連桿、工程機(jī)械及連桿的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種連桿、工程機(jī)械及連桿的制造方法，其中，上述連桿包括：兩個(gè)金屬軸套（10）；中間連接部（20），夾設(shè)在兩個(gè)金屬軸套（10）之間，并與兩個(gè)金屬軸套（10）均連接；周圍環(huán)板（30），環(huán)繞連接在兩個(gè)金屬軸套（10）及中間連接部（20）的周向外側(cè)形成閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，周圍環(huán)板（30）由纖維復(fù)合材料制成。本發(fā)明的連桿質(zhì)量較輕，同時(shí)強(qiáng)度較高。
【專利說(shuō)明】連桿、工程機(jī)械及連桿的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種連桿、工程機(jī)械及連桿的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著混凝土泵車、起重機(jī)等工程機(jī)械技術(shù)的高速發(fā)展，工程作業(yè)要求將臂展延伸至更高更遠(yuǎn)的距離。工程機(jī)械的臂架、連桿等部件所選用的材料都向輕質(zhì)高強(qiáng)方向發(fā)展?，F(xiàn)有的連桿材料大多由合金鋼材料制成，連桿包括連桿本體和與連桿本體采用焊接的方式連接的軸套。
[0003]上述連桿有以下缺點(diǎn):
[0004]1、由于合金鋼的密度較大，使連桿的自身重量較大，嚴(yán)重限制了混凝土泵車等工程機(jī)械延伸距離的增加；
[0005]2、鋼質(zhì)連桿的連桿容易被腐蝕，且耐疲勞性能較差；
[0006]3、連桿主要受拉力，鋼質(zhì)材料各向同性，難以根據(jù)受力情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在提供一種質(zhì)量輕且強(qiáng)度高的連桿、工程機(jī)械及連桿的制造方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種連桿，包括:兩個(gè)金屬軸套；中間連接部，夾設(shè)在兩個(gè)金屬軸套之間，并與兩個(gè)金屬軸套均連接；周圍環(huán)板，環(huán)繞連接在兩個(gè)金屬軸套及中間連接部的周向外側(cè)形成閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，周圍環(huán)板由纖維復(fù)合材料制成。
[0009]進(jìn)一步地,中間連接部由纖維復(fù)合材料或者金屬材料制成。
[0010]進(jìn)一步地，中間連接部和周圍環(huán)板均由碳纖維復(fù)合材料制成，中間連接部的碳纖維延伸方向平行于中間連接部沿長(zhǎng)度方向的中心線。
[0011]進(jìn)一步地,中間連接部與兩個(gè)金屬軸套均通過(guò)粘接劑粘接。
[0012]進(jìn)一步地，金屬軸套的兩端形成有環(huán)形凸緣，中間連接部和周圍環(huán)板與金屬軸套配合的部分均位于金屬軸套的兩個(gè)環(huán)形凸緣之間。
[0013]進(jìn)一步地，中間連接部的兩端均形成有與對(duì)應(yīng)的金屬軸套的周向外表面形狀適配的容納缺口。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種工程機(jī)械，具有連桿，連桿為上述的連桿。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種連桿的制造方法，包括以下步驟:步驟S10:制得中間連接部和兩個(gè)金屬軸套，并將中間連接部的兩端與兩個(gè)金屬軸套一一對(duì)應(yīng)地連接；步驟S20:制得周圍環(huán)板，使周圍環(huán)板環(huán)繞連接在兩個(gè)金屬軸套及中間連接部的周向外側(cè)，周圍環(huán)板由纖維復(fù)合材料制成。
