CN111137822B - 一种高强度传力柱及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩体试验检测设备技术领域，特别是涉及一种高强度传力柱，包括插销套筒；复合材料腔体，套装在所述插销套筒的外圆周中部；以及护套，套装在所述插销套筒的外圆周上下部，外径与所述复合材料腔体外径相等。本发明还提供了一种高强度传力柱的制造方法，包含对碳素纤维网片和钢丝网片浸树脂预处理；将插销套筒置于筒状模具中心位置；交错放入浸过树脂的碳素纤维网片和浸过树脂的钢丝网片；当达到码放数量后，进行轴向加压，使坯料紧密结合；对筒状模具排气烘干处理；拆模后，在插销套筒两端外部粘接上下护套。本发明的高强度传力柱重量轻、便于运输、易于安装和拆卸，具有抗锈蚀性能，使用寿命长。

Description

一种高强度传力柱及其制造方法

技术领域

本发明属于岩体试验检测设备技术领域，特别是涉及一种高强度传力柱及其制造方法。

背景技术

传力柱是用于传递力的部件，在岩土试验中，配合千斤顶使用，作用是传递输出力。传力柱由厚壁钢管加工而成，有各种不同的长度规格，在试验中可以根据实际需要搭配组成不同的长度，各节传力柱之间，采用套接方式。

目前使用的钢质传力柱存在以下问题：

1、重量大笨重，运输成本高，在试验现场搬运费用开支大；

2、安装和拆卸费时费力，存在安全隐患；

3、套接长度过短，套接环容易受力变形，存在安全隐患；

4、钢质传力柱在洞室潮湿环境中使用，锈蚀严重，使用寿命短。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高强度传力柱及其制造方法，重量轻、便于运输、易于安装和拆卸，具有抗锈蚀性能，使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种高强度传力柱，包括：

