CN200989387Y - 复合材料传动轴 - Google Patents

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孔曼军
史进
韩旭
施君林
谢华银
孙利民
赵之铁
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Shanghai shine Heavy Industry Co., Ltd.
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711th Research Institute of CSIC
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Abstract

本实用新型公开了一种复合材料传动轴，包括轴体和设在轴体两端的法兰；其特征在于，所述的轴体为管状，其由碳纤维复合材料构成，该轴体两端与法兰结合区域的管段的管壁较轴体轴身的管壁厚。具有优良的抗拉强度和抗拉模量、重量轻、优化系统布置、优良的位移补偿能力，以及长寿命、低噪声、耐腐蚀、无摩擦、免维修、不导电、无磁性等优点。

Description

复合材料传动轴
技术领域
本实用新型为机械动力传输装置，尤其涉及一种适用于高速场合、强度高、质量轻、结构紧凑、具有优良位移补偿功能的复合材料传动轴。
背景技术
随着现代机械传动技术的发展，传动系统的设计布置越来越复杂，性能要求也相应提高，对重量要求也更加苛刻。例如：对某些大功率复合传动装置而言，采用传统的设备，系统的体积重量相当大，很难满足实际工程对传动设备提出的综合性能要求。
碳纤维是先进复合材料中最重要的增强材料之一，具有高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀以及优异的电性能等，从其发展初期开始就受到各个国家的高度重视。为了满足传动轴系隔声、减震、抗冲击要求，减轻传动轴系的重量，优化轴系的布置结构，考虑在传动轴系中使用碳纤维复合材料，通过合理设计，使传动轴系具备更佳的性能。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种适用于高速场合、强度高、质量轻、结构紧凑、具有优良位移补偿功能的复合材料传动轴。目的在于发明一种适用于不同转速场合、强度高、质量轻、结构紧凑、具有优良位移补偿功能的传动轴。
本实用新型采取的技术方案是：复合材料传动轴，包括轴体和设在轴体两端的法兰；其特点是，所述的轴体为管状，其由碳纤维复合材料构成，该轴体两端与法兰结合区域的管段的管壁较轴体轴身的管壁厚。
上述复合材料传动轴，其中，所述的轴体的两端设有连接段，各连接段上均相对设有连接孔；所述法兰包括连接管和从该连接管的一端垂直延伸的固定圆盘，所述连接管上相对设有连接孔，与轴体连接段上设置的连接孔相对应；所述法兰的两连接管套设在轴体两端的连接段内，通过螺栓固定连接。
上述复合材料传动轴，其中，所述的法兰由碳纤维复合材料构成。
上述复合材料传动轴，其中，所述的法兰由金属材料构成。
上述复合材料传动轴，其中，所述的固定圆盘上设有固定孔。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，同传统的金属轴相比，本实用新型复合材料传动轴具有如下优点：
(1)强度高：借助碳纤维的高比强度性能，复合材料传动轴具有优良的抗拉强度和抗拉模量；
(2)重量轻：碳纤维的密度仅是钢铁的四分之一，复合材料传动轴可以显著地减轻传动轴的重量。同钢质轴相比较，碳纤维复合材料传动轴的重量可减轻约70％，其中包括了复合管端部必要的金属部件。
(3)优化系统布置：在长轴系中使用复合材料传动轴更能体现出其优点，由于使用复合材料传动轴，轴承之间的距离可以加大。同时复合材料传动轴上通常可以不需要布置轴承，这样可以减少轴承的数量，也节省了轴承支撑件，减小了轴承对复合材料传动轴的支反力及其传动轴所承受的弯曲转矩。
(4)优良的位移补偿能力，并适用于高速场合。
(5)长寿命、低噪声、耐腐蚀、无摩擦、免维修、不导电、无磁性。
附图说明
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型复合材料传动轴的整体结构示意图。
图2是本实用新型复合材料传动轴应用的使用状态示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型复合材料传动轴，包括轴体1和设在轴体两端的法兰2。所述的轴体由碳纤维复合材料构成，其结构为管状，可最大程度地减少材料的用量。该轴体1包括轴身11和设在轴身两端的连接段12，各连接段上均相对设有连接孔。所述法兰2包括连接管21和从该连接管的一端垂直延伸的固定圆盘22。连接管21上相对设有连接孔，与轴体连接段上设置的连接孔相对应；所述法兰的两连接管21套设在轴体两端的连接段12内，通过螺栓3固定连接。固定圆盘22上也设有固定孔221，用于与传动装置连接。由于要承受较大的载荷，以及采用螺纹连接，该轴体两端与法兰结合区域的连接段管段的管壁较轴体轴身的管壁加厚。复合材料传动轴在工作时，动力机械通过高弹性联轴器与复合材料传动轴一端法兰相连输入动力，通过复合材料传动轴体与另一端法兰将动力输出。
本实用新型的法兰2可采用金属材料，也可以采用碳纤维复合材料制造，根据具体要求选择。采用传统的金属材料制造的复合材料传动轴法兰，制造简单，成本较低，但大位移补偿性能不足。使用碳纤维复合材料制造的法兰可实现大位移补偿技术的要求。
本实用新型复合材料传动轴采用碳纤维复合材料制造轴体和法兰时，可采用编织、缠绕或模压技术制造，工艺简单、成熟。
图2是本实用新型复合材料传动轴使用状态的示意图。电机100通过高弹性联轴器200与复合材料传动轴一端的法兰301相连并输入动力，复合材料传动轴体400与另一轴端法兰302将动力传输至下一传动装置500。由于复合材料传动轴自重较轻，无需为其布置轴承及支承装置，有效降低了轴系承受的支反力、弯矩及对中的难度。
本实用新型能满足传动轴系隔声、减震、抗冲击的要求，减轻传动轴系的重量，优化轴系的布置结构，使传动轴系具备更佳的性能。

Claims (5)

1、复合材料传动轴，包括轴体和设在轴体两端的法兰；其特征在于，所述的轴体为管状，其由碳纤维复合材料构成，该轴体两端与法兰结合区域的管段的管壁较轴体轴身的管壁厚。
2、根据权利要求1所述的复合材料传动轴，其特征在于，所述的轴体的两端设有连接段，各连接段上均相对设有连接孔；所述法兰包括连接管和从该连接管的一端垂直延伸的固定圆盘，所述连接管上相对设有连接孔，与轴体连接段上设置的连接孔相对应；所述法兰的两连接管套设在轴体两端的连接段内，通过螺栓固定连接。
3、根据权利要求1或2所述的复合材料传动轴，其特征在于，所述的法兰由碳纤维复合材料构成。
4、根据权利要求1或2所述的复合材料传动轴，其特征在于，所述的法兰由金属材料构成。
5、根据权利要求2所述的复合材料传动轴，其特征在于，所述的固定圆盘上设有固定孔。
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