[发明专利]一种基于碳纤维复合材料的传动轴扭矩过载保护方法

说明书

本发明涉及一种基于碳纤维复合材料的传动轴扭矩过载保护方法，该方法是利用金属材料传动轴和碳纤维复合材料轴管的过盈连接的失效来实现的。传动轴传递的扭矩在额定扭矩范围内时，金属轴与碳纤维复合材料轴管过盈连接产生的摩擦力矩大于传动的扭矩，可以正常传递扭矩；当传递扭矩大于额定扭矩时，金属轴与碳纤维复合材料轴管之间将会产生打滑，过盈连接失效，无法传递扭矩，实现过载保护功能；碳纤维复合材料基体具有一定的弹性和耐磨性，过载失效时，连接界面磨损很小，因此，当过载扭矩消除后，可以立即恢复传动状态。相对于现有技术，本发明与传动轴集成，不需要增加其他结构，不需要改变现有轴的结构和尺寸。

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，提供一种传动轴的扭矩过载保护方法，具体涉及一种基于碳纤维复合材料的多材料集成的传动轴。

背景技术

现有机械传动中，摩擦型皮带传动是具有过载保护功能的典型传动方法，摩擦型皮带传动由一根或几根皮带紧套在两个皮带轮上组成，两轮分别装在主动轴和从动轴上，利用皮带与两皮带轮之间的摩擦传递运动和动力，在机械传动中应用十分广泛。摩擦型皮带传动能过载打滑，从而对相关零部件起到保护作用，但皮带传动的传动效率较低、不能保持准确的传动比，而且皮带轮传动在结构上必须包含主动和从动两根不同的轴，结构尺寸较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用多材料集成传动轴实现扭矩过载保护的方法，使传动轴在受过载扭矩时完成自我保护，解决传动轴过载时的断裂、相关部件损毁、以及现有技术中的防过载结构复杂等问题。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的基于碳纤维复合材料的传动轴扭矩过载保护方法，是由多材料集成的传动轴的过盈连接的失效来实现的。

所述的多材料集成的传动轴包括一根或二根金属材料传动轴和碳纤维复合材料轴管，金属材料传动轴和碳纤维复合材料轴管之间为过盈连接。

所述的复合材料轴管所采用的增强体是碳纤维材料，可以替换为玻璃纤维材料。

所述的复合材料轴管所采用的基体是聚氨酯或环氧树脂，具有一定的弹性和耐磨性。

本发明方法中，含两段金属材料传动轴的多材料集成传动轴是由依次连接的金属材料传动轴、碳纤维复合材料轴管和金属材料传动轴构成，其保护方法是：在金属材料传动轴与碳纤维复合材料轴管的连接处以及碳纤维复合材料轴管与金属材料传动轴的连接处，两连接处至少有一处采用过盈连接。

所述含两段金属材料传动轴的多材料集成传动轴，其两端即金属材料传动轴、金属材料传动轴的端头处分别设有与之连接的联轴器。

本发明方法中，含一段金属材料传动轴的多材料集成传动轴，是由依次连接的金属材料传动轴、碳纤维复合材料轴管构成，其保护方法是：金属材料传动轴与碳纤维复合材料轴管的连接处采用过盈连接。

所述含一段金属材料传动轴的多材料集成传动轴，其两端即金属材料传动轴、碳纤维复合材料轴管的端头处分别设有与之连接的联轴器。

本发明提供的上述的多材料集成传动轴扭矩过载保护方法，当传递扭矩大于额定扭矩时，金属材料传动轴与碳纤维复合材料轴管之间将会产生打滑，过盈连接失效，无法传递扭矩，实现过载保护；当过载扭矩消除后，可以恢复过盈连接的传动状态。

本发明与现有技术相比具有以下主要的有益效果：

1.现有具有过载保护功能的摩擦型皮带传动，工作时传动效率较低、不能保持准确的传动比，在结构上包含主动和从动两根不同的轴，结构尺寸较大；此外，一根传动轴通常是一种材料(金属)制造而成。

本发明方法中，一根传动轴由两种材料组合制造而成，不需要增加其它结构，不需要改变现有轴的结构和尺寸，一根传动轴就能起到过载保护作用，具有自我保护功能。