CN102720721A - 碳纤维复合材料增强液压油缸 - Google Patents

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汪东瑶
於永红
刘少亮
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Abstract

本发明提供一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座、缸筒和油口，所述缸筒的两端均设有油口，所述缸筒为车薄加工的金属缸筒，所述缸筒外包裹有增强层，所述增强层为碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为含有质量比23-55%树脂的碳纤维复合材料增强层；该种碳纤维复合材料增强液压油缸，在各种工况下的强度、刚度、抗疲劳性能较现有技术中的全金属液压油缸提高了20%以上，不仅有效地提高制品在工况下的安全性，而且达到了减重30%以上的效果，从而实现机械泵车轻量化和降低整车成本的目的。

Description

碳纤维复合材料增强液压油缸
技术领域
   本发明涉及一种液压油缸，尤其涉及一种碳纤维复合材料增强液压油缸。
背景技术
    目前，国内外混凝土工程机械市场供不应求，不仅推进了工程机械行业的迅猛发展，同时也促进了很多企业的强强联合，如中联重科兼并意大利CIFA公司，三一重工收购工程机械工国际巨头普茨迈斯特公司。然而随着各国交通法规、节能环保要求的推出，对于泵送高度30m以上的混凝土工程机械泵车轻量化成为亟待解决的问题。减重意味着更低的能耗，更高的泵送能力和高度，同时能降低制造成本；对实现更快、更节能、更环保的目标，推动行业的发展具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料增强液压油缸解决现有技术中存在的全金属液压油缸的重量大，且强度、刚度、抗疲劳性能和安全性不理想的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座、缸筒和油口，所述缸筒的两端均设有油口，所述缸筒为车薄加工的金属缸筒，所述缸筒外包裹有增强层，所述增强层为碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为含有质量比23-55%树脂的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述增强层为采用碳纤维干法缠绕成型工艺或采用碳纤维湿法缠绕成型工艺制备的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述碳纤维复合材料增强层为缠绕角度10-90°的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述增强层为采用预浸料热压罐成型工艺制备的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述碳纤维复合材料增强层为预浸料包覆角度0-90°的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度大于或等于120℃的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述碳纤维复合材料增强层为固化度大于或等于80%的碳纤维复合材料增强层。
进一步改进在于：所述缸筒的长度为1.5-10.0m、内径为0.05-1.0m，所述增强层的厚度为2-50mm、长度为1.0-9.5m。
本发明一种碳纤维复合材料增强液压油缸，在缸筒外包裹有以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，且碳纤维复合材料增强层为采用碳纤维干法缠绕成型工艺或采用碳纤维湿法缠绕成型工艺或预浸料热压罐成型工艺制备的碳纤维复合材料增强层，以满足该制品的强度、刚度及抗疲劳老性能要求。
碳纤维复合材料增强层是以车薄加工后的金属缸筒为内衬进行干法缠绕或湿法缠绕或预浸料热压罐成型，使树脂在碳纤维复合材料增强层中的质量比控制在23-55%之间，从而保障该种碳纤维复合材料增强液压油缸在温度90℃下性能稳定地长期使用。同时，该种碳纤维复合材料增强液压油缸的金属缸筒是在现有技术中的金属材质基础上进行车薄加工，并进行表面处理来改善碳纤维复合材料增强层与金属缸筒的界面结合能力。
该种碳纤维复合材料增强液压油缸，在缸筒的长度为1.5-10.0m、内径为0.05-1.0m时，通过设置增强层的厚度为2-50mm、长度为1.0-9.5m，来保障该种碳纤维复合材料增强液压油缸整体的刚度和强度要求。
该种碳纤维复合材料增强液压油缸，在各种工况下的强度、刚度、抗疲劳性能较现有技术中的全金属液压油缸提高了20%以上，不仅有效地提高制品在工况下的安全性，而且达到了减重30%以上的效果，能够很好地解决泵送高度30m以上的混凝土工程机械泵车轻量化问题，减重意味着更低的能耗，更高的泵送能力和高度，同时能降低制造成本，对实现更快、更节能、更环保的目标，推动行业的发展具有重大意义。
本发明的有益效果是：本发明一种碳纤维复合材料增强液压油缸，通过改变并优化液压油缸结构，在满足各项性能指标的情况下， 能够实现机械泵车轻量化和降低整车成本的目的。该种碳纤维复合材料增强液压油缸，在各种工况下的强度、刚度、抗疲劳性能较现有技术中的全金属液压油缸提高了20%以上，不仅有效地提高制品在工况下的安全性，而且达到了减重30%以上的效果。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的剖视图；
其中：1-底座，2-油口，3-缸筒，4-增强层。 
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座1、缸筒3和油口2，所述缸筒3的两端均设有油口2，所述缸筒3为车薄加工的金属缸筒，所述缸筒3外包裹有增强层4，所述增强层4为碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为含有质量比23-55%树脂的碳纤维复合材料增强层。
