專利名稱：受拉構(gòu)件及其制備方法和工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種受拉構(gòu)件及其制備方法和工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
受拉構(gòu)件是工程機(jī)械的重要部件之一，其用于傳遞作用力。尤其是起重機(jī)領(lǐng)域，如履帶起重機(jī)、海洋工程起重機(jī)等，受拉構(gòu)件更是不可缺少?，F(xiàn)有技術(shù)中，常用的受拉構(gòu)件主要為鋼絲繩、鋼板和鋼管等。近年來(lái)，隨著工程建設(shè)的快速發(fā)展，工程的大型化日趨加速，這使得工程機(jī)械也朝著大型化發(fā)展。工程機(jī)械的大型化也對(duì)受拉構(gòu)件的負(fù)載能力提出了更高的要求?，F(xiàn)有的受拉構(gòu)件為了能夠提供與之匹配的承載能力，通常需要増加自身尺寸，相應(yīng)的受拉構(gòu)件的重量也隨之上升。而受カ固件的重量越大，其拆裝和運(yùn)輸?shù)碾y度也越大。此外，對(duì)于作業(yè)半徑 較大的起重機(jī)而言，重型受拉構(gòu)件，如鋼絲繩、鋼板、鋼管結(jié)構(gòu)的自身重力會(huì)在大半徑范圍很大程度的消耗起重能力，使起重機(jī)的大半徑能力受到制約。因此，現(xiàn)有的受拉構(gòu)件具有負(fù)載能力低和重量大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出ー種受拉構(gòu)件，包括中間部，所述中間部包括碳纖維復(fù)合材料體；設(shè)置于所述中間部?jī)啥说倪B接部，所述連接部包括芯部，和包覆于所述芯部表面的碳纖維復(fù)合材料層。進(jìn)ー步地，所述芯部為金屬材料，所述連接部還包括設(shè)置于所述芯部和所述碳纖維復(fù)合材料層之間的絕緣層。進(jìn)ー步地，所述受拉構(gòu)件還包括包覆于所述碳纖維復(fù)合材料體表面的第一緩沖層，和/或包覆于所述芯部表面的第二緩沖層。進(jìn)ー步地，所述第一緩沖層和/或所述第二緩沖層為聚氨酯層。進(jìn)ー步地，所述受拉構(gòu)件還包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層設(shè)置于所述碳纖維復(fù)合材料層表面，以及所述碳纖維復(fù)合材料體表面。進(jìn)ー步地，所述導(dǎo)電層為銅絲繞組。進(jìn)ー步地，所述芯部的橫截面為楔形，且所述楔形圓弧半徑較小的一端指向所述中間部。進(jìn)ー步地，所述碳纖維復(fù)合材料層和所述碳纖維復(fù)合材料體為一體成型。本發(fā)明還提供ー種工程機(jī)械，設(shè)置有上述任一所述的受拉構(gòu)件。本發(fā)明還提供ー種受拉構(gòu)件的制備方法，包括如下步驟a、取兩個(gè)芯部，將所述兩個(gè)芯部固定且使所述兩個(gè)芯部之間預(yù)留一定距離；將碳纖維復(fù)合材料置于所述兩個(gè)芯部表面以及兩個(gè)芯部之間，得到中間構(gòu)件，所述中間構(gòu)件包括碳纖維復(fù)合材料體和連接于所述碳纖維復(fù)合材料體兩端的第一連接部，所述第一連接部包括芯部和覆于所述芯部表面的碳纖維復(fù)合材料層；
b、將步驟a得到的構(gòu)件加熱固化。進(jìn)ー步地，上述方法還包括如下步驟C、在步驟b得到的構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料體表面制備第一緩沖層；和/或在步驟b得到的構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料層表面制備第二緩沖層。進(jìn)ー步地，所述步驟a在將碳纖維復(fù)合材料置于所述兩個(gè)芯部表面以及兩個(gè)芯部之間之前還包括在所述芯部表面制備絕緣層的步驟。進(jìn)ー步地，所述步驟a在得到中間構(gòu)件之后還包括在所述碳纖維復(fù)合材料層及所述碳纖維復(fù)合材料體表面制備導(dǎo)電層的步驟。