[发明专利]一种三维编织整体成型碳纤维复合材料综框

说明书

本发明公开了一种三维编织整体成型碳纤维复合材料综框，包括两个平行设置的横梁，两个横梁之间垂直连接有综框侧挡，其中一个横梁的底部设有综框挂脚，横梁是采用编织‑拉挤成型工艺制作而成的碳纤维复合材料结构。该综框横梁通过编织‑拉挤成型工艺制作而成，可将引起综框弯曲或变形的应力均匀地分布和转移，从而大大提高综框的抗疲劳性，同时有效降低综框的振动和噪声。

技术领域

本发明属于纺织机械技术领域，涉及一种三维编织整体成型碳纤维复合材料综框。

背景技术

综框为形成梭口的高速运动部件，对于织机系统的振动及噪声会产生重要影响。随着新型织机的高精化发展，对于综框的性能要求也愈来愈高。综框的振动会造成纱线断裂，影响织造效率，对于织机的稳定运行是极为不利的。以往在织机开口机构中使用过三代综框，即木质综框、铁质综框和铝合金综框，这几种综框可以在普通织机上正常工作，但是难以适应高速织机的生产要求，例如织机车速在800r/min以上时铝合金综框就会产生很大的疲劳应力，从而导致综框结构发生疲劳变形甚至框架断裂。随着织机车速的提高，传统综框已不能满足新型现代化织机的生产要求，取而代之的是由复合材料制成的新一带综框。

目前，许多纺织机械生产厂商都在积极研发重量轻、强度高、振动及噪声小的第四代综框—复合材料综框。随着新型织机的高速、高精化发展，由复合材料制成的新型综框取代传统综框已成为必然趋势，所以有必要对复合材料在综框生产方面的应用进行探索与研究。

碳纤维复合材料是一种力学性能优异的新材料，其碳含量基本都在90％以上，与一般碳素材料不同，这种由特种纤维构成的新型复合材料具有显著的各向异性特征，沿纤维轴向方向表现出很高的强度。碳纤维的比重不到钢的1/4,但其抗拉强度却是钢的7～9倍，同时具有很高的比强度和比模量。碳纤维在国际上被称为继石器和钢铁等金属之后的“第三代材料”，用碳纤维复合材料制成的零部件具有极高的强度，且超轻、耐高温高压，目前这种新型材料已被广泛应用于航空航天、国防科技、汽车工业及化工机械等领域。可以预见，由碳纤维制成的新型复合材料将在各工业领域具有巨大的应用价值和发展空间。

拉挤工艺是一种生产纤维增强复合材料线型型材的成型方法，它是在牵引装置的带动下，将无捻增强纤维粗纱和其他连续增强材料进行胶液、浸渍预成型，然后通过预加热的模具固化成型，从而实现纤维增强复合材料构件的连续化生产；材料成型与结构成型一次完成；材料的制备和制品的成型是同时完成的，材料的制备过程也就是整体制品的生产过程。本发明三维编织机编织的预制件可以和拉挤成型工艺结合试制纤维增强复合材料预制件，如：碳纤维复合材料综框、板梁结构等。三维编织机编织的任何复杂截面的直线型恒截面复合材料型材都可以用拉挤工艺成型。

3D编织-拉挤成型工艺相比较纤维缠绕、纤维铺放等工艺来说，发展还不是很成熟，但却很有前景。编织-拉挤成型工艺有很多优点，比如：可连续化生产；劳动成本低；冲击强度优于纤维缠绕技术；更换产品时不受编织机原结构的限制，只需更换心轴即可；可采用2.5D或3D编织技术，使制品间剪切强度呈数量级大幅度提高。编织—拉挤成型工艺尽管有很大的潜在应用价值，但却发展缓慢，还未能广泛应用于工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维编织整体成型碳纤维复合材料综框，该综框横梁通过编织-拉挤成型工艺制作而成，可将引起综框弯曲或变形的应力均匀地分布和转移，从而大大提高综框的抗疲劳性，同时有效降低综框的振动和噪声。

本发明所采用的技术方案是，一种三维编织整体成型碳纤维复合材料综框，包括两个平行设置的横梁，两个横梁之间垂直连接有综框侧挡，其中一个横梁的底部设有综框挂脚，横梁是采用编织-拉挤成型工艺制作而成的碳纤维复合材料结构。

本发明的特点还在于，

横梁内设有通槽，综框侧挡的上下两端分别设有侧挡凸台，侧挡凸台与通槽配合。