复合抗张部件和制造这种部件的方法技术

一种复合抗张部件。该抗张部件由多个分别具有两个端部的复合条构成。围绕复合条的端部形成楔形塞。该楔形塞插入到具有终端接头主体的终端接头中，该接头主体具有在近端的用于接收复合条束的孔，并具有内腔，该内腔从近端到远端向外张开，从而可以紧贴地接收其中嵌入复合条的楔形塞。采用封闭的螺帽将该楔形塞固定在终端接头主体上。本发明专利技术还提供一种制造复合抗张部件的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种，具体涉及一种复合抗张部件，这种抗张部件由多个平行的复合纤维条构成，这些纤维条在中间复合绳索部分被扎成束，该纤维条或者用圆锥张开，形成终端接头，并用粘接剂和摩擦力固定在该接头上，或者这些纤维条嵌入到一个楔形件或者切头锥体插塞中，该楔形件或者锥体塞在嵌入到终端的接头中。有很多方面需要强度大的而重量轻的抗张部件，例如帆船用的静索部件、工业构件的拉线、升降绳索、海上钻井平台用的停泊缆以及桥梁用的预应力筋等，上面只列举了一些。在操作性能敏感的领域例如竞争性的帆船比赛中，能够提供高抗张强度的重量轻而截面小的抗张部件是特别有吸引力的，因为降低船只甲板上的重量和减少索具的断面将会降低空气阻力，因而使帆船更有利于竞赛。现在，在游艇领域，广泛使用索具例如不锈钢绳和不锈钢条，用于保持桅杆向上，使桅杆达到要求的直度或者弯曲度。当制作不锈钢缆索的帆船索具时，通常采用机械夹紧方法或者挤压方法将缆索端部的各个股线固定在终端接头上。虽然不锈钢缆和不锈钢条强度相当大，但是它们具有各种缺点。首先，不锈钢强度相当大但是重量相当重。第二，不锈钢缆和不锈钢条容易被拉伸(或者发生弹性形变或者发生永久形变)。第三，通常会发生这样的情况，即不锈钢缆和不锈钢条不是沿完全直的路径拉紧，而在某些点必须弯曲。这些弯曲部分形成强度变小的局部区域。例如在帆船应用中，通常用穿行的某些不锈钢缆和不锈钢条作连续的桅杆上部侧支索，此时这些侧支索绕过桅杆的撑开器，并在这些区域形成角度。在这些情况下，不锈钢缆和不锈钢条在绕过撑开器端部的地方强度将变弱，因此损害了连续的上部桅杆侧支索的强度。不锈钢索具的其它问题是容易腐蚀和工作硬化。约在20年前，用作静索具的不锈钢钢丝绳是标准件。然而金属丝绳索受到“永久性拉伸”，这种永久性的拉伸是在初次加上负载时，由缆索中金属丝的拉紧造成的。虽然在金属丝缆绳制造工艺期间，可以除去一些永久性的拉伸，但是在使用一定时间后，总是需要重新拉紧由金属丝缆绳作的抗张部件。因为这些问题，已经改变成用不锈钢条作帆船和其它驱动作业用的缆索。和不锈钢缆索相比，不锈钢条的优点是不容易拉伸，这是因为不锈钢条对于同样的直径具有大的横截面材料，因而没有金属丝绞合缆索的拉伸作用。然而当改用不锈钢条索具时也存在多个故障。主要有两个原因造成不锈钢索具故障。首先，雾气和盐水将浸入到终端接头内，造成应力腐蚀破裂。其次还可能发生工作硬化疲劳断裂，这些疲劳断裂是由于不锈钢条索具在终端接头不像钢丝缆那样灵活造成的。因此在桅杆端部连接变为硬接的地方，不锈钢条被连续地来回弯曲。其它一些人已经在不锈钢条索具的端部形成活动连接，设法解决这一问题，并取得了一些成功。但是与不锈钢相比，碳复合物具有更长的疲劳寿命，并且不会受到应力腐蚀破裂。用金属索具的其它问题是在索具最终失效前这些索具便开始发生低水平的形变。相反，碳复合物可以保持接收的负载，并按设计运行，几乎不发生形变，直到其断裂。方向性的复合材料例如碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维、芳族聚酰胺纤维或者其它纤维与聚合物树脂基质相结合可以提供比常规金属材料更高的抗张强度和更小的重量，用适当尺寸的复合部件制造单体的条形部件来承受例如帆船桅杆所需的张力负载的方法已经提出一些时候。然而，这种方法很难将终端接头固定在大的单一复合条上。将终端接头固定在钢索具上的常规方法例如挤压方法对于复合材料是不起作用的，因为挤压操作将会压碎单体的复合材料条。在索具各个端部用粘接剂粘接方法将单体的复合材料条固定在终端接头上不能形成充分大的抗张强度，除非用小直径的复合条(例如3毫米直径(1/8英寸)或者更小)，在此时，复合条的抗张强度不超过所用粘接剂的强度。