专利名称：生产抗弯的伸长体的方法和抗弯的伸长体的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所指明的生产抗弯的伸长体，最好是一根轴或一个梁的方法。
本发明还涉及一种如权利要求7的前序部分中所指明的抗弯的伸长体，最好是一根轴或一个梁的结构。
在例如造纸机中，常常遇到较长的轴，它们尤其是用作支承卷筒纸的主轴。这些轴现在常常被做成均质的或管状的铝轴或钢轴，有可能还具有用于气动的夹紧块或其类似物的纵向环形凹槽。可以理解，即使在长度比较短的情况下，这种轴都可能具有较大的质量，尤其是在轴承受大的载荷时。在旋转时，这种轴在与其应用类型有关的速度范围内还可能会产生自然频率，并由此可能限制卷筒纸的速度。此外，在更换卷筒纸或类似物时，必须常常用人工操纵这些轴，这就意味着有与对升举重物产生影响的工作环境要求发生冲突的危险。在长度大和应力高的情况下，还可能难于用按照现有技术生产的轴得到足够的抗弯性能。
因此，本发明的一个目的为提供一种用于生产一抗弯的伸长体，最好是一根轴或一个梁的方法以及一种抗弯的伸长体的结构，该方法和结构有助于消除或至少减少上述问题。
按照本发明的一个实施例，得到了一种如权利要求1所述的用于生产一种抗弯的伸长体，最好是一根轴或一个梁的方法。
还可以按照本发明得到如权利要求7所述的一种抗弯的伸长体，最好是一根轴或一个梁的结构。
此外，本发明方法或结构的优选实施例具有如各从属权利要求中所述的一个或若干个特征。
按照本发明的方法和结构有若干优点。借助于按照本发明的方法，可以生产出一种抗弯的伸长体，最好为一根重量轻的轴或梁，其抗弯性能可以大大提高，而其自然频率可适应于当前的应用。
下面以参照附图例举本发明实施例和结构的方式详细说明本发明。图中
图1以与其纵向轴线垂直的剖面示出了按照本发明的、其形状为一根轴的抗弯伸长体的第一实施例；图2以与其纵向轴线垂直的剖面示出了按照本发明的、其形状为一个梁的抗弯伸长体的第二实施例。
在图1中，标号1总的描绘了一个其形状为一圆轴的抗弯的伸长体，这种轴适于用作例如造纸机或类似设备中的主轴。圆轴1具有许多主要沿其整个长度延伸的圆形空穴2、2a，在一个与其纵向轴线垂直的剖面上，其内表面离开截面的质心一段距离。这些空穴中的一个2a绕截面的质心同心地布置。与例如均质的金属轴相比，空穴大大减小了轴的重量。在空穴2、2a中最好通过粘接施加了纤维复合材料体3、3a，该纤维复合材料体的外表面与空穴2、2a的内表面基本一致，由于采用粘接方式，故纤维复合材料体的外表面与空穴的内表面粘合在一起。纤维复合材料体3、3a可以在周向布置的空穴2中是均质的，或是同纤维复合材料体3a一样是管状的，它粘贴在与质心同心地布置的空穴2a中。纤维复合材料体3、3a中的大部分纤维都基本上平行于轴1的纵向轴线地延伸，并沿其整个长度被伸长。
纤维复合材料体3、3a最好由在环氧类母体中的碳纤维构成，但是具有类似性能的其它纤维和母体自然也是可用的。粘接时，可采用环氧树脂基、丙烯酸酯类树脂基、聚氨酯树脂基或酚醛树脂基粘接剂。
在制造根据图1的轴时，可以从生产一个细长的轴坯开始，该轴坯具有基本上沿轴1的全长延伸的空穴2、2a。然后，将外表面基本上与空穴的内表面一致的纤维复合材料体3、3a装配在各个空穴2、2a中。纤维复合材料体3、3a中的大部分纤维在此时应当基本上平行于细长轴坯的纵向轴线地取向，从而它们沿其整个长度被伸长。
在图2中，标号1总的描绘了其形状为一个矩形梁的抗弯伸长体。同按照图1的轴一样，矩形梁1有许多基本上沿其全长延伸的空穴2、2a，在一个与其纵向轴线垂直的剖面上，空穴的内表面与其质心隔开一段距离。如同在前述实施例中一样，这些空穴中的一个2a同心地布置在质心的周围。在空穴2、2a中，如同在根据图1的实施例中那样，最好通过胶粘固定纤维复合材料体3、3a，这些纤维复合材料体具有基本上与空穴的内表面一致的外表面，该外表面通过粘贴与空穴的内表面连接起来。在本实施例中，纤维复合材料体3、3a在所有空穴中都是均质的。此处，大部分纤维也是基本上平行于伸长体的纵向轴线地延伸并沿其整个长度被伸长的。
按照图2的梁1的生产以与按照图1的轴1的生产相应的方式进行。