本發(fā)明提供ー種受拉構(gòu)件，該受拉構(gòu)件以碳纖維復(fù)合材料作為主體材料，受拉構(gòu)件吊載時(shí)，外部作用力通過(guò)連接部件傳到連接部的芯部，芯部承受カ通過(guò)圍繞在周圍的碳纖維復(fù)合材料傳遞到中間部的碳纖維復(fù)合材料體上，從而使力得到傳遞。碳纖維復(fù)合材料 具有密度低，軸向強(qiáng)度和模量高以及耐疲勞性好的優(yōu)點(diǎn)，由此在降低受拉構(gòu)件重量的同時(shí)提高其抗拉強(qiáng)度，提升承載性能。因此該受拉構(gòu)件具有如下優(yōu)點(diǎn)I、重量輕，便于進(jìn)行拆卸、安裝和運(yùn)輸；將其應(yīng)用于起重機(jī)，可以保證起重機(jī)在大半徑エ況下的起重能力。2、強(qiáng)度和模量高，承載能力高于現(xiàn)有的鋼絲繩、鋼板或鋼管。本發(fā)明還提供ー種工程機(jī)械，該工程機(jī)械設(shè)有上述受拉構(gòu)件，由于上述任ー種受拉構(gòu)件具有上述技術(shù)效果，因此，設(shè)有該受拉構(gòu)件的工程機(jī)械也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果。本發(fā)明還提供ー種上述受拉構(gòu)件的制備方法，由該方法可制備出質(zhì)輕，抗拉強(qiáng)度高的受拉構(gòu)件。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I為本發(fā)明實(shí)施例I提供的受拉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為受拉構(gòu)件中碳纖維復(fù)合材料體和碳纖維復(fù)合材料層一體纏繞成型過(guò)程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的受拉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例3提供的受拉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I中間部11碳纖維復(fù)合材料體Ila預(yù)浸原絲束12第一緩沖層2 連接部21芯部22絕緣層23碳纖維復(fù)合材料層23a預(yù)浸原絲層3導(dǎo)電層25第二緩沖層
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。本發(fā)明的基本思想在于以碳纖維復(fù)合材料作為受拉構(gòu)件的主體材料，由于碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)輕、抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，由此來(lái)降低受拉構(gòu)件的重量，且提高其抗拉性倉(cāng)^:。下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)ー步說(shuō)明圖I示出了本發(fā)明實(shí)施例I提供的受拉構(gòu)件，該受拉構(gòu)件包括中間部I,其包括碳纖維復(fù)合材料體11和包覆于碳纖維復(fù)合材料體11表面的第一緩沖層12 ；
設(shè)置于中間部I兩端的連接部2，連接部包括芯部21，以及依次包覆于芯部21表面的碳纖維復(fù)合材料層23和第二緩沖層25。本實(shí)施例提供的受拉構(gòu)件中間部I的基體材料為碳纖維復(fù)合材料(Carbon FiberReinforced Polymer/Plastic, CFRP)。碳纖維復(fù)合材料是由碳纖維和基體樹脂形成的復(fù)合材料。其中，碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維，其可用聚丙烯腈纖維、浙青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得。碳纖維具有密度低、軸向強(qiáng)度和模量高等優(yōu)點(diǎn)，但其屬于脆性材料，將其與基體樹脂牢固的結(jié)合在一起后能夠發(fā)揮碳纖維優(yōu)異的力學(xué)性能。