[0016]進(jìn)一步地，通過(guò)以下步驟制得中間連接部:采用碳纖維單向預(yù)浸布經(jīng)固化定型后機(jī)械加工成中間連接部。[0017]進(jìn)一步地，通過(guò)以下步驟制得周圍環(huán)板:在兩個(gè)金屬軸套的周向涂覆粘接劑，然后在中間連接部和兩個(gè)金屬軸套的周向纏繞浸有環(huán)氧樹(shù)脂的纖維并經(jīng)加熱固化以形成周圍環(huán)板。
[0018]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，連桿在使用時(shí)周圍環(huán)板受到壓力或拉力，由于周圍環(huán)板形成閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)并由纖維復(fù)合材料制成，這樣，可以充分地發(fā)揮纖維復(fù)合材料的拉伸性能。因此，周圍環(huán)板能夠較好地承受壓力或拉力，從而有效地提高了連桿的強(qiáng)度。由于采用纖維復(fù)合材料，因此重量相比金屬材質(zhì)輕，進(jìn)而降低了連桿的重量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的連桿的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2示出了圖1的連桿的分解結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的連桿的制造方法的實(shí)施例的流程示意圖。
[0023]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0024]10、金屬軸套；11、環(huán)形凸緣；20、中間連接部；21、容納缺口 ；30、周圍環(huán)板。
【具體實(shí)施方式】
[0025]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0026]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的連桿包括:兩個(gè)金屬軸套10、中間連接部20和周圍環(huán)板30。其中，中間連接部20夾設(shè)在兩個(gè)金屬軸套10之間，并與兩個(gè)金屬軸套10均連接。周圍環(huán)板30環(huán)繞連接在兩個(gè)金屬軸套10及中間連接部20的周向外側(cè)，周圍環(huán)板30由纖維復(fù)合材料制成。
[0027]在本實(shí)施例中，連桿在使用時(shí)周圍環(huán)板30受到壓力或拉力，由于周圍環(huán)板30形成閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)并由纖維復(fù)合材料制成，這樣，可以充分地發(fā)揮纖維復(fù)合材料的拉伸性能。因此，周圍環(huán)板30能夠較好地承受壓力或拉力，從而有效地提高了連桿的強(qiáng)度。由于采用纖維復(fù)合材料，因此重量相比金屬材質(zhì)輕，進(jìn)而降低了連桿的重量。
[0028]上述纖維復(fù)合材料是指含有纖維材料(比如碳纖維、玻璃纖維或芳綸纖維等)，并且重量較輕、強(qiáng)度較強(qiáng)的市售材料。纖維復(fù)合材料具有良好的耐疲勞性能、耐腐蝕性能，從而能夠延長(zhǎng)連桿的使用壽命。上述金屬軸套10優(yōu)選米用合金鋼材質(zhì),該合金鋼材質(zhì)為市售材料。優(yōu)選地，周圍環(huán)板30由碳纖維復(fù)合材料制成。作為可行的實(shí)施方式，周圍環(huán)板30也可以由玻璃纖維復(fù)合材料或者芳綸纖維復(fù)合材料制成。
[0029]在本實(shí)施例中，中間連接部20由纖維復(fù)合材料材料制成。這樣可以進(jìn)一步地降低連桿的重量。優(yōu)選地，中間連接部20由碳纖維復(fù)合材料制成。作為可行的實(shí)施方式，中間連接部20也可以由玻璃纖維復(fù)合材料或者芳綸纖維復(fù)合材料制成。此外，作為可行的實(shí)施方式，中間連接部20還可以由金屬材料比如合金鋼制成。
[0030]根據(jù)連桿主要受拉力及壓力的特點(diǎn)及碳纖維軸向力學(xué)性能遠(yuǎn)高于徑向的特點(diǎn)，在本實(shí)施例中，中間連接部20為連接板。中間連接部20的碳纖維延伸方向平行于中間連接部20沿長(zhǎng)度方向的中心線。這樣使得碳纖維的延伸方向與連桿的受力方向一致，充分發(fā)揮了碳纖維的力學(xué)性能，減少了材料的用量。
