專利名稱：致動缸的缸體及其制造方法和混凝土泵送設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及致動缸領域，具體地，涉及一種致動缸的缸體以及該缸體的制造方法，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，用于驅動砼缸往復運動，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采用混凝土泵車完成。隨著混凝土機械技術的高速發(fā)展，工程作業(yè)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(fā)展。現(xiàn)有的液壓缸的缸體由單一的合金鋼材料制成，由于合金鋼的密度較大，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(fā)展。因此，開發(fā)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于混凝土泵車向長臂架方向發(fā)展具有重要意義。此外，由單一的合金鋼制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。目前開發(fā)出了一種內層為金屬內層、外層為通過碳纖維和環(huán)氧樹脂復合而成的纖維復合材料層的缸體。由于碳纖維和環(huán)氧樹脂復合材料的韌性較差，在作業(yè)過程中受到外部沖擊或刮擦時，容易導致纖維復合材料層發(fā)生破壞，影響其使用性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種致動缸的缸體，該缸體不僅強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且在作業(yè)過程中不易受到損傷，使用性能較好。本發(fā)明的另一個目的是提供一種該制動缸的缸體的制造方法。為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種致動缸的缸體，該缸體包括內襯層和結合在該內襯層的外部的第一纖維復合材料層，所述第一纖維復合材料層由第一纖維材料和基體樹脂復合而成，并且所述基體樹脂為聚氨酯。另一方面，本發(fā)明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，本發(fā)明還提供了一種致動缸的缸體的制造方法，其中，該方法包括形成內襯層步驟形成內襯層；以及結合步驟采用第一纖維材料和基體樹脂形成第一纖維復合材料層并將該第一纖維復合材料層結合到所述內襯層的外部，并且所述基體樹脂為
聚氨酯。通過上述技術方案，致動缸的缸體包括內襯層和第一纖維復合材料層，由于纖維復合材料與現(xiàn)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，由于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。進一步地，由于構成第一纖維復合材料層的基體樹脂為聚氨酯，因此第一纖維復合材料層的韌性較好，使得缸體在作業(yè)過程中不易受到損傷，使用性能較好。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的致動缸的缸體的剖視示意圖；圖2是圖1中的A部的局部放大示意圖；附圖標記說明I內襯層； 2第一纖維復合材料層；3絕緣層； 13油口。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明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的外部的第一纖維復合材料層2,所述第一纖維復合材料層2由第一纖維材料和基體樹脂復合而成，并且所述基體樹脂為聚氨酯。通過上述技術方案,致動缸的缸體包括內襯層I和第一纖維復合材料層2,由于纖維復合材料與現(xiàn)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，由于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。進一步地，由于構成第一纖維復合材料層2的基體樹脂為聚氨酯，因此第一纖維復合材料層2的韌性較好，使得缸體在作業(yè)過程中不易受到損傷，使用性能較好。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?shù)牟牧现瞥?，例如可以采用現(xiàn)有的通常用于制造缸體的金屬材料制成。本發(fā)明中提到的纖維復合材料(例如第一纖維復合材料層2、下文提到的構成絕緣層3的第二纖維復合材料層的纖維復合材料)是指由纖維材料和基體樹脂復合而成的材料，也就是纖維增強樹脂復合材料。所述第一纖維復合材料層2可以采用各種適當?shù)睦w維材料與基體樹脂(聚氨酯)復合而制成，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(yōu)選地，第一纖維復合材料層2由碳纖維材料和聚氨酯制成的碳纖維復合材料。碳纖維復合材料具有輕質、高強度、高剛度、優(yōu)良的減振性、耐疲勞和耐腐蝕等一系列優(yōu)點。