一种复合材料矩形梁结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合材料矩形梁结构，其结构包括缠绕在矩形模具外围的内缠绕层，内缠绕层外围设有若干圈中间拉挤层，相邻两个中间拉挤层之间设有一圈内缠绕层，最外侧中间拉挤层的外围缠绕有一圈外缠绕层；中间拉挤层由若干个拉挤板和四个圆角板拼装组合而成，内缠绕层、中间拉挤层以及外缠绕层的材质均选用纤维增强树脂基复合材料，其方法通过在矩形梁的壁厚中间埋设中间拉挤层提高了其轴向弹性模量，同时矩形梁内外层采用螺旋缠绕结合环向缠绕，保证了环向强度和抗扭性能；本复合材料矩形梁弯曲变形小，可应用于工程机械臂类结构件，其运动平稳，提高了机构的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料矩形梁结构
本技术涉及绝缘型高空作业车领域，具体涉及一种复合材料矩形梁结构。
技术介绍
绝缘型高空作业车在电力系统带电作业领域得到了广泛的应用，其绝缘臂多采用玻璃纤维增强树脂基复合材料制备，缠绕成圆柱型或矩形截面结构，具有重量轻、机械强度高、绝缘性能好，憎水性强等优点。矩形截面伸缩绝缘臂在高空作业车中使用最为广泛，然而随着伸缩绝缘臂的长度越来越长，受到的弯曲载荷、扭转载荷越来越大，为了保证伸缩的平稳，伸缩臂的变形必须控制在合理范围之内，对绝缘臂的抗弯刚度提出了更高的要求。绝缘臂的截面大小往往受到限制，通过合理的铺层设计提高矩形截面的抗弯刚度(EI)变得非常关键。小角度螺旋缠绕，虽然可以提高轴向材料的弹性模量(E)，但是材料的性能发挥仍然有限，同时，小角度螺旋缠绕两端非线性长度比较长，材料浪费比较大。拉挤工艺制备的复合材料片材长度方向模量高，但环向性能差。因此，结合拉挤工艺和缠绕工艺，通过合理的铺层设计，兼顾轴向刚度和环向强度可有效提高矩形绝缘臂的性能。
技术实现思路
针对上述存在的技术不足，本技术的目的是提供一种复合材料矩形梁结构，其通过在壁厚中间埋设预先制备好的中间拉挤层、有效提高矩形梁的轴向刚度，同时内外缠绕层提供结构的环向强度和抗扭性能。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：本技术提供一种复合材料矩形梁结构，包括缠绕在矩形模具外围的内缠绕层，所述内缠绕层外围设有若干层中间拉挤层并且最内侧的中间拉挤层压紧在内缠绕层上，相邻两个中间拉挤层中间均压紧有一圈内缠绕层；设置在最外层的中间拉挤层外围缠绕有一圈外缠绕层，所述中间拉挤层由若干个拉挤板和四个圆角板拼装组合而成，所述内缠绕层、中间拉挤层以及外缠绕层的材质均选用纤维增强树脂基复合材料。优选地，纤维增强树脂基复合材料中的纤维选用玻璃纤维或碳纤维，纤维增强树脂基复合材料中的树脂选用环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂中的一种或多种。优选地，所述中间拉挤层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/4～2/3。优选地，所述内缠绕层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/4～2/3。优选地，所述外缠绕层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/6～1/3。本技术还提供一种上述复合材料矩形梁结构的制作方法，具体包括以下步骤：S1、按照设计要求提前制作若干拉挤板和若干圆角板；圆角板的内圆角R1根据内缠绕层外圆角设计，圆角板的外圆角R2根据外缠绕层设计，拉挤板的长度L以及宽度W根据内缠绕层宽度和长度设计；S2、在矩形模具上采用螺旋结合环向缠绕的方式缠绕一定厚度的内缠绕层2；S3、内缠绕层缠绕完毕后，把提前制备的拉挤板和圆角板组合拼装在内缠绕层外围组成中间拉挤层，中间拉挤层与内缠绕层之间的缝隙中填入树脂胶液；S4、按照矩形梁结构总体厚度在中间拉挤层外围采用螺旋结合环向缠绕的方式缠绕一定厚度的外缠绕层；S5、步骤S4中缠绕完毕后经过固化工艺固化完全后，即得到高刚度复合材料矩形梁。