一种竞技体操用预应力金属单杠杠面制造技术

本实用新型专利技术涉及竞技体育器材加工生产领域，特别公开了一种竞技体操用预应力金属单杠杠面。该竞技体操用预应力金属单杠杠面，包括中间带通孔的金属杠面以及位于其两端的金属杠头，其特征在于：所述金属杠面的通孔内连接填充有高抗拉强度材料，金属杠面两端头设置有连接高抗拉强度材料的安全帽，金属杠面和金属杠头通过螺纹和销钉连接。本实用新型专利技术具有结构受力合理、充分利用了金属材料的抗压性能大于抗拉性能的特点，通过施加预载荷减小了金属材料受拉区域的应力水平，从而大幅度提高了金属单杠的疲劳强度，延长了其寿命寿命。

A prestressed metal horizontal bar surface for Competitive Gymnastics

The utility model relates to the field of processing and production of competitive sports equipment, in particular to a prestressed metal horizontal bar surface for competitive gymnastics. The pre-stressed metal horizontal bar surface for competitive gymnastics includes a metal bar surface with a through hole in the middle and a metal bar head at both ends thereof, which is characterized in that: the through hole of the metal bar surface is connected and filled with high tensile strength materials, the two ends of the metal bar surface are provided with safety helmets connecting the high tensile strength materials, and the metal bar surface and the metal bar head are connected by threads and pins. The utility model has the advantages of reasonable structure stress, making full use of the compression performance of the metal material greater than the tensile performance, reducing the stress level of the tensile area of the metal material by applying the preload, thereby greatly improving the fatigue strength of the metal horizontal bar and extending its life.

