高性能纖維繩索的端頭結構及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種高性能纖維繩索的端頭結構及其制造方法，該高性能纖維繩索的端頭結構包括高性能纖維繩索的主體部分，以及由該主體部分的至少一端一體編織出來的連接接頭，并在該高性能纖維繩索的連接接頭上復合有基體材料，所述的基體材料是樹脂、金屬、碳或者陶瓷。此種結構形式的高性能纖維繩索的端頭結構，連接性能優良、可靠。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高性能纖維繩索的連接接頭、連接結構與制造方法。
技術介紹
傳統繩索由金屬、化纖或天然纖維制成，其制作、連接簡單方便，是日常生活、工農業生產中最常用的材料形式之一，在現代建筑中也非常常見，如懸索橋中的懸索、張拉結構中用到的拉索等等。繩索應用中，重要的是連接問題。一般金屬繩索通過卡扣形成環眼，纖維繩索則可以直接打結，或編織成環眼，再通過環眼實現連接。但上述繩索或者重量大，或者剛度、強度較低，或者耐高溫、耐光或紫外老化性能差，或者螺變性能差。以碳纖維為代表的高性能纖維，如碳纖維、玻璃纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維等，具有高比剛度、高比強度、耐溫、耐老化、耐腐蝕、蠕變性能好等諸多優勢，是制作高性能繩索的理想材料，也是一些特殊結構中的重要材料。但這樣的纖維在繩索制作及其應用方面研究的并不充分，目前在先進結構中的應用還很少。用碳纖維等高性能纖維制作的高性能繩索不僅可以替代已有的繩索用于各種先進結構，同時其具有的柔韌性也給應用帶來了諸多便利，如方便收卷、運輸和安裝等。眾所周知，以碳纖維為代表的高性能纖維，在實際應用中，基本上是通過與其它種類的基體材料復合而制成復合材料的，這樣的先進材料已經在航空航天、風電產業、石油鉆井、汽車及運動休閑領域大量應用，甚至成為了所生產的產品的先進性的主要標志。在由高性能纖維復合材料制成的結構中，由于高性能纖維不是以纖維的形式出現，而是復合成了向鋼鐵一樣堅韌的復合材料，因此在其結構件的連接技術上，可以采用工程上結構常用的連接方式，如粘接、鉚接、螺栓連接等。一般常用的繩索制作方式有絞股和二維編織、機織等。其中二維編織繩索具有無捻、受力均勻、承載性能好等特點，是繩索常用的制造形式，其連接方式通常是在繩索端頭編織成環眼，通過環眼與其它結構件相連接。但是，多數高性能纖維雖然適合于紡織和編織，但由于其本身的高剛性，很容易折斷和損傷，所以不適合于像打結、編織環眼等連接方式，否則會引起纖維嚴重的損傷，導致繩索性能急劇下降，這是目前影響其應用的主要障礙。
技術實現思路
為了解決高性能纖維繩索制作過程中和使用過程中帶來的種種缺陷和問題，本專利技術提出了，以期從根本上解決高性能纖維繩索制作、使用中遇到的各種問題。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是一種高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于其包括高性能纖維繩索的主體部分，以及由該主體部分的至少一端一體編織出來的連接接頭。所述的高性能纖維繩索的端頭結構，該連接接頭是編織扁片，該編織扁片的截面尺寸相對主體部分更扁更寬。所述的高性能纖維繩索的端頭結構，在該編織扁片上一體編織有至少一個編織孔。所述的高性能纖維繩索的端頭結構，該連接接頭是編織錐形管。所述的高性能纖維繩索的端頭結構，該碳纖維繩索的主體部分和連接接頭全部是三維編織物，或者全部是二維編織物，或者分別是二維編織物和三維編織物。所述的高性能纖維繩索的端頭結構，該高性能纖維繩索的連接接頭上復合有基體材料，所述的基體材料是樹脂、金屬、碳或者陶瓷。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是一種碳纖維繩索的端頭結構的制造方法，包括如下步驟步驟1、編織出碳纖維繩索的主體部分；步驟2、在該碳纖維繩索的主體部分的至少一端，通過變截面編織方法，在不減少紗線數量的情況下，直接編織出用于連接的連接接頭；步驟3、在所述的連接接頭上復合基體材料，所述的基體材料是樹脂、金屬、碳或陶瓷，從而形成復合材料連接接頭。所述的碳纖維繩索的端頭結構的制造方法，步驟2中所述的連接接頭是編織扁片，該編織扁片的截面尺寸相對主體部分更扁更寬。所述的碳纖維繩索的端頭結構的制造方法，步驟2中，在編織上述編織扁片的過程中，還在該編織扁片上編織出至少一個編織孔。所述的碳纖維繩索的端頭結構的制造方法，步驟2中所述的連接接頭是編織錐形管，該編織錐形管的編織方法是在需要編織連接接頭之處置入一個錐形模芯，接著在該繩索的端頭圍繞錐形模芯進行管體編織，由于錐形模芯的成型作用，最終在繩索主體的端部一體編織出錐形連接管。所述的碳纖維繩索的端頭結構的制造方法，在連接接頭與繩索的主體部分相接處，采用加紗編織的方式實現端頭結構的加強。與現有技術相比較，本專利技術具有的有益效果是該連接接頭為一體結構，連接性能優良、可靠。