结构能够有效提高复合材料管的连接强度，降低胶接两侧的弯曲效应及胶层剥离力，进而提高复合材料管与法兰的连接结构的可靠性。此外，该结构不破坏复合材料管的纤维连续性，不影响复合材料管自身的强度。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明提供的复合材料管与法兰的连接结构的一实施例的示意图；图2为图1所示的复合材料管与法兰的连接结构的剖视图；图3为图1所示的法兰的剖视图。附图标号说明：1法兰21粘接部11法兰盘211支撑台阶12空心圆柱连接管22固定部121凹槽3复合材料管13凸起31连接端131连接孔4连接件132定位轴肩5第二粘接层2固定件6第一粘接层本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。目前复合材料管与法兰的单搭接连接结构存在着以下明显缺陷：连接强度分散性大，难以传递大载荷；在受到扭转和拉压载荷时，胶接两端会产生弯曲效应，容易造成胶层产生剥离失效。鉴于此，本发明提出一种复合材料管与法兰的连接结构，旨在提供一种连接稳定、不易剥落的复合材料管与法兰的连接结构。请参照图1和图2，本发明提出的复合材料管与法兰的连接结构包括：法兰1、复合材料管3、第一粘接层6、固定件2和第二粘接层5以及连接件4，其中，复合材料管3具有连接端31，连接端31套设于法兰1的外侧；第一粘接层6粘接连接复合材料管3与法兰1；固定件2设于复合材料管3的外侧，第二粘接层5粘接连接固定件2与复合材料管3；连接件4用于连接固定件2与法兰1。本发明提供的复合材料管与法兰的连接结构，在法兰1和复合材料管3之间设置第一粘接层6，实现法兰1和复合材料管3的粘接，在复合材料管3和固定件2之间设置第二粘接层5，实现复合材料管3和固定件2的粘接，再用连接件4将固定件2和法兰1连接，使得法兰1、复合材料管3以及固定件2两两连接，该双搭接结构能够有效提高复合材料管3的连接强度，降低胶接两侧的弯曲效应及胶层剥离力，进而提高复合材料管与法兰的连接结构的可靠性。此外，该结构不破坏复合材料管3的纤维连续性，不影响复合材料管3的强度。具体连接时，先将法兰1和复合材料管3的胶接区域用酒精和丙酮清洗，之后，在法兰1和复合材料管3的胶接区域涂设胶粘剂，将法兰1压入复合材料管3中，清理出多余的粘胶剂并在旋转固化炉中固化，之后用酒精和丙酮清洗固定件2和复合材料管3的胶接区域，并在胶接区域涂设粘胶剂，再将固定件2压紧在复合材料管3上，最后，用连接件4连接固定件2与法兰1，在旋转固化炉中固化，完成复合材料管3与法兰1的连接结构的连接，操作方便，稳定性强。本发明的复合材料管3采用纤维或预浸带缠绕工艺制作而成，在缠绕过程中复合材料管3的两端连接区域进行加厚处理，加厚部分的纤维取向与轴向成45°夹角，以增大复合材料管3连接区域的轴向和扭转模量，复合材料管3两端的加厚应使其与法兰1和固定件2连接区域刚度相等或接近，通常情况复合材料管3连接处厚度为固定件2的2倍。本发明提供的复合材料管与法兰的连接结构适合各类复合材料管3与金属部件的连接，特别是对强度和可靠性要求较高，以及易产生胶层剥离破坏的复合材料管连接结构，如高扭矩复合材料传动轴、复合材料拉压杆、复合材料液压缸等。优选地，如图3所示，在本发明实施例中，法兰1包括法兰盘11、设在法兰盘11上的空心圆柱连接管12以及设置在空心圆柱连接管12外侧壁上的凸起13，凸起13与法兰盘11间隔设置，复合材料管3的连接端31套设于空心圆柱连接管12的外侧。法兰盘11用于与其他部件的连接，凸起13用于限制复合材料管3的连接端31套入管道连接端31的深度。