实施例一
如图1和图2所示，本实施例提供一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座1、缸筒3和油口2，在缸筒3的两端均设有油口2，缸筒3为车薄加工的金属缸筒，缸筒3外包裹有增强层4，增强层4为碳纤维复合材料增强层，碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层含有质量比23%的树脂。碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度120℃、固化度80%且采用缠绕角度为54.7度的碳纤维干法缠绕成型工艺制备。缸筒3的长度为1.5m、内径为0.05m，所述增强层4的厚度为2mm、长度为1.0m。
实施例二
如图1和图2所示，本实施例提供一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座1、缸筒3和油口2，在缸筒3的两端均设有油口2，缸筒3为车薄加工的金属缸筒，缸筒3外包裹有增强层4，增强层4为碳纤维复合材料增强层，碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层含有质量比55%的树脂。碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度130℃、固化度85%且采用缠绕角度为54.7度的碳纤维湿法缠绕成型工艺制备。所述缸筒3的长度为10.0m、内径为1.0m，所述增强层4的厚度为50mm、长度为9.5m。
实施例三
如图1和图2所示，如图1和图2所示，本实施例提供一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座1、缸筒3和油口2，在缸筒3的两端均设有油口2，缸筒3为车薄加工的金属缸筒，缸筒3外包裹有增强层4，增强层4为碳纤维复合材料增强层，碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层含有质量比32%的树脂。碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度140℃、固化度90%且采用预浸料包覆角度54.7°的预浸料热压罐成型工艺制备。所述缸筒3的长度为6m、内径为0.55m，所述增强层4的厚度为12mm、长度为5.5m。
实施例一、二、三中的碳纤维复合材料增强液压油缸通过设置缸筒的长度和内径、增强层的厚度和长度来保障碳纤维复合材料增强液压油缸整体的刚度和强度要求。同时，实施例一、二、三中的碳纤维复合材料增强液压油缸的金属缸筒是在原金属材质基础上进行车薄加工，并进行表面处理来改善碳纤维复合材料增强层与金属缸筒的界面结合能力。且碳纤维复合材料增强层是以车薄加工后的金属缸筒为内衬进行干法缠绕或湿法缠绕或预浸料热压罐成型，使树脂在碳纤维复合材料增强层中的质量比控制在23-55%之间，从而保障该种碳纤维复合材料增强液压油缸在温度90℃下性能稳定地长期使用。
实施例一、二、三的有益效果是：实施例一、二、三中的碳纤维复合材料增强液压油缸，在各种工况下的强度、刚度、抗疲劳性能较现有技术中的全金属液压油缸提高了20%以上，不仅有效地提高制品在工况下的安全性，而且达到了减重30%以上的效果。该种碳纤维复合材料增强液压油缸，通过改变并优化液压油缸结构，在满足各项性能指标的情况下，能够实现机械泵车轻量化和降低整车成本的目的。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种碳纤维复合材料增强液压油缸，包括底座（1）、缸筒（3）和油口（2），其特征在于：所述缸筒（3）的两端均设有所述油口（2），所述缸筒（3）为车薄加工的金属缸筒，所述缸筒（3）外包裹有增强层（4），所述增强层（4）为碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为以热固性树脂为基体、碳纤维为增强材料的碳纤维复合材料增强层，所述碳纤维复合材料增强层为含有质量比23-55%树脂的碳纤维复合材料增强层。 
2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述增强层（4）为采用碳纤维干法缠绕成型工艺或采用碳纤维湿法缠绕成型工艺制备的碳纤维复合材料增强层。
3.如权利要求2所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述碳纤维复合材料增强层为缠绕角度10-90°的碳纤维复合材料增强层。
4.如权利要求1所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述增强层（4）为采用预浸料热压罐成型工艺制备的碳纤维复合材料增强层。
5.如权利要求4所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述碳纤维复合材料增强层为预浸料包覆角度0-90°的碳纤维复合材料增强层。
6.如权利要求1-5任一项所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度大于或等于120℃的碳纤维复合材料增强层。
7.如权利要求1-5任一项所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述碳纤维复合材料增强层为固化度大于或等于80%的碳纤维复合材料增强层。
8.如权利要求1所述的碳纤维复合材料增强液压油缸，其特征在于：所述缸筒（3）的长度为1.5-10.0m、内径为0.05-1.0m，所述增强层（4）的厚度为2-50mm、长度为1.0-9.5m。
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