致動缸的缸體和混凝土泵送設備的製作方法

2024-02-02 15:57:15

專利名稱：致動缸的缸體和混凝土泵送設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及致動缸領域，具體地，涉及一種致動缸的缸體，還涉及一種具有該缸體的混凝土泵送設備。
背景技術：
致動缸通常包括液壓缸和氣缸，其應用非常廣泛。例如以液壓缸為例，在混凝土泵送設備(例如混凝土泵車)中通常都包括有液壓缸，用於驅動砼缸往復運動，從而輸送混凝土。目前在混凝土的作用過程中，越來越多的混凝土輸送工作採用混凝土泵車完成。隨著混凝土機械技術的高速發展，工程作業要求將混凝土輸送到更高更遠的距離，混凝土機械的臂架、液壓缸等部件所選用的材料都向輕質高強方向發展。現有的液壓缸的缸體由單一的合金鋼材料製成，由於合金鋼的密度較大，使液壓缸的自身重量較大，嚴重限制了混凝土泵車臂架長度的增加，制約了混凝土泵車的發展。因此，開發一種既能同時滿足混凝土泵車 強度要求又具有質量輕的液壓缸的缸體對於混凝土泵車向長臂架方向發展具有重要意義。此外，由單一的合金鋼製成的致動缸的缸體還具有耐疲勞性和耐腐蝕性較差且熱膨脹性較大等缺點，從而使得致動缸的應用受限。

實用新型內容本實用新型的一個目的是提供一種致動缸的缸體，該缸體的強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且熱膨脹性較小，從而使得致動缸能夠得到更廣泛的應用。本實用新型的另一個目的是提供一種該制動缸的缸體的製造方法。為了實現上述目的，一方面，本實用新型提供了一種致動缸的缸體，其中，該缸體包括內襯層和結合在該內襯層的外部的第一纖維複合材料層，所述第一纖維複合材料層由第一纖維材料和基體樹脂複合而成。優選地，所述內襯層由金屬材料製成。優選地，所述內襯層和所述第一纖維複合材料層由導電材料製成，所述內襯層和第一纖維複合材料層之間還設置有絕緣層。優選地，述第一纖維複合材料層由碳纖維和基體樹脂複合而成。優選地，所述第一纖維複合材料層的外部還設置有第二纖維複合材料層，所述第二纖維複合材料層由第二纖維材料和基體樹脂複合而成。優選地，所述內襯層大致為筒狀，包括中間部和分別位於該中間部兩側的兩個端部，所述中間部的厚度小於所述端部的厚度。優選地，每個所述端部與所述中間部之間還具有過渡部，所述過渡部的厚度從所述端部的厚度過渡到所述中間部的厚度。優選地，所述過渡部包括斜坡部和設置在該斜坡部上的凸起部，所述斜坡部的厚度從所述端部的厚度逐漸均勻地過渡到所述中間部的厚度。優選地，所述內襯層的端部上設置有油口和/或連接螺紋，所述第一纖維複合材料層設置在所述內襯層的中間部和過渡部的外部。另一方面，本實用新型還提供了一種混凝土泵送設備，其中，該混凝土泵送設備的泵送缸的缸體為如上文所述的致動缸的缸體。通過上述技術方案，致動缸的缸體包括內襯層和第一纖維複合材料層，由於纖維複合材料與現有的金屬材料相比，在同等強度下重量較輕，而且耐疲勞性和耐腐蝕性較好，熱膨脹性較小，因 此能夠使得該致動缸的缸體強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且熱膨脹性較小，從而使得該致動缸能夠得到更廣泛的應用。此外，由於缸體的內襯層能夠滿足缸體內壁的密封性以及與活塞接觸的耐磨性的要求，因此不會影響缸體的使用性能。本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖I是根據本實用新型的一種實施方式的致動缸的缸體的剖視示意圖；圖2是圖I中的A部的局部放大示意圖；圖3是如圖I所示的致動缸的缸體的內襯層的整體結構示意圖。附圖標記說明I內襯層；2第一纖維複合材料層；3絕緣層；4第二纖維複合材料層；11中間部；12端部;13過渡部；131斜坡部；132 凸起部。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。如圖I和圖2所示，根據本實用新型的一種實施方式提供了一種致動缸的缸體，其中，該缸體包括內襯層I和結合在該內襯層I的外部的第一纖維複合材料層2。