另外，在抗张部件局部弯曲的状态下，强度将降低。因此仍然需要解决这些问题。专利技术概要本专利技术提供一种抗张缆索部件，该缆索部件包括多个在中间复合缆部分捆成束的平行复合条和楔形嵌入件或者切头锥体嵌入件，复合条的末端稍微张开并嵌入该嵌入件中，该楔形件或者切头锥体塞用压配合牢固固定在终端接头中。本专利技术还提供一种抗张缆索部件，该缆索部件包括多个在中间复合缆部分捆束的复合条和终端接头，在该终端接头内，该多个复合条的端部由金属楔形球或者锥体分散开，这些端部通过摩擦力和粘接剂，固定在终端接头中。本专利技术还提供一种抗张缆索部件，该缆索部件包括单体的构成中间复合缆部分的复合条和切头锥体塞，该复合条的末端嵌入该锥体塞中。该锥体塞用压配合牢固固定在终端接头内。该终端接头包括终端接头主体，该主体由强度大的材料例如不锈钢、钛和其它金属构成。该终端接头主体具有切头锥形的内腔，该内腔具有较小直径的近端和较大直径的远端。复合条束穿过较小直径近端。复合条束的端部稍微向外张开，铸成切头锥体形的插塞，该切头锥体插塞由环氧树脂增强纤维、填充剂和其它高强度树脂构成。该切头锥塞的尺寸和形状可以定为配合在终端接头主体的切头锥体内腔中。当抗张部件受到张力作用时，该切头锥体塞进一步被拉到终端接头主体的切头锥体内腔中。这样便可进一步压缩切头锥体塞，并使压缩力作用在复合条上，这样便增加了复合条与切头锥体塞的叠接剪切粘接力。切头锥体的模量也随部件上的张力负载增加。该终端接头主体通过张力负载卡住和保持切头锥体树脂塞。该终端接头主体还形成一种装置，将抗张部件端部固定在由抗张部件保持约束的任何装置上。在游艇复合静索具的情况下，该终端接头主体连接于桅杆和/或者船的硬件上。终端接头还包括由高强度材料例如不锈钢、钛和铝作的终端接头主体，该主体具有复合条束进入的近端和多个条伸入的内部喇叭形内腔。可以利用金属锥形嵌入球或者模具，使多个复合条向外张开，紧贴于内部喇叭形内腔，并形成一种粘接表面区域，可以用保持装置例如封闭的环形螺帽将金属圆锥嵌入件固定在内腔中，使多个复合条张开。形成注入口，以便将粘合剂注入到金属圆锥嵌入件和终端接头主体内腔之间的空间中。粘合剂通过该注入口注入，由此将各个条粘接在切头锥体嵌入件的表面上和喇叭形内腔的内表面上，由此将复合条彼此粘接在一起，并粘接在终端接头主体上。也可以通过将粘接剂注入到模具中而模制该切头锥体。该封闭的环形螺帽将金属圆锥或者切头锥体固定就位，该封闭的环形螺帽具有啮合装置例如螺纹，从而安装紧线器或者其它连接装置的耳钩。另外，该封闭的环形螺帽本身也可以具有连接装置，例如与其形成一体的耳钩。该终端接头最好加在复合缆部分的两个端部。中间缆部分具有多个捆成束的小直径复合条，该中间缆部分最好由一种装置覆盖，以便将复合条紧束成要求的横截面断面，例如圆形断面、大体翼型断面、泪滴形断面或者其它要求的断面。或者，可以将复合条捆成大体圆形断面和要求的形状，并将大体翼型的包套挤压在或者固定在复合条束上。通过用由多个轴向准直的小复合条构成的复合缆索部分来代替单体的复合条可以使终端接头牢固固定在抗张部件的各个端部，这种小的复合条可以稍微张开在终端接头内的树脂切头锥体内。本专利技术还提供一种制造很长一段复合抗张部件的方法，该抗张部件可以使均匀的张力作用在条束中的各个复合条上。本专利技术复合抗张部件的抗张强度是常规不锈钢缆或者条的抗张强度的两倍，而重量约为其1/4，断面较小。减小帆船索具重量例如可以使用较小的龙骨重量，来平衡高处的重量。总重量的降低使得帆船航行更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗张部件，包括：多个复合条，各个复合条具有两个端部；围绕复合条至少一个端部形成的楔形塞；至少一个终端接头，该终端接头具有终端接头主体，该接头主体具有在近端的用于接收一束复合条的孔，并具有内腔，该内腔从近端到远端向 外张开，从而可以紧贴地接收该楔形塞。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗比J舍斯泰特，
申请(专利权)人：空运物流公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]