附圖說明圖1A、圖1B分別是矩形截面編織纖維繩索的主體部分以及一體編織有扁片形式連接接頭的立體示意圖；圖1C、圖1D分別是編織矩形截面纖維繩索主體以及編織該繩索扁片形式編織扁片所采用的編織平臺示意圖；圖2A、圖2B分別是圓形截面纖維繩索的主體部分及其一體編織有扁片形式連接接頭的立體示意圖；圖3A、圖3B、圖3C分別是編織孔形式的連接接頭的編織過程示意圖；圖3D是編織孔形式的連接接頭采用軟式連接的示意圖4A是編織圓錐管形式的連接接頭的編織方法示意圖；圖4B是編織圓錐管形式的連接接頭的立體示意圖；圖4C是編織棱錐管形式的連接接頭的立體示意圖；圖5A是編織扁片形式的連接接頭的連接結構示意圖；圖5B是編織孔形式的連接接頭的螺栓連接結構示意圖；圖5C是編織孔形式的連接接頭的粘接+螺栓連接結構示意圖；圖6A、圖6B、圖6C分別是編織錐形管形式的連接接頭的幾種連接結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖描述一種用三維編織方法制作高性能纖維繩索的端頭結構的過程如下步驟1、如圖1A、圖2A所示，用三維編織方法制作矩形截面或圓形截面的碳纖維繩索的主體部分10。步驟2、在碳纖維繩索的主體部分10的至少一端，通過三維編織的變截面編織方法，在不減少紗線數量的情況下，直接編織出用于連接的連接接頭，所述的連接接頭可以是但不限于編織扁片21、帶編織孔的編織扁片22或者編織錐形管23。步驟2中所述的編織扁片21形式的連接接頭，如圖1B所示，是在繩索主體的端部一體編織出截面尺寸相對更扁更寬的編織扁片21。舉例來說，矩形截面的繩索主體部分10采用如圖1C所示的4X4編織平臺，編織紗線總數為20根，在需要編織連接接頭的時候，停止繩索主體部分10的編織，并將編織該繩索主體部分10的編織紗錠轉入到如圖1D所示的2X6編織平臺繼續編織扁片21形式的連接接頭部分，由于編織紗線的總數仍為20根，這樣編織出來的編織扁片21與繩索主體部分10是一體結構。圓形截面的碳纖維繩索的編織扁片21形狀如圖2B所示，編織過程同矩形截面類似，不予贅述。步驟2中所述的帶編織孔的編織扁片22形式的連接接頭，其結構如圖3D所示，是在繩索主體的端部一體編織出至少一個孔221，較佳的情況下，是先在繩索主體的端部一體編織出截面尺寸相對更扁更寬的編織扁片21，再在該編織扁片21上編織出至少一個孔221。當所述的孔221的直徑較大時，其具體編織方法如下首先，如圖3A所示，在繩索主體的端部一體編織出的截面尺寸相對更扁更寬的編織扁片21 ;并且，在編織過程中，在需要編織孔221的地方，根據孔221的大小和方向要求，插入與孔221同等大小的模芯222 ；接著，在編織到與模芯222發生干涉的起始位置D后，即如圖3B所示，在模芯222兩側分別按照單獨的編織方式進行編織；如圖3C所示，待編織到與模芯222不再發生干涉的位置E后，再將兩側單獨編織的兩部分合并成一個整體進行編織，直至完成余下的繩索端部或編織扁片21的編織，即可形成編織孔221形式的連接接頭。這本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于：其包括高性能纖維繩索的主體部分，以及由該主體部分的至少一端一體編織出來的連接接頭。

【技術特征摘要】
1.一種高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于:其包括高性能纖維繩索的主體部分，以及由該主體部分的至少一端一體編織出來的連接接頭。2.根據權利要求1所述的高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于:該連接接頭是編織扁片，該編織扁片的截面尺寸相對主體部分更扁更寬。3.根據權利要求2所述的高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于:在該編織扁片上一體編織有至少一個編織孔。4.根據權利要求1所述的高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于:該連接接頭是編織錐形管。5.根據權利要求1 4中任一項所述的高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于:該碳纖維繩索的主體部分和連接接頭全部是三維編織物，或者全部是二維編織物，或者分別是二維編織物和三維編織物。6.根據權利要求1 4中任一項所述的高性能纖維繩索的端頭結構，其特征在于:該高性能纖維繩索的連接接頭上復合有基體材料，所述的基體材料是樹脂、金屬、碳或者陶瓷。7.一種碳纖維繩索的端頭結構的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、編織出碳纖維繩索的主體部分； 步驟2、在該碳纖維繩索的主...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉振國，闞玉華，
申請(專利權)人：闞玉華，
類型：發明
國別省市：