通過上述技術方案,致動缸的缸體包括內襯層I和第一纖維複合材料層2,由於纖維複合材料與現有的金屬材料相比，在同等強度下重量較輕，而且耐疲勞性和耐腐蝕性較好，熱膨脹性較小，因此能夠使得該致動缸的缸體強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且熱膨脹性較小，從而使得該致動缸能夠得到更廣泛的應用。此外，由於缸體的內襯層能夠滿足缸體內壁的密封性以及與活塞接觸的耐磨性的要求，因此不會影響缸體的使用性能。所述內襯層I可以選用能夠滿足缸體內壁的密封性以及與活塞接觸的耐磨性的要求的各種適當的材料製成，例如可以採用現有的通常用於製造缸體的金屬材料製成。本實用新型中提到的纖維複合材料(例如第一纖維複合材料層2、第二纖維複合材料層4的纖維複合材料)是指由纖維材料和基體樹脂複合而成的材料，也就是纖維增強樹脂複合材料。所述第一纖維複合材料層2可以採用各種適當的纖維材料與基體樹脂複合而製成，纖維材料例如可以選自玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維中的一者或多者。優選地，第一纖維複合材料層2由碳纖維材料和基體樹脂製成。碳纖維複合材料具有輕質、高強度、高剛度、優良的減振性、耐疲勞和耐腐蝕等一系列優點。碳纖維材料可以與各種基體樹脂複合形成碳纖維複合材料，該基體樹脂例如可以為不飽和聚酯、乙烯基樹月旨、酚醛樹脂等，優選地採用工藝性較好、強度較高且韌性較好的環氧樹脂體系。在用於形成第一纖維複合材料層2的纖維材料中，有的為導電材料，有的為非導電材料，當所述內襯層I和第一纖維複合材料層2由導電材料製成(例如內襯層I由金屬材料製成，第一纖維複合材料層由碳纖維複合材料製成)時，優選地，所述內襯層I和第一纖維複合材料層2之間還設置有絕緣層3。從而能夠防止內襯層I與第一纖維複合材料層2之間出現電化學腐蝕，延長了致動缸的缸體的壽命。絕緣層3可以採用各種適當的絕緣材料製成，例如可以選自玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維中的一者或多者。絕緣層3例如可以通過高韌性膠黏劑粘附在內襯層I上。優選地，如圖I和圖2所示，所述第一纖維複合材料層2的外部還設置有第二纖維複合材料層4。該第二纖維複合材料層4有助於提高缸體承受外界衝擊的性能。第二纖維複合材料層4可以採用各種適當的纖維材料和基體樹脂形成，該纖維材料例如可以選自玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維中的一者或多者。第一纖維複合材料層2和第二纖維複合材料層4的基體樹脂可以相同，也可以不同。本實用新型不涉及對所述致動缸的缸體的整體形狀的改變，也就是說，致動缸的缸體的整體形狀的結構可以與現有的致動缸的缸體相同，可以大致為中空的圓柱形，並且在兩端設置有連接螺紋和/或油口等，其中連接螺紋主要用於與致動缸的端蓋連接，油口則主要用於與致動缸的工作油路連接，以便工作油路與缸體內的工作腔連通。本實用新型主要的實用新型點在於將缸體分為多個材料層，從而提高缸體的強度、減輕重量，並且提高耐腐蝕性和耐疲勞性，減小熱膨脹性。缸體的多個材料層(例如上述內襯層I、第一纖維複合材料層2、絕緣層3和第二纖維複合材料層4)可以各自採用均勻的厚度或不均勻的厚度。優選地，如圖I至圖3所示，所述內襯層I大致為筒狀，包括中間部11和分別位於該中間部11兩側的兩個端部12，所述中間部11的厚度小於所述端部12的厚度。中間部11和兩個端部12大致沿缸體的軸向布置，內襯層I大致形成兩頭大、中間小的結構，這不僅利於加工和設置進出口，而且對兩個端部12對中間部11外形成的纖維複合材料具有一定的固定作用。更優選地，每個所述端部12與所述中間部11之間還具有過渡部13，所述過渡部13的厚度從所述端部12的厚度過渡到所述中間部11的厚度。通過設置過渡部13，可以消除由於厚度突然變化帶來的應力集中的問題。優選地，所述內襯層I的端部12上設置有油口和/或連接螺紋，所述第一纖維複合材料層2設置在所述內襯層I的中間部11和過渡部13的外部。