碳纖維復(fù)合材料具有密度小、比剛度及比模量高、耐疲勞、抗蠕變和線性膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，其比模量是鋼和鋁合金的五倍，其比強(qiáng)度是鋼和鋁合金的三至四倍。因此，采用碳纖維復(fù)合材料作為中間部的主體材料可在大大降低受拉構(gòu)件的重量的同時(shí)提升受拉構(gòu)件的抗拉性能，提高其承載負(fù)載的能力。上述碳纖維復(fù)合材料中的基體樹脂優(yōu)選為熱固性樹脂，熱固性樹脂具有較高的熱穩(wěn)定性，在高溫環(huán)境也不易發(fā)生熱塑性變形，因此采用碳纖維/熱固性樹脂作為碳纖維復(fù)合材料的基體樹脂可使得該受拉構(gòu)件能夠應(yīng)用于作業(yè)溫度較高的環(huán)境。進(jìn)ー步地，上述碳纖維復(fù)合材料優(yōu)選為碳纖維/環(huán)氧樹脂材料。碳纖維復(fù)合材料中的基體樹脂雖在一定程度上有利于提高碳纖維的抗沖擊性能，但是基體樹脂含量若過(guò)高則會(huì)造成碳纖維抗拉性能的損失，降低受拉構(gòu)件的負(fù)載性能。由此，碳纖維復(fù)合材料中的基體樹脂的含量?jī)?yōu)選為30°/Γ40%。本實(shí)施例提供的受拉構(gòu)件中，在中間部的碳纖維復(fù)合材料體11的表面還覆有第一緩沖層12。該緩沖層用于緩沖外界沖擊，降低碳纖維復(fù)合材料體11在作業(yè)過(guò)程中受到的沖擊力，對(duì)碳纖維復(fù)合材料體11起到保護(hù)作用。第一緩沖層12優(yōu)選為聚氨酯層，聚氨酯柔性較高，其在碳纖維復(fù)合材料體11受拉而產(chǎn)生變形的情況下能夠隨之變形。因此，采用聚氨酯作為第一緩沖層12可以保證在即使在負(fù)載較大的情況下，第一緩沖層12也不易發(fā)生開(kāi)裂。該受拉構(gòu)件中的連接部2用于與其它構(gòu)件相連，其由內(nèi)至外依次包括芯部21、碳纖維復(fù)合材料層23和第二緩沖層25。其中碳纖維復(fù)合材料層23與中間部I的碳纖維復(fù)合材料體11作用類似，用以提高受拉構(gòu)件連接部2的抗拉性能，同時(shí)降低連接部2的重量；碳纖維復(fù)合材料層23中關(guān)于碳纖維復(fù)合材料層的優(yōu)選方案與上述碳纖維復(fù)合材料體11相同，在此茲不贅述。第二緩沖層25的作用與中間部I的第一緩沖層12類似，用于對(duì)碳纖維復(fù)合材料層23起到保護(hù)作用。第二緩沖層25與第一緩沖層12的材料可以相同，也可以不同。作為優(yōu)選方案，第二緩沖層25也優(yōu)選為聚氨酯層。
通常來(lái)講，連接部2可以設(shè)有連接孔、連接軸或連接桿用于與其它構(gòu)件相連，但是碳纖維材料通常較為柔軟，不易加成上述孔、軸或桿的結(jié)構(gòu)，即使加工成孔狀結(jié)構(gòu)，其剛度也有待提高。上述芯部21的作用在于提供用干與其它構(gòu)件連接的部位(如其設(shè)有連接孔、連接軸和連接桿)相連，且形成連接部2的骨架結(jié)構(gòu)，降低連接部2的成型難度。芯部21 —般為剛性材料，如鋼、鋁合金等金屬材料，或者聚碳酸酷、超高分子量聚こ烯等高分子材料。具體而言，該芯部21可以包括芯部主體部和芯部連接部，芯部連接部的具體結(jié)構(gòu)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)該受拉構(gòu)件與其它構(gòu)件的連接方式進(jìn)行選擇，具體可以為連接孔、連接軸或連接桿。碳纖維復(fù)合材料可以部分或全部包覆于芯部21的表面，但考慮到碳纖維復(fù)合材料的抗沖擊性較差，而芯部連接部需要與連接件緊密配合，該部位受到的沖擊力較大，因此作為優(yōu)選方案，僅在芯部21周向表面(即芯部主體部周向表面)包覆碳纖維復(fù)合材料層23。上述中間部I的碳纖維復(fù)合材料體11和連接部2的碳纖維復(fù)合材料層23可以一體成型。