可以用本发明生产具有任意横截面的抗弯的、轻型轴和梁。它们的抗弯性能可以通过下述措施来提高，即在与轴/梁的纵向轴线垂直的剖面中看去，将与纤维复合材料体3、3a的外表面相连接的空穴2、2a的内表面布置成离开质心一段较大的距离；而按相反的方式布置，则可以降低抗弯性能。上述方法也可以用来赋予按照本发明的轴/梁以所要求的自然频率。在转动轴的情况下，当在与轴的纵向轴线垂直的剖面中看去时，通常适于将空穴2、2a以相等的节距围绕轴的质心对称地布置，而在梁的情况下，通过不对称地定位空穴2、2a，可以得到在不同方向上变化的抗弯性能。由于纤维复合材料体3、3a的密度通常小于用于制造伸长体的材料的密度这一事实，与同样尺寸的均质体相比，可以从根本上减少重量。为了进一步减少重量，可以在某些应用中布置其它的其中未放置纤维复合材料体3、3a的空穴2、2a。
对于熟悉本领域的技术人员来说，显然本发明并不局限于上述实施例，而是与之相反，可以在由下列权利要求所限定的本发明思想的范围内进行改进。例如，在按照图1或图2的实施例的情况下，可以只将纤维复合材料体3、3a布置在沿周向放置的空穴2中，或者按另一种方案，只放在与质心同心地放置的空穴2a中。同样可以理解，空穴2、2a可以有任意的横截面，并且纤维复合材料体可以用收缩法固定在空穴中。
权利要求
1.一种生产抗弯的伸长体(1)，最好是一根轴或梁的方法，其特征为，生产一具有至少一个基本上沿毛坯的全长延伸的空穴(2，2a)的细长形毛坯，在与其纵向轴线垂直的剖面中看去，该空穴的内表面与毛坯的质心隔开一段距离；在空穴(2，2a)中固定有一纤维复合材料体(3，3a)，其外表面基本上与空穴的内表面一致；纤维复合材料体(3，3a)中的大部分纤维都基本上平行于细长形毛坯的纵向轴线地延伸并沿其整个长度被伸长。
2.如权利要求1所述的方法，其特征为，纤维复合材料体(3，3a)通过胶粘固定在空穴(2，2a)中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征为，纤维复合材料体(3，3a)用收缩法固定在空穴(2，2a)中。
4.如权利要求2所述的方法，其特征为，可将环氧树脂基、丙烯酸酯类树脂基、聚氨酯树脂基或酚醛树脂基粘接剂用于胶粘。
5.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征为，将塑料母体中的纤维材料，最好是环氧类母体中的碳纤维用作纤维复合材料体(3，3a)。
6.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征为，毛坯上做有许多纵向空穴(2，2a)，在与其纵向轴线垂直的剖面中看去时，它们按相等的节距对称地布置在毛坯的质心周围。
7.一种抗弯的伸长体(1)，最好是一根轴或梁的结构，其特征为，伸长体(1)具有至少一个基本上沿其整个长度延伸的空穴(2，2a)，在与其纵向轴线垂直的剖面中看去时，该空穴的内表面与伸长体的质心隔开一段距离；在空穴(2，2a)中固定有一纤维复合材料体(3，3a)，其外表面基本上与空穴的内表面一致；纤维复合材料体(3，3a)中的大部分纤维都基本上平行于伸长体的纵向轴线地延伸并沿其整个长度被伸长。
8.如权利要求7所述的结构，其特征为，纤维复合材料体(3，3a)由塑料母体中的纤维材料，最好是环氧类母体中的碳纤维构成。
9.如权利要求7或8所述的结构，其特征为，纤维复合材料体的外表面借助于粘接剂与空穴的内表面结合。
10.如权利要求9所述的结构，其特征为，粘接剂是环氧树脂基、丙烯酸酯类树脂基、聚氨酯树脂基或酚醛树脂基的。
11.如权利要求7或8所述的结构，其特征为，纤维复合材料体的外表面通过收缩法与空穴的内表面结合。
12.如前述任一项权利要求所述的结构，其特征为，具有纵向空穴的伸长体(1)包括一注塑的异型梁或异型管。
13.如前述任一项权利要求所述的结构，其特征为，在一个与其纵向轴线垂直的剖面中看去时，伸长体(1)有许多以相等的节距对称地分布在其质心周围的纵向空穴(2，2a)。
全文摘要
本发明包括一种生产一抗弯的伸长体(1),最好是一根轴或梁的方法。本发明的特征为,生产一细长形毛坯,它具有至少一个主要沿毛坯的整个长度延伸的空穴(2,2a),在与其纵向轴线垂直的剖面中看去时,该空穴的内表面与毛坯的质心隔开一段距离;在空穴(2,2a)中固定有纤维复合材料体(3,3a),它的外表面与空穴的内表面基本一致;纤维复合材料体(3,3a)中的大部分纤维都基本上平行于细长形毛坯的纵向轴线地延伸并沿其整个长度被伸长。本发明还涉及一种按照本发明生产的结构。
文档编号F16C3/02GK1260865SQ98806288
公开日2000年7月19日 申请日期1998年6月15日 优先权日1997年6月16日
发明者乌尔夫·耶凡特, 马克斯·克罗加格 申请人:奥莫尔艾特伯格公司