在用于形成第一纖維復合材料層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和第一纖維復合材料層2由導電材料制成(例如內襯層I由金屬材料制成,第一纖維復合材料層由碳纖維復合材料制成)時,優(yōu)選地,所述內襯層I和第一纖維復合材料層2之間還設置有絕緣層3。從而能夠防止內襯層I與第一纖維復合材料層2之間出現(xiàn)電化學腐蝕，延長了致動缸的缸體的壽命。絕緣層3可以采用各種適當?shù)慕^緣材料制成，例如所述絕緣層3可以為第二纖維復合材料層，該第二纖維復合材料層由第二纖維材料和基體樹脂復合而成。第二纖維材料可以選自玻璃纖維、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。構成第二纖維復合材料層的基體樹脂例如可以為不飽和聚酷、乙稀基樹脂、酌■醒樹脂等。優(yōu)選地，缸體還包括緊鄰所述內襯層I設置在所述內襯層I外部的膠黏劑層。該膠黏劑層能夠提高內襯層I與其外部的纖維復合材料層(例如第一纖維復合材料層2或絕緣層3)之間的界面粘合性能。在具備上述絕緣層3的缸體中，絕緣層3例如可以通過高韌性膠黏劑粘附在內襯層I上。本發(fā)明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(xiàn)有的致動缸的缸體相同，可以大致為中空的圓柱形，并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于與致動缸的端蓋連接，油口則主·要用于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。本發(fā)明主要的發(fā)明點在于將缸體分為多個材料層，從而提高缸體的強度、減輕重量，并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1、第一纖維復合材料層2和絕緣層3)可以各自采用均勻的厚度或不均勻的厚度。優(yōu)選地，如圖1至圖2所示，所述內襯層I大致為筒狀，包括中間部和分別位于該中間部兩側的兩個端部，所述中間部的厚度大于所述端部的厚度，所述端部上設置有油口 13。優(yōu)選地，所述端部外側的所述第一纖維復合材料層2的厚度大于所述中間部外側的所述第一纖維復合材料層2的厚度。從而減少由于端部與中間部之間的厚度差而導致的應力集中問題。更優(yōu)選地，所述端部外側的所述第一纖維復合材料層2的厚度逐漸過渡到所述中間部外側的所述第一纖維復合材料層2的厚度。從而進一步消除由于厚度突然變化帶來的應力集中的問題。另一方面，本發(fā)明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，本發(fā)明還提供了一種致動缸的缸體的制造方法，其中，該方法包括形成內襯層步驟形成內襯層I ;以及結合步驟采用第一纖維材料和基體樹脂形成第一纖維復合材料層2并將該第一纖維復合材料層2結合到所述內襯層I的外部，并且所述基體樹脂為聚氨酯。通過上述技術方案,致動缸的缸體包括內襯層I和第一纖維復合材料層2,由于纖維復合材料與現(xiàn)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，由于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。進一步地，由于構成第一纖維復合材料層2的基體樹脂為聚氨酯，因此第一纖維復合材料層2的韌性較好，使得缸體在作業(yè)過程中不易受到損傷，使用性能較好。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?shù)牟牧现瞥?，例如可以采用現(xiàn)有的通常用于制造缸體的金屬材料制成。
所述第一纖維復合材料層2可以采用各種適當?shù)睦w維材料與基體樹脂(聚氨酯)復合而制成，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(yōu)選地，在所述結合步驟中，采用碳纖維和聚氨酯形成所述第一纖維復合材料層2。碳纖維復合材料具有輕質、高強度、高剛度、優(yōu)良的減振性、耐疲勞和耐腐蝕等一系列優(yōu)點。在用于形成第一纖維復合材料層2的纖維材料中，有的為導電材料，有的為非導電材料，優(yōu)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(例如碳纖維復合材料)形成所述第一纖維復合材料層2 ;并且所述制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位于所述內襯層I和第一纖維復合材料層2之間。從而能夠防止內襯層I與第一纖維復合材料層2之間出現(xiàn)電化學腐蝕，延長了致動缸的缸體的壽命。絕緣層3可以采用各種適當?shù)慕^緣材料制成，例如在所述形成絕緣層步驟中，采用第二纖維材料和基體樹脂形成第二纖維復合材料層，以作為所述絕緣層3。第二纖維材料可以選自玻璃纖維、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。構成第二纖維復合材料層的基體樹脂例如可以為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、酚醛樹脂等。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3。