具體而言，請(qǐng)參見(jiàn)圖2，可以首先將預(yù)浸基體樹脂溶液的碳纖維原絲(以下簡(jiǎn)稱預(yù)浸原絲)纏繞于兩端的芯部，兩個(gè)芯部之間留有一定間距，纏繞后兩個(gè)芯部的表面覆有預(yù) 浸原絲層23a，兩個(gè)芯部之間連接有預(yù)浸泡原絲束Ila ;而后再將預(yù)浸原絲纏繞于預(yù)浸原絲束Ila表面，使預(yù)浸原絲束Ila中的碳纖維原絲之間結(jié)合更為緊密；最后將上述中間產(chǎn)品干燥，纏繞于芯部表面有預(yù)浸原絲層23a形成碳纖維復(fù)合材料層23，連接兩個(gè)芯部之間的預(yù)浸原絲束部分形成了碳纖維復(fù)合材料體11。對(duì)于一體纏繞形成的碳纖維復(fù)合材料體11和碳纖維復(fù)合材料層23，為了便于碳纖維復(fù)合材料體11和碳纖維復(fù)合材料層23更易于結(jié)合緊密，芯部21的截面優(yōu)選為楔形，且該楔形圓弧半徑較小的一端指向中間部I。此外，為了便于預(yù)浸原絲纏繞于芯部21，芯部21沿其周向方向還優(yōu)選設(shè)有凹槽，加工時(shí)預(yù)浸原絲纏繞于該芯部的外周，且置于該凹槽內(nèi)，以防止預(yù)浸原絲在纏繞的過(guò)程中發(fā)生竄動(dòng)。上述第一緩沖層12和第二緩沖層25優(yōu)選為一體成型。以兩個(gè)緩沖層均為聚氨酯層為例，其可以按照如下方法制備在碳纖維復(fù)合材料體11和碳纖維復(fù)合材料層23表面涂覆聚氨酯涂料，干燥，即得。另，第一緩沖層12和第二緩沖層25若采用橡膠條等弾性材料，也可按照上述纏繞方式成型。上述第一緩沖層12和第二緩沖層25用于對(duì)碳纖維復(fù)合材料體和碳纖維復(fù)合材料層起保護(hù)作用的緩沖層，提高受拉構(gòu)件的抗沖擊性能，延長(zhǎng)受拉構(gòu)件的使用壽命。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述第一緩沖層12和第二緩沖層25也可以不設(shè)，該受拉構(gòu)件同樣具有較高的抗拉性能。由上述內(nèi)容可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的受拉構(gòu)件以碳纖維復(fù)合材料作為主體材料，受拉構(gòu)件吊載時(shí)，外部作用力通過(guò)連接部件傳到連接部的芯部，芯部承受カ通過(guò)圍繞在周圍的碳纖維復(fù)合材料傳遞到中間部的碳纖維復(fù)合材料體上，從而使力得到傳遞。碳纖維復(fù)合材料具有密度低，軸向強(qiáng)度和模量高以及耐疲勞性好的優(yōu)點(diǎn)，由此在降低受拉構(gòu)件重量的同時(shí)提高其抗拉強(qiáng)度，提升承載性能。因此該受拉構(gòu)件具有如下優(yōu)點(diǎn)I、重量輕，便于進(jìn)行拆卸、安裝和運(yùn)輸；將其應(yīng)用于起重機(jī)，可以保證起重機(jī)在大半徑エ況下的起重能力。2、強(qiáng)度和模量高，承載能力強(qiáng)高于現(xiàn)有的鋼絲繩、鋼板或鋼管。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例2提供的受拉構(gòu)件，該受拉構(gòu)件與實(shí)施例I的區(qū)別在于連接部還包括設(shè)置于芯部21和碳纖維復(fù)合材料層23之間的絕緣層22，且芯部21為金屬材料。金屬材料具有較高的剛性，因此芯部21采用金屬材料便于連接部與其它構(gòu)件的連接，且連接強(qiáng)度也較高，能夠提高受拉構(gòu)件使用的可靠性。該金屬材料可以為鋼、鋁合金或鎂合金等。但是，金屬材料為導(dǎo)電材料，同時(shí)碳纖維也具有導(dǎo)電性，因此若將該芯部21與碳纖維復(fù)合材料層23直接接觸，在潮濕的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生電極腐蝕，降低連接部的力學(xué)性能。因此，本實(shí)施例提供的受拉構(gòu)件中，連接部中增設(shè)絕緣層22，該絕緣層置于芯部21和碳纖維復(fù)合材料層23之間，防止芯部21和碳纖維復(fù)合材料層23由于電子遷移而產(chǎn)生的電極腐蝕，延長(zhǎng)受拉構(gòu)件的使用壽命。上述絕緣層可以為絕緣塑料，如酚醛樹脂，經(jīng)噴塑制得。本實(shí)施例提供的受拉構(gòu)件具有如下優(yōu)點(diǎn) 連接部剛度大，易干與其它構(gòu)件連接，且連接強(qiáng)度高；不易產(chǎn)生電極腐蝕，能夠適用干潮濕的エ況環(huán)境，對(duì)存儲(chǔ)及運(yùn)輸環(huán)境要求也較低。圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例3提供的受拉構(gòu)件，該受拉構(gòu)件與實(shí)施例2的區(qū)別在于連接部還包括導(dǎo)電層3，該導(dǎo)電層3設(shè)置于碳纖維復(fù)合材料層23和第二緩沖層25之間，以及碳纖維復(fù)合材料體11和第一緩沖層12之間。部分高度較高的工程機(jī)械，在雷雨天氣容易受到雷擊，此種情況易造成人員傷亡，增設(shè)的導(dǎo)電層3用于將雷電電流導(dǎo)入大地內(nèi)，提高整機(jī)的安全性能。進(jìn)ー步地，該導(dǎo)電層3優(yōu)選為銅絲繞組，即該導(dǎo)電層3由銅絲纏繞于碳纖維復(fù)合材料層23和碳纖維復(fù)合材料體11表面形成。本實(shí)施例提供的受拉構(gòu)件具有防雷電，安全性能高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例還提供ー種上述受拉構(gòu)件的制備方法，包括如下步驟a)、取兩個(gè)芯部21，將所述兩個(gè)芯部21固定且使兩個(gè)芯部之間預(yù)留一定距離；將碳纖維復(fù)合材料置于所述兩個(gè)芯部表面以及兩個(gè)芯部之間，得到中間構(gòu)件；該中間構(gòu)件包括碳纖維復(fù)合材料體11和連接于其兩端的第一連接部，所述第一連接部包括芯部21和覆于所述芯部表面的碳纖維復(fù)合材料層23 ；b)、將步驟a得到的構(gòu)件加熱固化；C)、在步驟b得到的構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料體11部位表面制備第一緩沖層12，在碳纖維復(fù)合材料層23表面制備第二緩沖層25。上述方法中，步驟a是制備碳纖維復(fù)合材料體11和碳纖維復(fù)合材料層23的步驟。作為優(yōu)選方案，碳纖維復(fù)合材料體11和碳纖維復(fù)合材料層23由預(yù)浸后的碳纖維原絲纏繞固化成型。步驟a具體可以為(請(qǐng)參見(jiàn)圖2):將兩個(gè)芯部固定且使兩個(gè)芯部之間設(shè)有一定間距；將碳纖維原絲浸入基體樹脂溶液后依次纏繞于兩個(gè)芯部，兩個(gè)芯部表面形成預(yù)浸原絲層，兩個(gè)芯部之前形成預(yù)浸原絲束；再將碳纖維原絲浸入基體樹脂溶液后纏繞于預(yù)浸原絲束表面，干燥，得到中間構(gòu)件。步驟a中可以將兩個(gè)芯部通過(guò)銷軸沿水平方向固定于纏繞機(jī)上，兩個(gè)芯部之間預(yù)留一段距離，該預(yù)留部分用于后續(xù)形成中間部。將碳纖維原絲浸入基體樹脂溶液后橫向的纏繞于兩個(gè)芯部，按照此方式經(jīng)纏繞得到的預(yù)浸原絲束沿水平方向布置，但是結(jié)合較為松散，由此可以再使用預(yù)浸原絲對(duì)預(yù)浸原絲束進(jìn)行縱向纏繞，以便于得到碳纖維結(jié)合較為緊密的碳纖維復(fù)合材料體。上述碳纖維復(fù)合材料體11和碳纖維復(fù)合材料層23還可按照如下方式成型根據(jù)受拉構(gòu)件結(jié)構(gòu)制備出模具，將芯部21至于該模具內(nèi)，然后向模具內(nèi)注入碳纖維復(fù)合材料熔液，冷卻固化，即得。對(duì)于芯部為金屬材料的情況，為了防止產(chǎn)生電極腐蝕，步驟a在將碳纖維復(fù)合材料置于所述兩個(gè)芯部表面以及兩個(gè)芯部之間之前還包括在所述芯部21表面制備絕緣層22的步驟。優(yōu)選的，采用噴塑法在芯部21表面制備絕緣層22。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，相應(yīng)的，后續(xù)步驟中的碳纖維復(fù)合材料應(yīng)置于絕緣層的表面。為了提高該受拉構(gòu)件的防雷擊性能，步驟a在制備出第一中間構(gòu)件后還包括在碳纖維復(fù)合材料層23及碳纖維復(fù)合材料體11表面制備導(dǎo)電層3的步驟。優(yōu)選的，此步驟具體為在碳纖維復(fù)合材料層23及碳纖維復(fù)合材料體11表面纏繞金屬絲。該金屬絲可以為銅絲。