进一步地，如图2和图3所示，固定件2包括粘接部21和固定部22，粘接部21设于复合材料管3的外侧且与复合材料管3通过第二粘接层5连接，固定部22设于粘接部21靠近凸起13的一端，且与凸起13通过连接件4连接。需要说明的是，固定部22与法兰1的连接方式，本发明不做限制，固定部22可以抵接空心圆柱连接管12并与其连接，也可以如本发明实施例中，固定部22与凸起13连接，这种连接方式结构简单、稳定性强。为了增加复合材料管与法兰的连接结构的稳定性，在本发明实施例中，如图3所示，粘接部21的内侧设有支撑台阶211，支撑台阶211朝向复合材料管3设置，用于与复合材料管3的外侧壁抵接，以使粘接部21的内侧与复合材料管3的外侧壁间隔形成灌胶间隙，第二粘接层5填充于灌胶间隙。这种设计一方面使粘接部21和复合材料管3粘接得更加严密，粘胶更加均匀；另一方面支撑台阶211与复合材料管3的外侧壁抵接，使得固定件2与复合材料管3的连接更加紧密，增加了结构的稳定性。对于支撑台阶211的数量，本发明不做限制，支撑台阶211可以设置一个，设置在粘接部21远离凸起13的一端。优选地，如图3所示，支撑台阶211设置两个，两个支撑台阶211形成一个胶槽，用于填充第二粘接层5，能够很好的保证胶接胶层的位置和厚度，增大胶接面积，提高了连接处的承载能力。对于固定件2的固定部22与凸起13的连接方式，本发明不做限制，优选地，如图3所示，凸起13上贯设有连接孔131，连接孔131沿法兰盘11的中心线方向贯穿凸起13设置，固定件2通过穿过连接孔131的连接件4与凸起13连接。其中，连接件4可以是连接螺栓，结构简单，稳定性强。优选地，如图3所示，凸起13靠近固定部22的一侧形成有定位轴肩132，定位轴肩132与固定部22间隙配合。间隙配合是指具有间隙(不包括最小间隙等于零)的配合，此时，孔的公差带在轴的公差带之上。当孔为最大极限尺寸而轴为最小极限尺寸时，装配后的孔、轴为最松的配合状态，称为最大间隙xmax；当孔为最小极限尺寸而轴为最大极限尺寸时，装配后的孔、轴为最紧的配合状态，称为最小间隙xmin。具体地，在本发明实施例中，定位轴肩132为轴，固定部22为孔，两者间隙配合，使得两者为最紧密的配合状态，提高了固定件2的位置精度，增强了连接结构的稳定性。优选地，所述第二粘接层5的厚度为0.1mm～0.2mm，在该厚度下，胶层的粘接效果最好。进一步地，如图1所示，在复合材料管3的周向上，固定件2呈与复合材料管3相适配的弯曲状设置，使得两者接触更加紧密，连接更加可靠；更进一步地，固定件2设有多个，每一个固定件2呈轴瓦形，多个所述固定件2沿复合材料管3的周向设置。一方面方便了固定件2的安装对位，另一方面增强了连接的强度。对于第一粘接层6粘接连接复合材料管3与法兰1的方式，本发明也不做限制，优选地，如图2和图3所示，第一粘接层6位于空心圆柱连接管12与复合材料管3之间，用于粘接空心圆柱连接管12的外侧壁与复合材料管3的内侧壁，且第一粘接层6的厚度为0.1mm～0.2mm，同样道理，在该厚度下，胶层的粘接效果最好。优选地，空心圆柱连接管12的外侧壁上设有凹槽121，用于与复合材料管3共同限制形成一胶液容置腔，胶液填充胶液容置腔以形成所述第一粘接层6，保证了胶接胶层的位置和厚度，增大了胶接面积，提高了连接处的承载能力。此外，在凹槽121靠近凸起13的一端，凹槽121壁形成另一定位轴肩，使得该定位轴肩与复合材料管3间隙配合，两者为最紧密的配合状态，进一步增强了连接结构的稳定性。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12