一种简易碳纤维复合材料圆形杆体接头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及碳纤维复合材料圆形棒材耐张金具，尤其是一种简易碳纤维复合材料 圆形杆体接头。
【背景技术】
[0002] 碳纤维复合材料具有质轻，高强，高比模量，耐腐蚀，耐老化，寿命长等优异性能， 近年来已经广泛应用于诸多领域。其中拉挤成型的碳纤维复合材料连续圆形棒材正在电力 输送W及石油开采中进行普及应用。其中碳纤维导线就已挂网上万公里。
[0003] 碳纤维复合材料使用过程中需要与其它结构件进行连接并且要发挥出其优异的 力学性能。因其特殊的结构性能，并不适用于金属的螺纹、压接、焊接等连接形式，因此需要 针对其特性设计特殊的连接结构。现有碳纤维复合材料忍棒配套金具全部采用线切割工 艺，需要慢走丝、内圆磨、外圆磨、全程要靠模数控加工中屯、完成，加工工序繁琐，精度要求 高，尤其是内锥夹套筒过长，加工难度大，加工周期长，人工成本高，且一致性W及均一性不 高。使得该类型产品配套金具产品综合造价过高，不利于碳纤维制品的推广使用。
[0004] 专利文件CN99112384.0公开了一种柔性连续扁带式碳纤维抽油杆及其接头，但只 能适用于扁带式碳纤维抽油杆且采用螺销固定;结构复杂、装卸不便。
【发明内容】
[0005] 本发明针对碳纤维复合材料特性，设计出一种连接稳固，低成本的圆形杆体用模 形金具。利用内外椎体模合过程中侧壁产生的径向压力实现碳纤维忍棒的紧固，同时通过 弹黃和套装结构保证装置的稳定性、可拆卸性及广泛的适用性。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种简易碳纤维复合材料圆形杆体接头，所述接头包括内锥体、外锥体、套筒，弹 黃，所述内锥体的外壁与外锥体的内壁模合，外锥体的尾部安装在套筒内，外锥体的尾部设 置有弹黃，外锥头部为内锥形结构;使用时:所述内锥体套装有忍棒，所述内锥体与忍棒的 静摩擦力大于所述内锥体与外椎体间的静摩擦力。
[000引通常的，本发明所述圆形杆体包括碳纤维忍棒和错杆。
[0009] 优选的，所述碳纤维复合材料圆形杆包括碳纤维忍棒和错杆；
[0010] 所述接头安装完毕后，碳纤维忍棒套装在所述内锥体内，错杆套装在所述套筒内； 碳纤维忍棒通过顶紧工装进行预紧，预紧力高于忍棒破断力，使所述碳纤维忍棒与内锥体 相对静止。
[0011] 本发明中所述内椎体的尾部为椎体横截面积较大的一端，所述外椎体的尾部为椎 体横截面积较大的一端。
[0012] 本发明的技术方案是:所述接头包括内锥体、外锥体、套筒、弹黃构成，所述内锥体 的外壁与外锥体的内壁模合，外锥体通过其尾部外螺纹与套筒内螺纹连接，放入蝶黃后再 与其它标准件连接、紧固，可有效防止外锥套松脱、回弹。内锥体经车床装夹，编程加工锥 度，内锥体直径20-60mm，长度30-300mm，锥度范围0.1-5度。外锥体为多瓣弹性夹套，端部 突出，可作为装夹定位部分，车床加工，编程加工锥度，外锥套直径20-60mm，长度30-300mm， 锥度范围0.1-5度可调，经钻孔，线切割开槽。两端突出端部为防护环，在使用前可保持各 压瓣处于正确压紧初始位置，正确预压紧后，该部位发生弹性变形，可与各压瓣同碳纤维复 合材料表面紧密接触。本设计可有效减少内外锥体长度。使用过程中会预先提供顶紧力使 得忍棒与内锥体之间的摩擦力足W保证杆体和内锥体随着受力的增加而逐步前移并实现 自锁功能。
[0013] 优选的，所述碳纤维忍棒穿过弹黃与错杆一端卡合。通过错杆一端设置的卡槽将 碳纤维忍棒卡合，可进一步提高连接的稳定性，同时通过碳纤维忍棒实现弹黃的有效定位， 提高接头各部件间的结合力。
[0014] 优选的，所述弹黃的内径等于内锥体尾部的内径。保证内锥体受力均匀，提高内锥 体与外椎体结合的紧密度，避免碳纤维忍棒部分位置受力不均，容易断裂的问题。