[0031]在本實(shí)施例中，中間連接部20與兩個(gè)金屬軸套10均通過(guò)粘接劑粘接。粘結(jié)劑可以選擇市售的并具有聞韌性、聞強(qiáng)度的粘結(jié)劑。
[0032]為了便于中間連接部20在金屬軸套IO的軸向方向上的定位，在本實(shí)施例中，如圖2所示，金屬軸套10的兩端形成有環(huán)形凸緣11，中間連接部20和周圍環(huán)板30與金屬軸套10配合的部分均位于金屬軸套10的兩個(gè)環(huán)形凸緣11之間。此外，環(huán)形凸緣11的設(shè)置增大了金屬軸套10與中間連接部20和周圍環(huán)板30之間的連接面積，從而有利于提高連接牢靠性。對(duì)于本實(shí)施例而言，有效地增大了粘接面積，提高了粘接強(qiáng)度。
[0033]如圖2所示，中間連接部20的兩端均形成有與對(duì)應(yīng)的金屬軸套10的周向外表面形狀適配的容納缺口 21，即中間連接部20的兩端與兩個(gè)金屬軸套10分別相切。上述結(jié)構(gòu)使得連桿結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)，增大了金屬軸套10與中間連接部20之間的連接面積，從而有利于提高連接牢靠性。
[0034]在本實(shí)施例中，外圍環(huán)板30采用纏繞的方式進(jìn)行加工，纖維復(fù)合材料形成閉合環(huán)狀，這樣可以充分發(fā)揮其沿連桿長(zhǎng)度方向的力學(xué)性能。具體地，在中間連接部20和兩個(gè)金屬軸套10的周向涂覆粘接劑后在中間連接部20和兩個(gè)金屬軸套10的周向纏繞浸有環(huán)氧樹(shù)脂的纖維經(jīng)加熱固化以形成周圍環(huán)板30。
[0035]本申請(qǐng)還提供了一種工程機(jī)械，根據(jù)本申請(qǐng)的工程機(jī)械的實(shí)施例(未圖示)具有連桿，連桿為上述的連桿。在本實(shí)施例的工程機(jī)械中，連桿的質(zhì)量輕且強(qiáng)度高，有利于提高整車的性能。上述工程機(jī)械優(yōu)選為混凝土泵車，連桿用于臂架之間的連接，作為其他可行的實(shí)施方式，上述工程機(jī)械也可以為起重機(jī)、消防車及高空作業(yè)車等其他工程機(jī)械。
[0036]本申請(qǐng)還提供了一種連桿的制造方法，如圖3所示，根據(jù)本申請(qǐng)的連桿的制造方法的實(shí)施例包括以下步驟:
[0037]步驟SlO:制得中間連接部20和兩個(gè)金屬軸套10，并將中間連接部20的兩端與兩個(gè)金屬軸套10——對(duì)應(yīng)地連接。
[0038]優(yōu)選地，通過(guò)以下步驟制得中間連接部20:采用碳纖維單向預(yù)浸布經(jīng)固化定型后機(jī)械加工成中間連接部20。固化定型工藝可以采用模壓工藝、熱壓釜工藝或者真空導(dǎo)入工藝。優(yōu)選地，中間連接部20的碳纖維延伸方向平行于中間連接部20沿長(zhǎng)度方向的中心線。在中間連接部20和兩個(gè)金屬軸套10連接之前，先對(duì)中間連接部20和金屬軸套10的連接面進(jìn)行清潔。中間連接部20的兩端與兩個(gè)金屬軸套10優(yōu)選通過(guò)高韌性、高強(qiáng)度的粘接劑粘接連接。
[0039]步驟S20:制得周圍環(huán)板30，使周圍環(huán)板30環(huán)繞連接在兩個(gè)金屬軸套10及中間連接部20的周向外側(cè)，周圍環(huán)板30由纖維復(fù)合材料制成。
[0040]優(yōu)選地，通過(guò)以下步驟制得周圍環(huán)板30:在兩個(gè)金屬軸套10的周向涂覆粘接劑，然后在中間連接部20和兩個(gè)金屬軸套10的周向纏繞浸有環(huán)氧樹(shù)脂的纖維并經(jīng)加熱固化以形成周圍環(huán)板30。優(yōu)選地，中間連接部20的寬度與金屬軸套10的直徑相等，這樣，制得周圍環(huán)板30時(shí)需要在中間連接部20和兩個(gè)金屬軸套10的周向均涂覆粘接劑，使它們均與周圍環(huán)板30連接。