優(yōu)選地，該方法還包括形成膠黏劑層步驟在所述形成內襯層步驟之后，緊鄰所述內襯層I形成位于所述內襯層I外部的膠黏劑層。該膠黏劑層能夠提高內襯層I與其外部的纖維復合材料層(例如第一纖維復合材料層2或絕緣層3)之間的界面粘合性能。在具備上述絕緣層3的缸體中，絕緣層3例如可以通過高韌性膠黏劑粘附在內襯層I上。例如，在內襯層I外部涂覆膠黏劑層之后，在該膠黏劑層外部包覆第二纖維材料布，以形成作為絕緣層3的第二纖維復合材料層?？梢圆捎酶鞣N適當?shù)姆绞叫纬刹⒔Y合第一纖維復合材料層，優(yōu)選地，在所述結合步驟中，采用濕法纏繞工藝將浸有基體樹脂(聚氨酯的液體原材料，例如包括異氰酸酯、多元醇及助劑等)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(xù)的第一纖維浸潰配置好的液態(tài)聚氨酯后，經過纏繞機繞絲嘴纏繞于固定好的內襯層I上，完成纖維的纏繞。濕法纏繞成形所制得的產品可以充分發(fā)揮復合材料的特點，使制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。本發(fā)明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(xiàn)有的致動缸的缸體相同，可以大致為中空的圓柱形，并且在兩端設置有連接螺紋和/或油口等。本發(fā)明主要的發(fā)明點在于將缸體分為多個材料層，從而提高缸體的強度、減輕重量，并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1、第一纖維復合材料層2、絕緣層3和第二纖維復合材料層4)可以各自采用均勻的厚度或不均勻的厚度。優(yōu)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形成為包括中間部和分別位于該中間部兩側的兩個端部，所述中間部的厚度大于所述端部的厚度，并且在所述端部上形成油口 13。在所述結合步驟中，在所述端部外側形成的所述第一纖維復合材料層2的厚度大于在所述中間部外側形成的所述第一纖維復合材料層2的厚度。從而減少由于端部與中間部之間的厚度差而導致的應力集中問題。更優(yōu)選地，在所述結合步驟中，使所述端部外側的所述第一纖維復合材料層2的厚度逐漸過渡到所述中間部外側的所述第一纖維復合材料層2的厚度。從而進一步消除由于厚度突然變化帶來的應力集中的問題。下面以如圖1至圖2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制造過程。(I)通過機加工的方式形成如圖1和圖2所示的內襯層I。可以對內襯層I的外壁進行噴砂處理，并清洗干凈。(2)在內襯層I外部涂覆膠黏劑層之后，在該膠黏劑層外部包覆第二纖維材料布，以形成作為絕緣層3的第二纖維復合材料層。(3)在絕緣層3的外部通過濕法纏繞的方式形成第一纖維復合材料層2。(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制造方法可以應用于各種致動缸，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(yè)車、環(huán)衛(wèi)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發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。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征，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復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。
權利要求
1.一種致動缸的缸體,其特征在于,該缸體包括內襯層(I)和結合在該內襯層(I)的外部的第一纖維復合材料層(2)，所述第一纖維復合材料層(2)由第一纖維材料和基體樹脂復合而成，并且所述基體樹脂為聚氨酯。
2.根據(jù)權利要求1所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述內襯層(I)由金屬材料制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述內襯層(I)和所述第一纖維復合材料層(2 )由導電材料制成，所述內襯層(I)和第一纖維復合材料層(2 )之間還設置有絕緣層(3)。
4.根據(jù)權利要求3所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述絕緣層(3)為第二纖維復合材料層，該第二纖維復合材料層由第二纖維材料和基體樹脂復合而成。
5.根據(jù)權利要求4所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述第二纖維材料為玻璃纖維。
6.根據(jù)權利要求1所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述第一纖維材料為碳纖維。
7.根據(jù)權利要求1至6中任意一項所述的致動缸的缸體，其特征在于，該缸體還包括緊鄰所述內襯層(I)設置在所述內襯層(I)外部的膠黏劑層。