[0015] 优选的，所述外锥体为多瓣弹性夹套。多瓣结构可使外锥套与复合材料表面紧密 贴合，均匀受力，提高二者之间的摩擦力使金具提供充足的握着力。
[0016] 优选的，所述外椎体的头部设置有防护环。外锥套两端防护环可有效保护碳纤维 忍棒被压紧部位与未受压部位间的应力集中部分，使忍棒受力平缓过渡。
[0017] 优选的，所述外锥体尾部通过螺纹安装在套筒内。便于拆卸和组装，内外锥套长度 的缩减有利于内锥夹套面加工精度和内外锥套面契合度的提高，所有工艺可在通用装备上 完成，可简化加工工序，有效降低加工难度和成本。
[0018] 优选的，所述弹黃为蝶黃。尾部增加蝶黃，可有效防止外锥套与内锥夹套松脱、回 弹。
[0019] 优选的，所述内锥体的尾部位于外椎体尾部内侧。提供一定的间隙，是弹黃的一端 可W嵌入外锥体中，便于定位和安装。
[0020] 优选的，所述内锥体的尾部与外椎体尾部平齐，外椎体的尾部内径与套筒内径相 同。弹黃体位于闭合的空腔中，无需固定安装即可实现了内锥体和弹黃体配套连接。
[0021] 优选的，所述内锥体采用弹性合金材料制备，所述弹性合金材料由W下重量份数 的组分构成：儀20.0~25.0%;锋2.0~20.0%;铁0.1~2.0%;儘0.3~3.0%;钻0.7%-1.2% ;银5%-6% ;余量为铜和不可避免的杂质。
[0022] 与现有弹性合金材料相比，本发明的新型弹性合金材料其儀用量大大减少，从而 较大幅度地降低了产品的制造成本;同时，其又具有与普通弹性合金材料相当的机械性能， 具有优良的抗拉伸强度及延伸率，是传统弹性合金材料的优良替代品。
[0023] 本发明的优点是：
[0024] 1)内外锥套长度的缩减有利于内锥夹套面加工精度和内外锥套面契合度的提高， 所有工艺可在通用装备上完成，可简化加工工序，有效降低加工难度和成本。使用过程中会 预先提供顶紧力使得圆棒与内锥夹套之间的摩擦力足W保证杆体和内锥夹套随着受力的 增加而逐步前移并实现自锁功能。
[0025] 2)外锥套两端防护环可有效保护碳纤维忍棒被压紧部位与未受压部位间的应力 集中部分，使忍棒受力平缓过渡。
[0026] 3)多瓣结构可使外锥套与复合材料表面紧密贴合，均匀受力，提高二者之间的摩 擦力使金具提供充足的握着力。
[0027] 4)尾部增加蝶黃，可有效防止外锥套与内锥夹套松脱、回弹。
【附图说明】：
[0028] 图1为本发明的结构示意图。
[0029] 图2为本发明外锥体的结构图。
[0030] 其中：内锥体1，外锥体2,套筒3,防护环4,多瓣结构5,蝶黃6,错杆7,碳纤维忍棒8。
【具体实施方式】
[0031] 实施例1
[0032] -种简易碳纤维复合材料圆形杆体接头，所述接头包括内锥体1、外锥体2、套筒3， 弹黃构成，所述内锥体1的外壁与外锥体2的内壁模合，外锥体2的尾部安装在套筒3内，外锥 体2的尾部设置有弹黃，外锥体2头部为内锥形结构;碳纤维忍棒8套装在所述内锥体1内，错 杆7套装在所述套筒3内；所述接头安装完毕、碳纤维忍棒8受到的拉力或推力小于1600N时， 所述碳纤维忍棒8与内锥体1相对静止。
[0033] 本发明中内锥体1与外锥体2相较于现有金具长度短，加工难度低，锥面契合良好， 内外锥套预紧后尾部平齐，外锥体2通过其尾部外螺纹与套筒内螺纹连接。防护环4和多瓣 结构5可与复合材料紧密结合并减少应力集中，蝶黃6在错杆7螺纹连接顶紧后可有效防止 螺纹松脱。整个接头可为碳纤维忍棒8提供充足握着力，直至杆体破坏断裂。
[0034] 实施例2
[0035] 与实施例1的不同之处在于，所述碳纤维忍棒穿过弹黃与错杆一端卡合。通过错杆 一端设置的卡槽将碳纤维忍棒卡合，可进一步提高连接的稳定性，同时通过碳纤维忍棒实 现弹黃的有效定位，提高接头各部件间的结合力。嵌入约2-3mm深度，主要起定位作用，碳纤 维忍棒可由右向左进行移动，进而调整碳纤维忍棒插入