CN112693103B - 适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴 - Google Patents

适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，包括中心轴、多根径向辐条、多根纵向辐条以及多根周向辐条，多根纵向辐条与中心轴平行并沿中心轴的周向布置形成1圈或依次形成多圈纵向辐条环，每圈纵向辐条环上相邻的两个纵向辐条通过周向辐条连接，纵向辐条与中心轴之间和/或相邻两圈纵向辐条环中相邻的两个纵向辐条之间通过径向辐条连接，多根径向辐条与周向辐条共同形成辐条支撑层，本发明中的旋转轴采用内圆外正多边形的笼式结构，与传统的整体轴相比，重量轻，既能保证旋转轴的强度和刚度，又能满足缠绕机的额定负荷要求；与分段轴相比，轴两端的同轴度由机加工保证，同轴度好，可免去安装时的两端同轴度调校。

Description

适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴
技术领域
本发明涉及复合材料成型领域，具体地，涉及一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴。
背景技术
旋转轴是复合材料缠绕成型模的必备结构件，成型小型的复合材料制品，为保证轴的强度和刚度，一般采用钢45或Q235A材料，实心轴；尺寸稍大一些时，为减轻轴的重量，采用空心轴或分段式结构轴。分段式结构，即轴两端为钢材料，中间为低密度的其它材料，通过焊接或机械连接方式成为一个整体，但此种结构形式不可避免地会存在轴两端同轴度误差，给调校、安装带来困难。
专利文献CN208650243U公开了一种采用缠绕工艺一体化成型的预制泵站筒体，包括底座和玻璃钢筒体，所述底座利用模具预制成型，所述玻璃钢筒体利用缠绕机一体缠绕成型于底座上，所述缠绕机包括两支架和旋转轴，所述旋转轴的两端分别对应支撑定位于两支架上，所述旋转轴的侧方设有放纤辊，所述底座套装于缠绕机的旋转轴上，所述旋转轴的一端与旋转电机相连，所述放纤辊上设置有玻璃纤维卷，所述玻璃纤维卷的玻璃纤维自底座的前端前后反复缠绕成型所述玻璃钢筒体，但该设计存在质量重的弊端。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴。
根据本发明提供的一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，包括中心轴、多根径向辐条、多根纵向辐条以及多根周向辐条；
多根所述纵向辐条与所述中心轴平行并沿中心轴的周向布置形成1圈或依次形成多圈纵向辐条环，其中，每圈所述纵向辐条环上相邻的两个所述纵向辐条通过周向辐条连接，所述纵向辐条与中心轴之间和/或相邻两圈纵向辐条环中相邻的两个纵向辐条之间通过径向辐条连接；
多根所述径向辐条与所述周向辐条共同形成辐条支撑层，所述辐条支撑层的数量为1层或多层。
优选地，所述纵向辐条环的数量为1圈或2圈，所述辐条支撑层的数量为2层～5层。
优选地，所述中心轴的两端用于与缠绕机转接头连接，所述中心轴的端部安装有法兰，所述纵向辐条的两端、最上层所述辐条支撑层上周向辐条的上侧、最下层所述辐条支撑层上周向辐条的下侧分别安装有安装接口垫片，所述安装接口垫片上设有与缠绕成型模具外部结构件相匹配的安装面和安装孔。
优选地，所述安装孔内部设置有钢丝螺套。
优选地，所述径向辐条上设置有加强筋。
优选地，所述纵向辐条环成的截面呈正多边形的结构布置。
优选地，通过计算旋转轴的强度和刚度，确定纵向辐条环的圈数和辐条支撑层的层数。
优选地，所述中心轴、径向辐条、纵向辐条以及周向辐条均采用铝合金材质。
优选地，所述中心轴的两个端部设置有与缠绕机转接轴装配的接口，所述接口长度为250㎜～300㎜并进行壁厚加大处理。
优选地，所述径向辐条、纵向辐条、周向辐条均采用型材制作。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明中的旋转轴采用内圆外正多边形的笼式结构，与传统的整体轴相比，重量明显减轻，既能保证旋转轴的强度和刚度，又能满足缠绕机的额定负荷要求；与分段轴相比，轴两端的同轴度由机加工保证，旋转轴两端同轴度好，可免去安装时的两端同轴度调校。
2、本发明安装接口上，还可以变换连接片，适应其它不同尺寸的大型复合材料筒类结构件的缠绕成型，大大增加了本发明的实用性。
3、本发明与外部结构件装配方便，筒类结构件缠绕成型后，还可以方便地将旋转轴从成型模具中取出，方便脱模，简化了加工的程序。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中示出：
中心轴1 纵向辐条4 加强筋6
法兰2 周向辐条5 安装接口垫片7
径向辐条3
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