8.根據(jù)權利要求1至6中任意一項所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述內襯層(1)大致為筒狀，包括中間部和分別位于該中間部兩側的兩個端部，所述中間部的厚度大于所述端部的厚度，所述端部上設置有油口( 13)，所述端部外側的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度大于所述中間部外側的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度。
9.根據(jù)權利要求8所述的致動缸的缸體，其特征在于，所述端部外側的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度逐漸過渡到所述中間部外側的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度。
10.一種混凝土泵送設備，其特征在于，該混凝土泵送設備的泵送缸的缸體為根據(jù)權利要求I至9中任意一項所述的致動缸的缸體。
11.一種致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，該方法包括形成內襯層步驟形成內襯層(I);以及結合步驟采用第一纖維材料和基體樹脂形成第一纖維復合材料層(2)并將該第一纖維復合材料層(2)結合到所述內襯層(I)的外部，并且所述基體樹脂為聚氨酯。
12.根據(jù)權利要求所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，在所述形成內襯層步驟中，通過金屬材料形成所述內襯層(I )。
13.根據(jù)權利要求所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，在所述形成內襯層步驟中，通過導電材料形成所述內襯層(I);在所述結合步驟中，通過導電材料形成所述第一纖維復合材料層(2);并且所述制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)位于所述內襯層(I)和第一纖維復合材料層(2)之間。
14.根據(jù)權利要求13所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，在所述形成絕緣層步驟中，采用第二纖維材料和基體樹脂形成第二纖維復合材料層，以作為所述絕緣層(3)。
15.根據(jù)權利要求至14中任意一項所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，該方法還包括形成膠黏劑層步驟在所述形成內襯層步驟之后，緊鄰所述內襯層(I)形成位于所述內襯層(I)外部的膠黏劑層。
16.根據(jù)權利要求至14中任意一項所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，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)形成為包括中間部和分別位于該中間部兩側的兩個端部，所述中間部的厚度大于所述端部的厚度，并且在所述端部上形成油口(13)；在所述結合步驟中，在所述端部外側形成的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度大于在所述中間部外側形成的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度。
17.根據(jù)權利要求16所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，在所述結合步驟中，使所述端部外側的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度逐漸過渡到所述中間部外側的所述第一纖維復合材料層(2)的厚度。
18.根據(jù)權利要求至14中任意一項所述的致動缸的缸體的制造方法，其特征在于，在所述結合步驟中，采用濕法纏繞工藝將浸有聚氨酯的束狀的第一纖維材料纏繞在所述內襯層(I)的外部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種致動缸的缸體，該缸體包括內襯層(1)和結合在該內襯層(1)的外部的第一纖維復合材料層(2)，所述第一纖維復合材料層(2)由第一纖維材料和基體樹脂復合而成，并且所述基體樹脂為聚氨酯。還公開了一種具有上述致動缸的缸體的混凝土泵送設備。還公開了一種致動缸的缸體的制造方法，該方法包括形成內襯層步驟形成內襯層(1)；以及結合步驟采用第一纖維材料和基體樹脂形成第一纖維復合材料層(2)并將該第一纖維復合材料層(2)結合到所述內襯層(1)的外部，并且所述基體樹脂為聚氨酯。上述致動缸的缸體不僅強度較大、重量較輕、耐疲勞性和耐腐蝕性較好，而且在作業(yè)過程中不易受到損傷，使用性能較好。
文檔編號F15B15/14GK102996566SQ20121049517
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者李曉超, 王佳茜, 李庶 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司