步驟b是使各層之間結(jié)合更為緊密的步驟，為了提高各層之間的結(jié)合力，此步驟還優(yōu)選在加壓的條件下進(jìn)行，即將步驟a得到的構(gòu)件在加熱加壓的條件下進(jìn)行固化。加熱的溫度優(yōu)選為200°C 300°C，壓カ優(yōu)選為O. 5Mpa 3Mpa。具體而言，步驟b可以在熱壓罐中進(jìn)行。固化后得到各層結(jié)合強(qiáng)度較為緊密的受拉構(gòu)件。步驟c是步驟b制得的構(gòu)件進(jìn)行表面處理制備緩沖層(第一緩沖層和第二緩沖層)的步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)緩沖層材料的性能對(duì)具體制備エ藝進(jìn)行選擇。例如若以橡膠條為材料制備緩沖層，則可以按照上述步驟a的方式纏繞成型；若以聚氨酯為材料制備緩沖層，則可以將聚氨酯涂料涂覆于第二中間構(gòu)件表面，經(jīng)干燥后得到聚氨酯緩沖層。本發(fā)明優(yōu)選采用后者的方式制備緩沖層。按照上述方法可以制備出實(shí)施例1、2或3的受拉構(gòu)件，該受拉構(gòu)件具有重量輕，強(qiáng)度和模量高的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一歩理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體エ藝及性能測(cè)試對(duì)本發(fā)明提供的受拉構(gòu)件及其制備方法進(jìn)行描述。[制備受拉構(gòu)件]I、取兩個(gè)楔形的金屬芯部，該金屬芯部設(shè)有連接孔，在該金屬芯部的周向表面進(jìn)行噴塑エ藝，得到覆有絕緣層的金屬芯部；2、取兩個(gè)步驟I得到的芯部通過(guò)銷軸沿水平方向固定于纏繞機(jī)上；將碳纖維原絲浸入環(huán)氧樹脂溶液后取出，得到預(yù)浸原絲；將該預(yù)浸原絲依次纏繞于兩個(gè)芯部的周向表面，芯部表面形成預(yù)浸原絲層，兩個(gè)芯部之間形成預(yù)浸原絲束，而后再將預(yù)浸原絲纏繞于兩預(yù)浸原絲束表面，干燥，預(yù)浸原絲層形成碳纖維復(fù)合材料層，預(yù)浸原絲束形成碳纖維復(fù)合材料體。3、在步驟2得到的構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料層和碳纖維復(fù)合材料體表面纏繞銅絲。4、將步驟3得到的構(gòu)件置于熱壓罐中固化，設(shè)置加熱溫度為230°C，壓カ為Blpa。5、將步驟4得到的構(gòu)件表面涂覆聚氨酯涂料，干燥，得到受拉構(gòu)件。[力學(xué)性能測(cè)試]測(cè)試對(duì)象拉板A 由上述方法制備的受拉構(gòu)件，中間部的截面尺寸為
長(zhǎng)度6000mm,截面半徑40mm,截面面積1256mm2重量25kg拉板B B-30/WQ890D鋼板，其中間部的截面尺寸為截面(長(zhǎng)X 寬)30mm X 80mm,截面面積 2400mm2重量120kg測(cè)試過(guò)程分別以編號(hào)A和B兩個(gè)受拉構(gòu)件作為起重機(jī)主臂的內(nèi)拉板，在不同拉カ
下測(cè)試上述拉板力學(xué)性能。
測(cè)試結(jié)果列于表I。表I拉板力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.ー種受拉構(gòu)件，其特征在于，包括 中間部(I )，所述中間部(I)包括碳纖維復(fù)合材料體(11); 設(shè)置于所述中間部(I)兩端的連接部(2)，所述連接部(2)包括芯部(21)，和包覆于所述芯部(21)表面的碳纖維復(fù)合材料層(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述芯部(21)為金屬材料，所述連接部(2)還包括設(shè)置于所述芯部(21)和所述碳纖維復(fù)合材料層(23)之間的絕緣層(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述受拉構(gòu)件還包括 