CN106594230A - 一种复合材料传动轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合材料传动轮及其制备方法，该传动轮包括轮毂、轮辐、齿圈以及齿；所述轮辐为具有夹芯板的复合材料；所述齿圈为复合材料，轮毂和齿均为金属材料；所述的齿圈为环状，所述的齿为多个，且多个齿环状排布在齿圈上；所述的齿圈套在轮辐周缘；所述的齿圈的截面形状为工字型，所述的工字型的两侧分别对应固定轮辐周缘和多个环状排布的齿。本发明的传动轮重量轻、耐磨损的同时保证了机械强度。而且本发明的复合材料传动轮具有噪音小的特性，可减少噪音污染。

Description

一种复合材料传动轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料工件及其制备工艺领域；尤其涉及一种剑杆织机用复合材料传动轮及其制备方法。
背景技术
剑杆织机是纺织领域广泛使用的织布机，传动轮是安装在剑杆织机上的一个重要部件。目前，国内外均采用特种合金钢或热固性树脂制成，存在的主要问题是重量大，使用寿命短，因此限制了织机的运行速度，从而影响生产效力；由于金属传动轮的硬度大于剑带的硬度，运转过程中对剑带磨损大，造成成套设备损坏严重，寿命短，同样也使生产效率降低。
随着纺织业的讯速发展，提高生产率是大势所趋，对织机的速度要求越来越高，而传统的金属传动轮又不能满足这一要求，因此提高传剑轮的质量，使其满足织机提速的需要就成了当务之急。剑杆织机用树脂基复合材料传动轮的发明，就是为了解决织机生产中的这一技术难题。
(1)重量要减轻，因金属传剑轮的重量制约了织机的运行速度。
(2)强度要提高，要保证在高速运转的状态下剑轮不受影响。
(3)寿命要延长，减少更换次数和频率，从而提高生产效率，降底生产成本。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种复合材料传动轮及其制备方法。
提供一种复合材料的传动轮，该传动轮包括轮毂、轮辐、齿圈以及齿；所述轮辐为具有夹芯板的复合材料；所述齿圈为复合材料，轮毂和齿均为金属材料；所述的齿圈为环状，所述的齿为多个，且多个齿环状排布在齿圈上；所述的齿圈套在轮辐周缘；所述的齿圈的截面形状为工字型，所述的工字型的两侧分别对应固定轮辐周缘和多个环状排布的齿。
进一步的，所述的齿圈为热塑性树脂基复合材料，所述的齿圈与轮辐和齿固化成为一体。
进一步的，所述的齿圈为PEEK聚醚醚酮复合材料、PA尼龙复合材料或PPS聚苯硫醚复合材料，所述的齿圈与轮辐和齿固化成为一体。
进一步的，所述轮辐的内部夹芯板为泡沫材料；所述的轮辐外部包裹所述夹芯板的材料为碳纤维复合材料，所述的轮毂与轮辐固化连接为一体。
进一步的，所述的轮辐外部包裹所述夹芯板的材料为树脂基碳纤维复合材料。
进一步的，所述轮辐由如下质量份数的材料固化形成：聚醚酰亚胺10-55份、聚醚醚酮10-55份、聚苯硫醚5-55、聚砜5-50份、碳纤维12-60份和泡沫芯材8-58份。
进一步的，所述的齿为不锈钢材料。
进一步的，所述的轮毂为铝合金材料。
进一步的，所述的传动轮为剑杆织机传动轮。
进一步的，在所述的轮辐外部材料中还包括金属纤维，且所述的碳纤维和金属纤维的质量组份总和占到12-60份。
本发明还提供一种复合材料的传动轮的制备方法，包括如下步骤：
预浸料制备
将聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚以及聚砜混合制成树脂混合物；将树脂混合物均匀的浸入到碳纤维织物上，形成预浸料；
预浸料裁切
将预浸料裁切为圆片状；
轮辐制备
在轮辐模具中铺贴第一层裁切好的预浸料，之后将金属轮毂和泡沫芯材同时铺贴在第一层预浸料上，之后再铺贴第二层预浸料，使得两侧预浸料完全包裹所述的金属轮毂和泡沫芯材，之后浇注树脂混合物后经过加热加压的成形处理，得到复合材料的轮辐；
齿制备
将轮辐和多个齿装入齿轮成形模具，所述的齿排布在轮辐的外周面上，在模具中注入热塑性树脂基复合材料，使得热塑性树脂基复合材料从两侧包裹住齿的根部和轮辐的周缘，经过高温高压使得热塑性树脂基复合材料固化形成齿圈，即轮辐、齿圈和齿成形为一体得到所述的传动轮。
有益效果
本发明的复合材料传动轮，可以替代合金传动轮，并优于合金传动轮，其优点主要体现如下：
1、本发明的剑杆织机用复合材料传动轮具有重量轻的特性，比金属轮轻80％，可提高织机的运行速度，从而提高工作效率。
2、本发明的复合材料传动轮具有强度高的特性，比强度是金属动轮的10倍以上，能满足织机高速运转的要求。
3、本发明的复合材料传动轮具有耐磨损的特性，从而延长了传动轮的使用寿命，降低了织机的停机维修次数，延长了使用周期，提高生产效率。
4、本发明的复合材料传动轮具有噪音小的特性，可减少噪音污染。
附图说明
图1为本发明复合材料传动轮的正视图；
图2为本发明复合材料传动轮的侧视图；
其中：1-轮辐、2-齿圈、3-轮毂。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例：剑杆织机用树脂基复合材料传动轮及其制备方法
提供一种复合材料的传动轮，该传动轮包括轮毂、轮辐、齿圈以及齿；所述轮辐为具有夹芯板的复合材料；所述齿圈为复合材料，轮毂和齿均为金属材料；所述的齿圈为环状，所述的齿为多个，且多个齿环状排布在齿圈上；所述的齿圈套在轮辐周缘；所述的齿圈的截面形状为工字型，所述的工字型的两侧分别对应固定轮辐周缘和多个环状排布的齿。