[0041]具體地，在制得周圍環(huán)板30之間，需要先將中間連接部20與金屬軸套10之間粘接劑固化。制得周圍環(huán)板30時(shí)，在中間連接部20、金屬軸套10與周圍環(huán)板30接觸面涂覆高韌性、高強(qiáng)度的粘接劑，將浸潰有環(huán)氧樹(shù)脂的碳纖維進(jìn)行周圍環(huán)板30的纏繞，纏繞至設(shè)計(jì)尺寸后，放置烘箱中進(jìn)行加熱固化。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種連桿，其特征在于，包括: 兩個(gè)金屬軸套(10)； 中間連接部(20)，夾設(shè)在兩個(gè)所述金屬軸套(10)之間，并與兩個(gè)所述金屬軸套(10)均連接； 周圍環(huán)板(30)，環(huán)繞連接在兩個(gè)所述金屬軸套(10)及所述中間連接部(20)的周向外側(cè)形成閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述周圍環(huán)板(30)由纖維復(fù)合材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連桿，其特征在于，所述中間連接部(20)由纖維復(fù)合材料或者金屬材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連桿，其特征在于，所述中間連接部(20)和所述周圍環(huán)板(30)均由碳纖維復(fù)合材料制成，所述中間連接部(20)的碳纖維延伸方向平行于所述中間連接部(20)沿長(zhǎng)度方向的中心線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連桿，其特征在于，所述中間連接部(20)與兩個(gè)所述金屬軸套(10)均通過(guò)粘接劑粘接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連桿，其特征在于，所述金屬軸套(10)的兩端形成有環(huán)形凸緣(11 )，所述中間連接部(20)和所述周圍環(huán)板(30)與所述金屬軸套(10)配合的部分均位于所述金屬軸套(10)的兩個(gè)所述環(huán)形凸緣(11)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連桿，其特征在于，所述中間連接部(20)的兩端均形成有與對(duì)應(yīng)的所述金屬軸套(10)的周向外表面形狀適配的容納缺口(21)。
7.—種工程機(jī)械，具有連桿，其特征在于，所述連桿為權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的連桿。
8.一種連桿的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟SlO:制得中間連接部(20)和兩個(gè)金屬軸套(10)，并將所述中間連接部(20)的兩端與兩個(gè)所述金屬軸套(10) —一對(duì)應(yīng)地連接； 步驟S:20:制得周圍環(huán)板(30)，使所述周圍環(huán)板(30)環(huán)繞連接在兩個(gè)所述金屬軸套(10)及所述中間連接部(20)的周向外側(cè)，所述周圍環(huán)板(30)由纖維復(fù)合材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，通過(guò)以下步驟制得所述中間連接部(20): 采用碳纖維單向預(yù)浸布經(jīng)固化定型后機(jī)械加工成所述中間連接部(20)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，通過(guò)以下步驟制得所述周圍環(huán)板(30): 在兩個(gè)所述金屬軸套(10)的周向涂覆粘接劑，然后在所述中間連接部(20)和兩個(gè)所述金屬軸套(10)的周向纏繞浸有環(huán)氧樹(shù)脂的纖維并經(jīng)加熱固化以形成所述周圍環(huán)板(30)。
【文檔編號(hào)】F16C9/04GK103615461SQ201310594678
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】李曉超, 邱鵬 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司