包覆于所述碳纖維復(fù)合材料體(11)表面的第一緩沖層(12)，和/或包覆于所述芯部表面的第二緩沖層(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述第一緩沖層(12)和/或所述第ニ緩沖層(25)為聚氨酯層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述受拉構(gòu)件還包括導(dǎo)電層(3)，所述導(dǎo)電層(3 )設(shè)置于所述碳纖維復(fù)合材料層(23 )表面，以及所述碳纖維復(fù)合材料體(11)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述導(dǎo)電層(3)為銅絲繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述芯部(21)的橫截面為楔形，且所述楔形圓弧半徑較小的一端指向所述中間部(I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任意一項(xiàng)所述的受拉構(gòu)件，其特征在于，所述碳纖維復(fù)合材料層(23)和所述碳纖維復(fù)合材料體(11)為一體成型。
9.ー種工程機(jī)械，其特征在于，設(shè)置有權(quán)利要求I至8任意一項(xiàng)所述的受拉構(gòu)件。
10.ー種受拉構(gòu)件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a)、取兩個(gè)芯部，將所述兩個(gè)芯部固定且使所述兩個(gè)芯部之間預(yù)留一定距離；將碳纖維復(fù)合材料置于所述兩個(gè)芯部表面以及兩個(gè)芯部之間，得到中間構(gòu)件，所述中間構(gòu)件包括碳纖維復(fù)合材料體和連接于所述碳纖維復(fù)合材料體兩端的第一連接部，所述第一連接部包括芯部和覆于所述芯部表面的碳纖維復(fù)合材料層； b)、將步驟a得到的構(gòu)件加熱固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，還包括如下步驟 C)、在步驟b得到的構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料體表面制備第一緩沖層；和/或在步驟b得到的構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料層表面制備第二緩沖層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a在將碳纖維復(fù)合材料置于所述兩個(gè)芯部表面以及兩個(gè)芯部之間之前還包括 在所述芯部表面制備絕緣層的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a在得到中間構(gòu)件之后還包括 在所述碳纖維復(fù)合材料層及所述碳纖維復(fù)合材料體表面制備導(dǎo)電層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種受拉構(gòu)件及其制備方法和工程機(jī)械，該受拉構(gòu)件包括中間部，中間部包括碳纖維復(fù)合材料體；設(shè)置于中間部?jī)啥说倪B接部，連接部包括芯部，和包覆于芯部面的碳纖維復(fù)合材料層。該受拉構(gòu)件以碳纖維復(fù)合材料作為主體材料，碳纖維復(fù)合材料具有密度低，軸向強(qiáng)度和模量高以及耐疲勞性好的優(yōu)點(diǎn)，由此在降低受拉構(gòu)件重量的同時(shí)提高其抗拉強(qiáng)度，提升承載性能。其具有以下優(yōu)點(diǎn)重量輕，便于進(jìn)行拆卸、安裝和運(yùn)輸；將其應(yīng)用于起重機(jī)，可以保證起重機(jī)在大半徑工況下的起重能力；強(qiáng)度和模量高，承載能力強(qiáng)高于現(xiàn)有的鋼絲繩、鋼板或鋼管。
文檔編號(hào)B32B27/12GK102837453SQ2012102992
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者耿濤濤, 白剛, 張嘯飛 申請(qǐng)人:三一重工股份有限公司