從而可以根據需要預先在端部12上形成缸體的油口和/或連接螺紋，而該油口和/或連接螺紋不被第一纖維複合材料層2、絕緣層3和第二纖維複合材料層4 (如果有的話)覆蓋，從而該缸體的加工工藝性較好，無需在內襯層I以外的其他材料層(例如第一纖維複合材料層2、絕緣層3和第二纖維複合材料層4)上再額外地加工油口和/或連接螺紋。過渡部13可以為厚度逐漸均勻過渡的斜坡狀，也可以為厚度分階段逐漸過渡的階梯狀，也可以為其他適當的形狀。更優選地，如圖I至圖3所示，所述過渡部13包括斜坡部131和設置在該斜坡部131上的凸起部132，所述斜坡部131的厚度從所述端部12的厚度逐漸均勻地過渡到所述中間部11的厚度。凸起部132有助於內襯層I與其他材料層(例如第一纖維複合材料層2)的結合，提高結合力，防止內襯層I與其他材料層相分離。凸起部132可以形成為凸起的一個或多個連續的環(如圖3所示為一個連續的環)，當然也可以為離散的多個凸塊或凸條等。另一方面，本實用新型還提供了一種混凝土泵送設備，其中，該混凝土泵送設備的泵送缸的缸體為如上文所述的致動缸的缸體。 還另一方面，本實用新型還提供了一種致動缸的缸體的製造方法，其中，該方法包括形成內襯層步驟形成內襯層I ;以及結合步驟採用第一纖維材料和基體樹脂形成第一纖維複合材料層2並將該第一纖維複合材料層2結合到所述內襯層I的外部。通過上述技術方案,致動缸的缸體包括內襯層I和第一纖維複合材料層2,由於纖維複合材料與現有的金屬材料相比，在同等強度下重量較輕，而且耐疲勞性和耐腐蝕性較好，熱膨脹性較小，因此能夠使得該致動缸的缸體強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且熱膨脹性較小，從而使得該致動缸能夠得到更廣泛的應用。此外，由於缸體的內襯層能夠滿足缸體內壁的密封性以及與活塞接觸的耐磨性的要求，因此不會影響缸體的使用性能。所述內襯層I可以選用能夠滿足缸體內壁的密封性以及與活塞接觸的耐磨性的要求的各種適當的材料製成，例如可以採用現有的通常用於製造缸體的金屬材料製成。所述第一纖維複合材料層2可以採用各種適當的纖維材料與基體樹脂複合而製成，纖維材料例如可以選自玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維中的一者或多者。優選地，在所述結合步驟中，採用碳纖維和基體樹脂形成所述第一纖維複合材料層
2。碳纖維複合材料具有輕質、高強度、高剛度、優良的減振性、耐疲勞和耐腐蝕等一系列優點。碳纖維材料可以與各種基體樹脂複合形成碳纖維複合材料，該基體樹脂例如可以為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、酚醛樹脂等，優選地採用工藝性較好、強度較高且韌性較好的環氧樹脂體系。在用於形成第一纖維複合材料層2的纖維材料中，有的為導電材料，有的為非導電材料，優選地，在所述形成內襯層步驟中，通過導電材料(例如金屬材料，更具體地，例如27SiMn)形成所述內襯層I ;在所述結合步驟中，通過導電材料(例如碳纖維複合材料)形成所述第一纖維複合材料層2 ;並且所述製造方法還包括形成絕緣層步驟在所述結合步驟之前，先在所述內襯層I外形成絕緣層3，從而使得該絕緣層3位於所述內襯層I和第一纖維複合材料層2之間。從而能夠防止內襯層I與第一纖維複合材料層2之間出現電化學腐蝕，延長了致動缸的缸體的壽命。絕緣層3可以採用各種適當的絕緣材料製成，例如可以選自玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維中的一者或多者。例如可以通過將纖維材料布(例如玻璃纖維布)包覆在內襯層I外部的方式來形成絕緣層。絕緣層3例如可以通過高韌性膠黏劑粘附在內襯層I上。可以採用各種適當的方式形成並結合第一纖維複合材料層，優選地，在所述結合步驟中，採用溼法纏繞工藝將浸有基體樹脂的束狀的第一纖維材料纏繞在所述內襯層I的外部。具體地說，可以將連續的第一纖維浸潰配置好的液態環氧樹脂後，經過纏繞機繞絲嘴纏繞於固定好的內襯層I上，完成纖維的纏繞。溼法纏繞成形所製得的產品可以充分發揮複合材料的特點，使製品最大限度地獲得所要求的結構性能，且成型成本較低，工藝相對較為簡單。