本技术的有益效果在于：本技术制备的复合材料矩形梁，通过在矩形梁的壁厚中间埋设中间拉挤层提高了其轴向弹性模量，同时矩形梁内外层采用螺旋缠绕结合环向缠绕，保证了环向强度和抗扭性能；本复合材料矩形梁弯曲变形小，可应用于工程机械臂类结构件，其运动平稳，提高了机构的稳定性和安全性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种复合材料矩形梁结构的结构示意图；图2为本技术实施例提供的圆角板结构示意图；图3为本技术实施例提供的拉挤板结构示意图。附图标记说明：1、矩形模具；2、内缠绕层；31、挤拉板；32、圆角板；4、外缠绕层。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，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做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。如图1至图3所示，一种复合材料矩形梁结构，包括缠绕在矩形模具1外围的内缠绕层2，所述内缠绕层2外围压紧有中间拉挤层，所述中间拉挤层的外围缠绕有一圈外缠绕层4；所述中间拉挤层由若干个拉挤板31和四个圆角板32拼装组合而成，所述内缠绕层2、中间拉挤层以及外缠绕层4的材质均选用纤维增强树脂基复合材料。纤维增强树脂基复合材料中的纤维选用玻璃纤维或碳纤维，纤维增强树脂基复合材料中的树脂选用环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂中的一种或多种。所述中间拉挤层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/4～2/3。所述内缠绕层2的厚度占矩形梁结构总厚度的1/4～2/3。所述外缠绕层4的厚度占矩形梁结构总厚度的1/6～1/3。本实施例还提供上述复合材料矩形梁结构的制作方法，具体包括以下步骤：S1、按照设计要求提前制作若干拉挤板31和若干圆角板32；圆角板32的内圆角R1根据内缠绕层2外圆角设计，圆角板32的外圆角R2根据外缠绕层4设计，拉挤板31的长度L以及宽度W根据内缠绕层2宽度和长度设计；S2、在矩形模具1上采用螺旋结合环向缠绕的方式缠绕一定厚度的内缠绕层2；S3、内缠绕层2缠绕完毕后，把提前制备的拉挤板31和圆角板32组合拼装在内缠绕层2外围组成中间拉挤层，中间拉挤层与内缠绕层2之间的缝隙中填入树脂胶液；S4、按照矩形梁结构总体厚度在中间拉挤层外围采用螺旋结合环向缠绕的方式缠绕一定厚度的外缠绕层4；S5、步骤S4中缠绕完毕后经过固化工艺固化完全后，即得到高刚度复合材料矩形梁。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料矩形梁结构，其特征在于，包括缠绕在矩形模具（1）外围的内缠绕层（2），所述内缠绕层（2）外围设有若干层中间拉挤层并且最内侧的中间拉挤层压紧在内缠绕层（2）上，相邻两个中间拉挤层中间均压紧有一圈内缠绕层（2）；设置在最外层的中间拉挤层外围缠绕有一圈外缠绕层（4），所述中间拉挤层由若干个拉挤板（31）和四个圆角板（32）拼装组合而成，所述内缠绕层（2）、中间拉挤层以及外缠绕层（4）的材质均选用纤维增强树脂基复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料矩形梁结构，其特征在于，包括缠绕在矩形模具（1）外围的内缠绕层（2），所述内缠绕层（2）外围设有若干层中间拉挤层并且最内侧的中间拉挤层压紧在内缠绕层（2）上，相邻两个中间拉挤层中间均压紧有一圈内缠绕层（2）；设置在最外层的中间拉挤层外围缠绕有一圈外缠绕层（4），所述中间拉挤层由若干个拉挤板（31）和四个圆角板（32）拼装组合而成，所述内缠绕层（2）、中间拉挤层以及外缠绕层（4）的材质均选用纤维增强树脂基复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛浩，唐鹏轩，李培启，
申请(专利权)人：徐州海伦哲特种车辆有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32