一种法兰组合式复合材料连杆的制作方法

本技术属于复合材料结构设计与成型，具体涉及一种法兰组合式复合材料连杆。

背景技术：

1、目前，复合材料连杆在航空航天、高铁、建筑以及机械设备中大量使用。复合材料连杆，通常由纤维增强树脂基复合材料制备而成，可承受较高的拉伸以及压缩载荷，并且具有较轻的质量。同时，复合材料杆件属于高刚度复合材料杆，具有较高的刚度以及低的热膨胀系数，满足航天器在空间环境的刚度、精度要求。目前复合材料杆件结构已广泛应用于航天、汽车等领域，特别是空间运载器上由复合材料杆件连接而成的推力支架应用较多，如火箭和导弹的级间段、可重复使用运载器的发动机与飞行器燃料储箱之间的推力支架，以及卫星天线机构等领域，航空领域主要用于机械系统、行李箱、整流罩体等连接位置。

2、一般复合材料连杆采用缠绕工艺、铺放工艺以及编织工艺。常用的连杆制造工艺一般两种方案，一种是3d编织+rtm整体成型工艺，即连接位置与杆系形成一体成型，制造复杂，同时受纤维方向和液体成型树脂性能影响，存在承载能力低的缺点，通常用于承载能力较小的功能连杆。另一种是采用连接接头与杆系分体设计，通过螺接或胶接组合成连杆，杆系可以通过缠绕工艺制备，接头结构复杂，通常采用金属结构。但由于纤维增强复合材料横向强度较弱，金属端头在与复合材料杆件螺接过程中容易损伤复合材料结构，导致连接位置成为复材连杆的薄弱环节；采用胶接的连杆受胶接质量和环境影响，胶接界面通常早于杆体本身失效，严重影响连杆的承载能力和使用安全。在大载荷受力条件下，容易在连接部位发生局部失效，是目前限制纤维增强复合材料广泛应用于受拉构件的一个重要难题。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有复材连杆承载低、受环境影响大的技术问题，进而提供一种法兰组合式复合材料连杆。

2、本实用新型所采取的技术方案是：

3、一种法兰组合式复合材料连杆，包括复合材料连杆、法兰接头、卡箍法兰、拉抗螺栓、自锁螺母及防松保险销；所述法兰接头与复合材料连杆相互插接，所述卡箍法兰套装在复合材料连杆上，卡箍法兰和复合材料连杆的相接面为相互配合的斜面，卡箍法兰和法兰接头之间通过拉抗螺栓、自锁螺母连接，且在自锁螺母外侧的拉抗螺栓上插入防松保险销。

4、本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

5、1.本实用新型解决了现有复材连杆存在的端部连接易提前破坏，影响复材连杆承载低的技术问题。

6、2.本实用新型结构简单，可以保证复合材料纤维连续，充分发挥材料优势，重量轻，承载能力强；适用于有拉压往复的重载要求的高性能纤维增强复合材料连杆。

7、3.本实用新型采用可靠的组合结构，特别适用于有湿热环境要求的高性能纤维增强复合材料连杆，解决了湿热环境下金属接头胶接强度与可靠性严重降低的问题。

8、4.本实用新型降低了制造过程难度和成本，高性能纤维增强复合材料连杆可以快速高效的批量生产。

技术特征：

1.一种法兰组合式复合材料连杆，其特征在于：包括复合材料连杆(1)、法兰接头(2)、卡箍法兰(3)、拉抗螺栓(4)、自锁螺母(5)及防松保险销(6)；所述法兰接头(2)与复合材料连杆(1)相互插接，所述卡箍法兰(3)套装在复合材料连杆(1)上，卡箍法兰(3)和复合材料连杆(1)的相接面为相互配合的斜面，卡箍法兰(3)和法兰接头(2)之间通过拉抗螺栓(4)、自锁螺母(5)连接，且在自锁螺母(5)外侧的拉抗螺栓(4)上插入防松保险销(6)。

2.根据权利要求1所述的一种法兰组合式复合材料连杆，其特征在于：所述复合材料连杆(1)的连接端过渡区域逐渐缩径设置形成斜面，所述卡箍法兰(3)的卡接端内径设置与复合材料连杆(1)过渡区匹配的5°的卡箍斜度。

3.根据权利要求2所述的一种法兰组合式复合材料连杆，其特征在于：所述卡箍法兰(3)内径表面可设置纹理。

4.根据权利要求1所述的一种法兰组合式复合材料连杆，其特征在于：所述法兰接头(2)、卡箍法兰(3)采用铝合金、钛合金或钢加工制成。

5.根据权利要求4所述的一种法兰组合式复合材料连杆，其特征在于：所述法兰接头(2)采用双叉耳接头、单叉耳轴承接头或轴承杆组合式接头。

6.根据权利要求2所述的一种法兰组合式复合材料连杆，其特征在于：所述复合材料连杆(1)采用干法缠绕制作或者湿法缠绕制作。

技术总结一种法兰组合式复合材料连杆，属于复合材料结构设计与成型技术领域。所述法兰接头与复合材料连杆相互插接，所述卡箍法兰套装在复合材料连杆上，卡箍法兰和复合材料连杆的相接面为相互配合的斜面，卡箍法兰和法兰接头之间通过拉抗螺栓、自锁螺母连接，且在自锁螺母外侧的拉抗螺栓上插入防松保险销。本技术结构简单，可以保证复合材料纤维连续，充分发挥材料优势，重量轻，承载能力强；适用于有拉压往复的重载要求的高性能纤维增强复合材料连杆。本技术采用可靠的组合结构，特别适用于有湿热环境要求的高性能纤维增强复合材料连杆，解决了湿热环境下金属接头胶接强度与可靠性严重降低的问题。技术研发人员：刘天祺,乔天骄受保护的技术使用者：上海晟纤复合材料有限公司技术研发日：20231205技术公布日：2024/7/25