本发明提供了一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，如图1所示，包括中心轴1、多根径向辐条3、多根纵向辐条4以及多根周向辐条5，多根所述纵向辐条4与所述中心轴1平行并沿中心轴1的周向布置形成1圈或依次形成多圈纵向辐条环，其中，每圈所述纵向辐条环上相邻的两个所述纵向辐条4通过周向辐条5连接，所述纵向辐条4与中心轴1之间和/或相邻两圈纵向辐条环中相邻的两个纵向辐条4之间通过径向辐条3连接，多根所述径向辐条3与所述周向辐条5共同形成辐条支撑层，所述辐条支撑层的数量为1层或多层，在实际应用中，所述纵向辐条环的数量设置为1圈或2圈，所述辐条支撑层的数量设置为2层～5层。
具体地，所述中心轴1的两端用于与缠绕机转接头连接，所述中心轴1的端部安装有法兰2，所述纵向辐条4的两端、最上层所述辐条支撑层上周向辐条5的上侧、最下层所述辐条支撑层上周向辐条5的下侧分别安装有安装接口垫片7，所述安装接口垫片7上设有与缠绕成型模具外部结构件相匹配的安装面和安装孔，所述安装孔内部设置有钢丝螺套。
所述径向辐条3、纵向辐条4、周向辐条5均采用型材制作，所述中心轴1、径向辐条3、纵向辐条4以及周向辐条5均采用铝合金材质。
通过计算旋转轴的强度和刚度，确定纵向辐条环的圈数和辐条支撑层的层数，正多边形的多边数由复合材料筒类制品的结构决定，应方便成型模其它外部结构件的装配和脱模。
实施例2：
本实施例为实施例1的变化例，本发明提供了一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，其特征在于，包括中心轴1、多根径向辐条3、多根纵向辐条4以及多根周向辐条5，纵向辐条环采用2圈，辐条支撑层采用3层，纵向辐条环呈正十边形。
具体地，所述纵向辐条环成的截面呈正多边形的结构布置，旋转轴的整体结构呈内圆外正多边形的笼式结构，中心轴1、法兰2、多根径向辐条3、多根纵向辐条4以及多根周向辐条5之间的连接均采用焊接。
所述中心轴1、径向辐条3、纵向辐条4以及周向辐条5均采用防锈铝5A02，其中，径向辐条3、纵向辐条4、周向辐条5选用矩形型材可以方便地获得安装接口垫片及其它工艺接口垫片，如起吊、装配等的焊接面。
所述中心轴1的两个端部设置有与缠绕机转接轴装配的接口，所述接口内径不变，长度为250㎜～300㎜并进行壁厚加大处理，加工后，能满足两端同轴度要求，提供与缠绕机转接轴装配的连接接口。
为增强整体旋转轴的强度，所述径向辐条3上设置有加强筋6，加强筋进一步环绕连接中心轴1、法兰2、径向辐条3、纵向辐条4、周向辐条5，加强旋转轴1的强度和刚度。
安装接口垫片焊在纵向辐条4的两端和周向辐条5的顶面，安装接口垫片上设有缠绕成型模具外部结构件的安装面和安装孔，安装孔中的螺纹孔为钢丝螺套安装孔，螺纹加工后，装配钢丝螺套，可避免多次使用时，铝合金材料螺纹烂牙的问题。
安装接口垫片安装面装上连接片，后继续连接其它缠绕成型模外部结构件；中心轴1的两端与机床转接头连接，用紧定螺钉固定，再与缠绕机连接，即可实现大型复合材料筒类结构件的缠绕成型，成型后，卸下连接片，可以方便地将旋转轴从成型模具中取出。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，其特征在于，包括中心轴（1）、多根径向辐条（3）、多根纵向辐条（4）以及多根周向辐条（5）；
所述纵向辐条（4）与所述中心轴（1）平行，多根所述纵向辐条（4）沿中心轴（1）的周向布置并依次形成两圈纵向辐条环，其中，每圈所述纵向辐条环上相邻的两个所述纵向辐条（4）通过周向辐条（5）连接，纵向辐条（4）与中心轴（1）之间以及相邻两圈纵向辐条环间相邻的两个纵向辐条（4）之间通过径向辐条（3）连接；
多根所述径向辐条（3）与所述周向辐条（5）共同形成辐条支撑层；
所述辐条支撑层的数量为2层～5层；
所述中心轴（1）的两端用于与缠绕机转接头连接，所述中心轴（1）的端部安装有法兰（2），所述纵向辐条（4）的两端、最上层所述辐条支撑层上周向辐条（5）的上侧、最下层所述辐条支撑层上周向辐条（5）的下侧分别安装有安装接口垫片（7），所述安装接口垫片（7）上设有与缠绕成型模具外部结构件相匹配的安装面和安装孔；
所述中心轴（1）的两个端部设置有与缠绕机转接轴装配的接口，所述接口长度为250㎜～300㎜并进行壁厚加大处理；
每圈所述纵向辐条环以环成的截面呈正多边形的结构布置。
2.根据权利要求1所述的适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，其特征在于，所述安装孔内部设置有钢丝螺套。
3.根据权利要求1所述的适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，其特征在于，所述径向辐条（3）上设置有加强筋（6）。
4.根据权利要求1所述的适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，其特征在于，所述中心轴（1）、径向辐条（3）、纵向辐条（4）以及周向辐条（5）均采用铝合金材质。
5.根据权利要求1所述的适用于复合材料筒类结构件缠绕成型的旋转轴，其特征在于，所述径向辐条（3）、纵向辐条（4）、周向辐条（5）均采用型材制作。
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