进一步的，所述的齿圈为热塑性树脂基复合材料，所述的齿圈与轮辐和齿固化成为一体。
进一步的，所述的齿圈为PEEK聚醚醚酮复合材料、PA尼龙复合材料或PPS聚苯硫醚复合材料，所述的齿圈与轮辐和齿固化成为一体。
进一步的，所述轮辐的内部夹芯板为泡沫材料；所述的轮辐外部包裹所述夹芯板的材料为碳纤维复合材料，所述的轮毂与轮辐固化连接为一体。
进一步的，所述的轮辐外部包裹所述夹芯板的材料为树脂基碳纤维复合材料。
进一步的，所述轮辐由如下质量的材料固化形成：聚醚酰亚胺30g、聚醚醚酮70g、聚苯硫醚40g、聚砜40g、碳纤维80g、泡沫芯材20g。
进一步的，所述的传动轮为剑杆织机传动轮。
还提供一种复合材料的传动轮的制备方法，包括如下步骤：
预浸料制备
将聚醚酰亚胺30g、聚醚醚酮70g、聚苯硫醚40g以及聚砜40g混合制成树脂混合物；将树脂混合物均匀的浸入到碳纤维织物上，形成预浸料；
预浸料裁切
将预浸料裁切为圆片状；
轮辐制备
在轮辐模具中铺贴第一层裁切好的预浸料，之后将金属轮毂和泡沫芯材同时铺贴在第一层预浸料上，之后再铺贴第二层预浸料，使得两侧预浸料完全包裹所述的金属轮毂和泡沫芯材，之后浇注树脂混合物后经过加热加压的成形处理，得到复合材料的轮辐；其中泡沫芯材为20g；
齿制备
将轮辐和多个齿装入齿轮成形模具，所述的齿排布在轮辐的外周面上，在模具中注入热塑性树脂基复合材料，使得热塑性树脂基复合材料从两侧包裹住齿的根部和轮辐的周缘，经过温度450℃高温和120MP压力使得热塑性树脂基复合材料固化形成齿圈，即轮辐、齿圈和齿成形为一体得到所述的传动轮。
以上所述之实施方式为本发明的实施案例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、构造及原理所做的等效变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合材料的传动轮，该传动轮包括轮毂、轮辐、齿圈以及齿；所述轮辐为具有夹芯板的复合材料；所述齿圈为复合材料，轮毂和齿均为金属材料；所述的齿圈为环状，所述的齿为多个，且多个齿环状排布在齿圈上；所述的齿圈套在轮辐周缘；所述的齿圈的截面形状为工字型，所述的工字型的两侧分别对应固定轮辐周缘和多个环状排布的齿。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述的齿圈为热塑性树脂基复合材料，所述的齿圈与轮辐和齿固化成为一体。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述的齿圈为PEEK聚醚醚酮复合材料、PA尼龙复合材料或PPS聚苯硫醚复合材料，所述的齿圈与轮辐和齿固化成为一体。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述轮辐的内部夹芯板为泡沫材料；所述的轮辐外部包裹所述夹芯板的材料为碳纤维复合材料，所述的轮毂与轮辐固化连接为一体。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述的轮辐外部包裹所述夹芯板的材料为树脂基碳纤维复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述轮辐由如下质量份数的材料固化形成：聚醚酰亚胺10-55份、聚醚醚酮10-55份、聚苯硫醚5-55、聚砜5-50份、碳纤维12-60份和泡沫芯材8-58份。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述的齿为不锈钢材料，所述的轮毂为铝合金材料。
8.根据权利要求1所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：在所述的轮辐外部材料中还包括金属纤维，且所述的碳纤维和金属纤维的质量组份总和占到12-60份。
9.根据权利要求1至8之一所述的一种复合材料的传动轮，其特征在于：所述的传动轮为剑杆织机传动轮。
10.一种复合材料的传动轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、预浸料制备
将聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚以及聚砜混合制成树脂混合物；将树脂混合物均匀的浸入到碳纤维织物上，形成预浸料；
预浸料裁切
将预浸料裁切为圆片状；
步骤二、轮辐制备
在轮辐模具中铺贴第一层裁切好的预浸料，之后将金属轮毂和泡沫芯材同时铺贴在第一层预浸料上，之后再铺贴第二层预浸料，使得两侧预浸料完全包裹所述的金属轮毂和泡沫芯材，之后浇注树脂混合物后经过加热加压的成形处理，得到复合材料的轮辐；
步骤三、齿制备
将轮辐和多个齿装入齿轮成形模具，所述的齿排布在轮辐的外周面上，在模具中注入热塑性树脂基复合材料，使得热塑性树脂基复合材料从两侧包裹住齿的根部和轮辐的周缘，经过高温高压使得热塑性树脂基复合材料固化形成齿圈，即轮辐、齿圈和齿成形为一体得到所述的传动轮。
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