插销套筒；

复合材料腔体，套装在所述插销套筒的外圆周中部；

以及护套，套装在所述插销套筒的外圆周上下部，外径与所述复合材料腔体外径相等。

进一步地，还包括插销，所述插销套装在所述插销套筒一端的内壁上。

进一步地，所述插销和插销套筒采用不锈钢材质；所述护套包括上护套和下护套，所述上护套和下护套采用不锈钢材质。

进一步地，所述复合材料腔体为多层叠加结构，浸过树脂的碳素纤维网片与浸过树脂的钢丝网片交错叠摞；相邻两片所述碳素纤维网片相差15°交错角。

进一步地，所述碳素纤维网片由经纬方向的碳素纤维构成，所述钢丝网片由呈同心圆和径向分布的钢丝相交构成。

本发明还提供了一种高强度传力柱的制造方法，包含以下步骤：

对碳素纤维网片和钢丝网片浸树脂预处理；

将插销套筒置于筒状模具中心位置；

交错放入浸过树脂的碳素纤维网片和浸过树脂的钢丝网片；

当达到码放数量后，进行轴向加压，使坯料紧密结合；

对筒状模具排气烘干处理；

拆模后，在插销套筒两端外部粘接上下护套。

进一步地，所述对碳素纤维网片浸树脂预处理过程如下：

使用清洗溶剂清洗除去碳素纤维网片的杂质；清水冲洗；烘干处理；浸树脂；

所述对钢丝网片浸树脂预处理过程如下：

使用清洗溶剂清洗除去钢丝网片的杂质；清水冲洗；烘干处理；浸树脂。

进一步地，所述碳素纤维网片的外径大于所述钢丝网片的外径，与筒状模具内径相等；所述碳素纤维网片的中心孔直径小于钢丝网片的中心孔直径，与插销套筒外径相等。

进一步地，在轴向加压之后还包括：用螺栓固定筒状模具的顶盖。

进一步地，在插销套筒两端外部粘接上下护套之后还包括：

在插销套筒一端内部通过粘接或者紧配合方式安装插销；

将传力柱成品置于压力机下，施加压力，进行质量检测。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用高强树脂、碳素纤维、钢丝网、不锈钢等材料，采用溶剂清洗、烘干、真空加压成型、高温固结等工艺，制作出复合材料为主的传力柱，该传力柱重量轻，只有同等尺寸钢质传力柱的1/5，便于运输和搬运，减少了不安全因素；另外，各传力柱之间使用插销插入插销套筒的插接连接方式，易于安装和拆卸，劳动强度低，节省工时；本发明的传力柱采用不锈钢、高强度树脂等材料，在洞室潮湿环境中使用，能够抗锈蚀，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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获得其他的附图。

图1是本发明实施例的高强度传力柱的结构示意图之一；

图2是本发明实施例的高强度传力柱的结构示意图之二；

图3是本发明实施例的碳素纤维网片的结构示意图；

图4是本发明实施例的钢丝网片的结构示意图。

图中序号所代表的含义为：1.插销套筒，2.上护套，3.下护套，4.复合材料腔体，5.插销，6.碳素纤维网片，7.钢丝网片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例的一种高强度传力柱，包括插销套筒1、复合材料腔体4、上护套2和下护套3，插销套筒1位于中心，形状为中空圆柱体，复合材料腔体4套装在插销套筒1的外圆周中部，二者填筑成型，成型后，上护套2和下护套3分别套装在插销套筒1的外圆周上下部，通过胶合剂粘接组装，护套的外径与复合材料腔体4的外径相等，外观整齐美观。

优选地，插销套筒1采用不锈钢材质；上护套2和下护套3采用不锈钢材质。

除了上面的结构，如图2所示，传力柱还包括插销5，插销5采用不锈钢材质，插销5采用金属胶或者紧配合的方式套装在插销套筒1一端的内壁上，各传力柱之间使用插销5插入插销套筒1的插接连接方式，易于安装和拆卸，劳动强度低，节省工时。

复合材料腔体4为多层叠加结构，浸过树脂的碳素纤维网片6与浸过树脂的钢丝网片7交错叠摞，一层碳素纤维网片6叠加一层钢丝网片7，码放数量根据要求的传力柱承压强度决定。相邻两片碳素纤维网片6相差15°交错角，这种交错结构，使结构更加牢固稳定。其中，如图3所示，碳素纤维网片6由经纬方向的碳素纤维构成，碳素纤维的多项物理力学性能可以和金属媲美，具有耐高温、耐烧蚀、热膨胀系数小、高比强度等优良特性。如图4所示，钢丝网片7由呈同心圆和径向分布的钢丝相交构成，钢丝网片7重量轻、抗腐蚀。本发明使用复合材料腔体4替代目前的厚壁钢管，既大大减轻了重量，便于运输，节约成本，这种轴向加压层结构又能满足强度要求，况且碳素纤维和钢丝网片7均具有抗锈蚀的特性，延长了使用寿命。