更優選地，在纏繞所述束狀的第一纖維複合材料時，所述束狀的第一纖維複合材料的延伸方向與所述缸體的軸向之間的角度為70°至90°，即第一纖維複合材料的纏繞角度為70°至90°。由於缸體的徑向受力通常為環向受力的2-3倍，該纏繞角度能夠提高缸體的徑向強度，也就是提高缸體的力學性能，降低缸體的整體厚度，為缸體提供良好的耐疲勞性能。優選地，該製造方法還包括在所述第一纖維複合材料層2外部形成第二纖維複合材料層4。該第二纖維複合材料層4有助於提高缸體承受外界衝擊的性能。第二纖維複合材料層4可以採用各種適當的纖維材料和基體樹脂複合而形成，例如可以選自玻璃纖 維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維中的一者或多者。例如，可以通過在所述第一纖維複合材料層2外部包覆第二纖維材料布，並使所述第一纖維複合材料層2中的基體樹脂滲入所述第二纖維材料布中，從而形成所述第二纖維複合材料層4。當然，在形成第二纖維複合材料層4時，也可以額外地在第二纖維材料布上浸基體樹脂，而不採用第一纖維複合材料層2中的基體樹脂。本實用新型不涉及對所述致動缸的缸體的整體形狀的改變，也就是說，致動缸的缸體的整體形狀的結構可以與現有的致動缸的缸體相同，可以大致為中空的圓柱形，並且在兩端設置有連接螺紋和/或油口等。本實用新型主要的實用新型點在於將缸體分為多個材料層，從而提高缸體的強度、減輕重量，並且提高耐腐蝕性和耐疲勞性，減小熱膨脹性。缸體的多個材料層(例如上述內襯層I、第一纖維複合材料層2、絕緣層3和第二纖維複合材料層4)可以各自採用均勻的厚度或不均勻的厚度。優選地，所述形成內襯層步驟包括提供大致為中空圓柱形的內襯坯材；以及機加工工序通過機加工(例如車削)的方式將所述內襯坯材的部分厚度減薄，以使得所述內襯層I形成為包括中間部11和分別位於該中間部11兩側的兩個端部12，所述中間部11的厚度小於所述端部12的厚度。中間部11和兩個端部12大致沿缸體的軸向布置，內襯層I大致形成兩頭大、中間小的結構，這不僅利於加工和設置進出口，而且對兩個端部12對中間部11外形成的纖維複合材料具有一定的固定作用。更優選地，在所述機加工工序中，還使得每個所述端部12與所述中間部11之間形成過渡部13，所述過渡部13的厚度從所述端部12的厚度過渡到所述中間部11的厚度。通過設置過渡部13，可以消除由於厚度突然變化帶來的應力集中的問題。更優選地，在所述形成內襯層步驟中，還在所述內襯層I的端部12形成油口和/或連接螺紋；在所述結合步驟中，將所述第一纖維複合材料層2結合在所述內襯層I的中間部11和過渡部13的外部。從而可以根據需要預先在端部12上形成缸體的油口和/或連接螺紋，而該油口和/或連接螺紋不被第一纖維複合材料層2、絕緣層3和第二纖維複合材料層4 (如果有的話)覆蓋，從而該缸體的加工工藝性較好，無需在內襯層I以外的其他材料層(例如第一纖維複合材料層2、絕緣層3和第二纖維複合材料層4)上再額外地加工油口和/或連接螺紋。過渡部13可以為厚度逐漸均勻過渡的斜坡狀，也可以為厚度分階段逐漸過渡的階梯狀，也可以為其他適當的形狀。優選地，在所述機加工工序中，還使得所述過渡部13形成為包括斜坡部131和設置在該斜坡部131上的凸起部132，所述斜坡部131的厚度從所述端部12的厚度逐漸均勻地過渡到所述中間部11的厚度。凸起部132有助於內襯層I與其他材料層(例如第一纖維複合材料層2)的結合，提高結合力，防止內襯層I與其他材料層相分離。凸起部132可以形成為凸起的一個或多個連續的環(如圖3所示為一個連續的環)，當然也可以為離散的多個凸塊或凸條等。更優選地，所述形成內襯層步驟還包括噴砂工序，在所述機加工工序形成的所述內襯層I的外表面進行噴砂處理，以提高內襯層I的外表面的粗糙度。從而能夠提高內襯層I與其他材料層(例如絕緣層3、第一纖維複合材料層2等)的結合能力。下面以如圖I至圖3所示致動缸的缸體的實施方式為例，簡略說明一下該缸體的製造過程。(I)通過機加工的方式形成如圖3所示的內襯層I。 (2)採用高韌性膠黏劑將玻璃纖維布粘附在內襯層I的中間部11外部，以形成絕緣層3。(3)在絕緣層3的外部以及內襯層I的過渡部13的外部通過溼法纏繞的方式形成第一纖維複合材料層2。(4)在第一纖維複合材料層2的外部包覆玻璃纖維布，並使第一纖維複合材料層2中的基體樹脂浸入該玻璃纖維布中，以形成第二纖維複合材料層4。(5)將上述缸體放入烘箱，以便加熱固化成型。上述致動缸的缸體及其製造方法可以應用於各種致動缸，包括液壓缸、氣缸等，該缸體例如可以廣泛地用作混凝土泵車、起重機、挖掘機、消防車、高空作業車、環衛機械等各種工程機械中的致動缸的缸體。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