【技术实现步骤摘要】
一种竞技体操用预应力金属单杠杠面（一）
本技术涉及竞技体育器材加工生产领域，特别涉及一种竞技体操用预应力金属单杠杠面。（二）
技术介绍
金属材料拉伸强度远低于压缩强度，在竞技体操单杠的使用过程中，金属单杠杠面收弯曲载荷，下表面受拉应力且拉应力非常高，接近金属材料的静强度水平的80%左右。在7000N疲劳测试和使用过程中发现，无论国外进口还是国产金属单杠的疲劳寿命仅有2万次左右，且破坏裂纹均起源于单杠杠面的下表面，可见金属单杠弯曲时的拉应力区域使其结构薄弱环节，因此提高金属单杠下表面拉应力区域承载能力可以将金属单杠的使用寿命延长。（三）
技术实现思路
本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种安装方便、安全性高、使用寿命长的经济体操用预应力金属单杠杠面。本技术是通过如下技术方案实现的：一种竞技体操用预应力金属单杠杠面，包括中间带通孔的金属杠面以及位于其两端的金属杠头，其特征在于：所述金属杠面的通孔内连接填充有高抗拉强度材料，金属杠面两端头设置有连接高抗拉强度材料的安全帽，金属杠面和金属杠头通过螺纹和销钉连接。本技术通过对金属单杠杠面施加一定的压应力，来降低金属单杠杠面拉应力区域的应力水平，可以大幅度提高金属单杠的使用寿命。当金属杠面断裂时，内部高抗拉强度材料可以同时起到安全绳的作用。本技术的更优技术方案为：所述安全帽与金属杠头相连或紧靠金属杠面的端部截面，安全帽作为防止高抗拉强度材料与金属杠面之间滑脱时的安全装置，实现对高抗拉强度材料的连接固定。所述高抗拉强度材料与金属杠面之间通过胶结、螺接、销钉或镶嵌方式直接或间接相连，但不限于上述连接方法。所述安全帽与高抗拉强度材料两端通过螺纹、胶结或机械嵌合方式连接，但不限于上述连接方法。所述高抗拉强度材料为复合材料棒或高抗拉强度金属绳，保证抗拉材料的多样性。所述金属杠头上设置有连接单杠立柱的安装孔，实现单杠杠面的安装使用。本技术具有结构受力合理、充分利用了金属材料的抗压性能大于抗拉性能的特点，通过施加预载荷减小了金属材料受拉区域的应力水平，从而大幅度提高了金属单杠的疲劳强度，延长了其寿命寿命，具有加工、安装方便，安全性高的特点。（四）附图说明下面结合附图对本技术作进一步的说明。图1为本技术的结构示意图；图2为本技术金属杠面横截面结构示意图；图3为本技术高抗拉强度材料为松弛状态即杠面预应力为零时杠面受工作载荷的受理见图；图4为本技术高抗拉强度材料处于张进状态杠面不受工作载荷时的受力简图；图5为本技术高抗拉强度材料出张进状态杠面垂直向下的工作载荷时的受力简图。图中，1金属杠头，2金属杠面，3高抗拉强度材料，4销钉，5安全帽，h杠面高度尺寸，b杠面水平尺寸，σ不同高度方向材料应力水平且正值为拉应力方向。（五）具体实施方式下面结合说明书附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1：本实施例的预应力单杠杠面结构如附图1所示，由两端的金属杠头1、中心带10mm通孔的金属杠面2、拉挤或模压而成的直径9.5mm的高抗拉强度复合材料棒3、金属销钉4、安全帽5组成，金属杠头1两端有安装孔，使用时与单杠立柱相连，金属杠面2与金属杠头1通过螺纹与销钉4相连，高抗拉强度复合材料棒3与金属杠面2之间通过高强度胶黏剂胶结相连，安全帽5与高抗拉强度复合材料棒3两端通过胶结+销钉嵌合相连，安全帽5与金属杠面2端部截面贴紧。加工与装配时，在金属杠头1内和金属杠面2外加工好螺纹；在金属杠面2的中心孔和安全帽5内涂高强度结构胶黏剂；将高抗拉强度复合材料棒3穿过金属杠面2中心孔和两端安全帽5，并使安全帽5贴紧金属杠面2两端；施加外力将复合材料棒3张紧处于拉应力状态，并在此状态下加热固化胶黏剂使复合材料棒材3与金属杠面2及安全帽5间胶合牢固；去掉外加张力，复合材料棒3有产生收缩释放拉应力的趋势，但其与金属杠面之间的高强度胶合限制了其收缩，即金属杠面2给复合材料棒3一个拉应力。由于作用力与反作用力的关系，复合材料棒3给金属杠面2一个压应力即金属杠面2处于预应力状态。金属杠头1和金属杠面2装配状态下打孔装入销钉4，即可完成单杠杠面的装配工作。安全帽5是防止复合材料棒3与金属杠面2之间滑脱时的安全装置。实施例2：本实施例的预应力单杠杠面结构如附图1所示，由两端的金属杠头1、带6mm通孔的金属杠面2、拉挤或模压而成的直径5mm的高抗拉强度金属绳3、金属销钉4、安全帽5组成，金属杠头1两端有安装孔与单杠立柱相连，金属杠面2与金属杠头1通过螺纹与销钉4相连，高抗拉强度金属绳3与金属杠面2之间通过高强度胶黏剂相连，安全帽5与高抗拉强度金属绳3两端通过嵌合相连，安全帽5与金属杠面2端部截面贴紧。加工与装配时，在金属杠头1内和金属杠面2外加工好螺纹；在金属杠面2的中心孔和安全帽5内涂高强度结构胶黏剂；将高抗拉强度金属绳3穿过金属杠面2中心孔、安全帽5，并使安全帽5贴紧金属杠面2两端并与高抗拉强度金属绳3牢固嵌合；将高抗拉强度金属绳3张紧，使高抗拉强度金属绳3处于拉应力状态，并在此状态下加热固化胶黏剂，使在金属杠面2的中心孔和安全帽5内涂高强度结构胶黏剂加热，使高抗拉强度金属绳3与金属杠面2及安全帽5间胶合牢固；去掉外加张力，高抗拉强度金属绳3有产生收缩释放拉应力的趋势，但其与金属杠面2之间的高强度胶合限制了其收缩，即金属杠面2给高抗拉强度金属绳3一个拉应力。由于作用力与反作用力的关系，高抗拉强度金属绳3给金属杠面2一个压应力，即金属杠面2处于预应力状态。金属杠头1和金属杠面2装配状态下打孔装入销钉4，即可完成单杠杠面的装配工作。安全帽5是防止高抗拉强度金属绳3与金属杠面2之间滑脱时的安全装置。本技术预应力单杠杠面的工作原理为：预应力金属单杠杠面两端支撑，工作载荷作用于杠面长度中间，取其垂直向下时为代表状态对中点处截面受力状态进行受力分析，应力分布简图见图2-5所示。以杠面圆心为坐标原点建立坐标系，h为杠面高度尺寸、b为水平尺寸、σ为不同高度方向材料应力水平且正值为拉应力方向；图1为预应力杠面横截面结构；图3为高抗拉强度材料为松弛状态即杠面预应力为零时杠面受工作载荷时的受力简图，此时金属杠面2上表面处于压应力状态、下表面处于拉应力状态，最大拉应力与最大压应力大小相等、中性面位于圆心所在平面。图4为高抗拉强度材料3处于张紧状态杠面不受工作载荷时的受力简图，很明显此时金属杠面2处于压应力状态，金属杠面2所受压应力总和与高强度抗拉材料3所受张紧力是一对相互作用力其大小相等、方向相反。图5为高抗拉强度材料3处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竞技体操用预应力金属单杠杠面，包括中间带通孔的金属杠面（2）以及位于其两端的金属杠头（1），其特征在于：所述金属杠面（2）的通孔内连接填充有高抗拉强度材料（3），金属杠面（2）两端头设置有连接高抗拉强度材料（3）的安全帽（5），金属杠面（2）和金属杠头（1）通过螺纹和销钉（4）连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种竞技体操用预应力金属单杠杠面，包括中间带通孔的金属杠面（2）以及位于其两端的金属杠头（1），其特征在于：所述金属杠面（2）的通孔内连接填充有高抗拉强度材料（3），金属杠面（2）两端头设置有连接高抗拉强度材料（3）的安全帽（5），金属杠面（2）和金属杠头（1）通过螺纹和销钉（4）连接。


2.根据权利要求1所述的竞技体操用预应力金属单杠杠面，其特征在于：所述安全帽（5）与金属杠头（1）相连或紧靠金属杠面（2）的端部截面。


3.根据权利要求1所述的竞技体操用预应力金属单杠杠面，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜业，卞笑男，王伟，许德森，毛德伟，牛康民，
申请(专利权)人：泰山体育产业集团有限公司，山东泰山体育器材有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37