对碳素纤维网片6和钢丝网片7的尺寸要求是：

碳素纤维网片6的外径大于所述钢丝网片7的外径，与筒状模具内径相等；碳素纤维网片6的中心孔直径小于钢丝网片7的中心孔直径，与插销套筒1外径相等。

本实施例还提供了一种高强度传力柱的制造方法，包含以下步骤：

步骤S101，对碳素纤维网片6和钢丝网片7浸树脂预处理；

对碳素纤维网片6浸树脂预处理过程如下：

使用清洗溶剂清洗除去碳素纤维网片6的杂质；清水冲洗；烘干处理；浸树脂；

对钢丝网片7浸树脂预处理过程如下：

使用清洗溶剂清洗除去钢丝网片7的杂质；清水冲洗；烘干处理；浸树脂。

步骤S102，将清洗处理后的插销套筒1置于筒状模具中心位置；

步骤S103，先放入浸过树脂的碳素纤维网片6，再放入浸过树脂的钢丝网片7，再放入与第一层碳素纤维网片6相差15°交错角的浸过树脂的碳素纤维网片6，依次类推；

步骤S104，碳素纤维网片6和钢丝网片7达到设计的码放数量后，进行轴向加压（有速率和时间的要求），使坯料紧密结合；

步骤S105，完成压密工序后，用螺栓固定筒状模具的顶盖，防止传力柱坯料回弹；

步骤S106，将模具置于真空箱内，进行排气处理；

步骤S107，完成排气处理后，将模具放入烘箱内，在设定时间和温度下，进行固结；

步骤S108，拆模，进行外观修整；

步骤S109，在插销套筒1两端外部粘接上护套2和下护套3；

步骤S110，在插销套筒1一端内部通过粘接或者紧配合方式安装插销5；

步骤S111，将传力柱成品置于压力机下，在一定速率下施加压力，进行质量检测。

本发明的高强度传力柱较钢质传力柱，重量轻（约钢质重量的1/5），减少了运输和现场搬运成本，按进行一次现场试验项目计算，可以节省运费3万元，民工搬运费5万元；使用寿命长，可以节省加工购置费15万元。按年开展4次试验计算，可节省项目费用支出约40～60万元。

本发明的高强度传力柱极大减轻了重量，减少了试验人员的安全风险，具有良好的社会效益；若在岩土试验检测领域普及推广，将产生良好的社会和经济效益，极大推动了传力柱的改革创新。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来讲是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.一种高强度传力柱，其特征在于，包括：

插销套筒；

复合材料腔体，套装在所述插销套筒的外圆周中部；

护套，套装在所述插销套筒的外圆周上下部，外径与所述复合材料腔体外径相等；

所述复合材料腔体为多层叠加结构，浸过树脂的碳素纤维网片与浸过树脂的钢丝网片交错叠摞；相邻两片所述碳素纤维网片相差15°交错角；所述碳素纤维网片由经纬方向的碳素纤维构成，所述钢丝网片由呈同心圆和径向分布的钢丝相交构成；

以及插销，所述插销套装在所述插销套筒一端的内壁上。

2.根据权利要求1所述的高强度传力柱，其特征在于，所述插销和插销套筒采用不锈钢材质；所述护套包括上护套和下护套，所述上护套和下护套采用不锈钢材质。

3.一种权利要求1或者2任一项所述的高强度传力柱的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

对碳素纤维网片和钢丝网片浸树脂预处理；

将插销套筒置于筒状模具中心位置；

交错放入浸过树脂的碳素纤维网片和浸过树脂的钢丝网片；

当达到码放数量后，进行轴向加压，使坯料紧密结合；

对筒状模具排气烘干处理；

拆模后，在插销套筒两端外部粘接上下护套。

4.根据权利要求3所述的高强度传力柱的制造方法，其特征在于，所述对碳素纤维网片浸树脂预处理过程如下：

使用清洗溶剂清洗除去碳素纤维网片的杂质；清水冲洗；烘干处理；浸树脂；

所述对钢丝网片浸树脂预处理过程如下：

使用清洗溶剂清洗除去钢丝网片的杂质；清水冲洗；烘干处理；浸树脂。

5.根据权利要求3所述的高强度传力柱的制造方法，其特征在于，所述碳素纤维网片的外径大于所述钢丝网片的外径，与筒状模具内径相等；所述碳素纤维网片的中心孔直径小于钢丝网片的中心孔直径，与插销套筒外径相等。

6.根据权利要求3所述的高强度传力柱的制造方法，其特征在于，在轴向加压之后还包括：用螺栓固定筒状模具的顶盖。

7.根据权利要求3所述的高强度传力柱的制造方法，其特征在于，在插销套筒两端外部粘接上下护套之后还包括：

在插销套筒一端内部通过粘接或者紧配合方式安装插销；

将传力柱成品置于压力机下，施加压力，进行质量检测。

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