權利要求1.一種致動缸的缸體,其特徵在於,該缸體包括內襯層(I)和結合在該內襯層(I)的外部的第一纖維複合材料層(2)，所述第一纖維複合材料層(2)由第一纖維材料和基體樹脂見合而成。
2.根據權利要求I所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述內襯層(I)由金屬材料製成。
3.根據權利要求I所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述內襯層(I)和所述第一纖維複合材料層(2 )由導電材料製成，所述內襯層(I)和第一纖維複合材料層(2 )之間還設置有絕緣層(3)。
4.根據權利要求I所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述第一纖維複合材料層(2)由碳纖維和基體樹脂複合而成。
5.根據權利要求I所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述第一纖維複合材料層(2)的外部還設置有第二纖維複合材料層(4)，所述第二纖維複合材料層(4)由第二纖維材料和基體樹脂複合而成。
6.根據權利要求I至5中任意一項所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述內襯層(I)大致為筒狀，包括中間部(11)和分別位於該中間部(11)兩側的兩個端部(12)，所述中間部(11)的厚度小於所述端部(12)的厚度。
7.根據權利要求6所述的致動缸的缸體，其特徵在於，每個所述端部(12)與所述中間部(11)之間還具有過渡部(13)，所述過渡部(13)的厚度從所述端部(12)的厚度過渡到所述中間部(11)的厚度。
8.根據權利要求7所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述過渡部(13)包括斜坡部(131)和設置在該斜坡部(131)上的凸起部(132)，所述斜坡部(131)的厚度從所述端部(12)的厚度逐漸均勻地過渡到所述中間部(11)的厚度。
9.根據權利要求7所述的致動缸的缸體，其特徵在於，所述內襯層(I)的端部(12)上設置有油口和/或連接螺紋，所述第一纖維複合材料層(2)設置在所述內襯層(I)的中間部(11)和過渡部(13)的外部。
10.一種混凝土泵送設備，其特徵在於，該混凝土泵送設備的泵送缸的缸體為根據權利要求I至9中任意一項所述的致動缸的缸體。
專利摘要本實用新型公開了一種致動缸的缸體，包括內襯層(1)和結合在該內襯層的外部的第一纖維複合材料層(2)，第一纖維複合材料層由第一纖維材料和基體樹脂複合而成。還公開了一種具有該缸體的混凝土泵送設備。相應地，本實用新型還公開了一種致動缸的缸體的製造方法，包括形成內襯層步驟形成內襯層；以及結合步驟採用第一纖維材料和基體樹脂形成第一纖維複合材料層並將該第一纖維複合材料層結合到內襯層的外部。通過上述技術方案，致動缸的缸體強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且熱膨脹性較小。此外，由於缸體的內襯層能夠滿足缸體內壁的密封性以及與活塞接觸的耐磨性的要求，因此不會影響缸體的使用性能。
文檔編號F15B15/14GK202597323SQ20122027998
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者李曉超, 王佳茜, 李庶 申請人:中聯重科股份有限公司