CN103615461A

CN103615461A - 连杆、工程机械及连杆的制造方法

Info

Publication number: CN103615461A
Application number: CN201310594678.2A
Authority: CN
Inventors: 李晓超; 邱鹏
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明提供了一种连杆、工程机械及连杆的制造方法，其中，上述连杆包括：两个金属轴套（10）；中间连接部（20），夹设在两个金属轴套（10）之间，并与两个金属轴套（10）均连接；周围环板（30），环绕连接在两个金属轴套（10）及中间连接部（20）的周向外侧形成闭合环状结构，周围环板（30）由纤维复合材料制成。本发明的连杆质量较轻，同时强度较高。

Description

连杆、工程机械及连杆的制造方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种连杆、工程机械及连杆的制造方法。

背景技术

随着混凝土泵车、起重机等工程机械技术的高速发展，工程作业要求将臂展延伸至更高更远的距离。工程机械的臂架、连杆等部件所选用的材料都向轻质高强方向发展。现有的连杆材料大多由合金钢材料制成，连杆包括连杆本体和与连杆本体采用焊接的方式连接的轴套。

上述连杆有以下缺点：

1、由于合金钢的密度较大，使连杆的自身重量较大，严重限制了混凝土泵车等工程机械延伸距离的增加；

2、钢质连杆的连杆容易被腐蚀，且耐疲劳性能较差；

3、连杆主要受拉力，钢质材料各向同性，难以根据受力情况进行设计。

发明内容

本发明旨在提供一种质量轻且强度高的连杆、工程机械及连杆的制造方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种连杆，包括：两个金属轴套；中间连接部，夹设在两个金属轴套之间，并与两个金属轴套均连接；周围环板，环绕连接在两个金属轴套及中间连接部的周向外侧形成闭合环状结构，周围环板由纤维复合材料制成。

进一步地，中间连接部由纤维复合材料或者金属材料制成。

进一步地，中间连接部和周围环板均由碳纤维复合材料制成，中间连接部的碳纤维延伸方向平行于中间连接部沿长度方向的中心线。

进一步地，中间连接部与两个金属轴套均通过粘接剂粘接。

进一步地，金属轴套的两端形成有环形凸缘，中间连接部和周围环板与金属轴套配合的部分均位于金属轴套的两个环形凸缘之间。

进一步地，中间连接部的两端均形成有与对应的金属轴套的周向外表面形状适配的容纳缺口。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械，具有连杆，连杆为上述的连杆。

根据本发明的另一方面，提供了一种连杆的制造方法，包括以下步骤：步骤S10：制得中间连接部和两个金属轴套，并将中间连接部的两端与两个金属轴套一一对应地连接；步骤S20：制得周围环板，使周围环板环绕连接在两个金属轴套及中间连接部的周向外侧，周围环板由纤维复合材料制成。

进一步地，通过以下步骤制得中间连接部：采用碳纤维单向预浸布经固化定型后机械加工成中间连接部。

进一步地，通过以下步骤制得周围环板：在两个金属轴套的周向涂覆粘接剂，然后在中间连接部和两个金属轴套的周向缠绕浸有环氧树脂的纤维并经加热固化以形成周围环板。

应用本发明的技术方案，连杆在使用时周围环板受到压力或拉力，由于周围环板形成闭合环状结构并由纤维复合材料制成，这样，可以充分地发挥纤维复合材料的拉伸性能。因此，周围环板能够较好地承受压力或拉力，从而有效地提高了连杆的强度。由于采用纤维复合材料，因此重量相比金属材质轻，进而降低了连杆的重量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的连杆的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的连杆的分解结构示意图；以及

图3示出了根据本发明的连杆的制造方法的实施例的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、金属轴套；11、环形凸缘；20、中间连接部；21、容纳缺口；30、周围环板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，本实施例的连杆包括：两个金属轴套10、中间连接部20和周围环板30。其中，中间连接部20夹设在两个金属轴套10之间，并与两个金属轴套10均连接。周围环板30环绕连接在两个金属轴套10及中间连接部20的周向外侧，周围环板30由纤维复合材料制成。

在本实施例中，连杆在使用时周围环板30受到压力或拉力，由于周围环板30形成闭合环状结构并由纤维复合材料制成，这样，可以充分地发挥纤维复合材料的拉伸性能。因此，周围环板30能够较好地承受压力或拉力，从而有效地提高了连杆的强度。由于采用纤维复合材料，因此重量相比金属材质轻，进而降低了连杆的重量。

上述纤维复合材料是指含有纤维材料（比如碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维等），并且重量较轻、强度较强的市售材料。纤维复合材料具有良好的耐疲劳性能、耐腐蚀性能，从而能够延长连杆的使用寿命。上述金属轴套10优选采用合金钢材质，该合金钢材质为市售材料。优选地，周围环板30由碳纤维复合材料制成。作为可行的实施方式，周围环板30也可以由玻璃纤维复合材料或者芳纶纤维复合材料制成。

在本实施例中，中间连接部20由纤维复合材料材料制成。这样可以进一步地降低连杆的重量。优选地，中间连接部20由碳纤维复合材料制成。作为可行的实施方式，中间连接部20也可以由玻璃纤维复合材料或者芳纶纤维复合材料制成。此外，作为可行的实施方式，中间连接部20还可以由金属材料比如合金钢制成。

根据连杆主要受拉力及压力的特点及碳纤维轴向力学性能远高于径向的特点，在本实施例中，中间连接部20为连接板。中间连接部20的碳纤维延伸方向平行于中间连接部20沿长度方向的中心线。这样使得碳纤维的延伸方向与连杆的受力方向一致，充分发挥了碳纤维的力学性能，减少了材料的用量。

在本实施例中，中间连接部20与两个金属轴套10均通过粘接剂粘接。粘结剂可以选择市售的并具有高韧性、高强度的粘结剂。

为了便于中间连接部20在金属轴套10的轴向方向上的定位，在本实施例中，如图2所示，金属轴套10的两端形成有环形凸缘11，中间连接部20和周围环板30与金属轴套10配合的部分均位于金属轴套10的两个环形凸缘11之间。此外，环形凸缘11的设置增大了金属轴套10与中间连接部20和周围环板30之间的连接面积，从而有利于提高连接牢靠性。对于本实施例而言，有效地增大了粘接面积，提高了粘接强度。

如图2所示，中间连接部20的两端均形成有与对应的金属轴套10的周向外表面形状适配的容纳缺口21，即中间连接部20的两端与两个金属轴套10分别相切。上述结构使得连杆结构更加紧凑，同时，增大了金属轴套10与中间连接部20之间的连接面积，从而有利于提高连接牢靠性。

在本实施例中，外围环板30采用缠绕的方式进行加工，纤维复合材料形成闭合环状，这样可以充分发挥其沿连杆长度方向的力学性能。具体地，在中间连接部20和两个金属轴套10的周向涂覆粘接剂后在中间连接部20和两个金属轴套10的周向缠绕浸有环氧树脂的纤维经加热固化以形成周围环板30。

本申请还提供了一种工程机械，根据本申请的工程机械的实施例（未图示）具有连杆，连杆为上述的连杆。在本实施例的工程机械中，连杆的质量轻且强度高，有利于提高整车的性能。上述工程机械优选为混凝土泵车，连杆用于臂架之间的连接，作为其他可行的实施方式，上述工程机械也可以为起重机、消防车及高空作业车等其他工程机械。

本申请还提供了一种连杆的制造方法，如图3所示，根据本申请的连杆的制造方法的实施例包括以下步骤：

步骤S10：制得中间连接部20和两个金属轴套10，并将中间连接部20的两端与两个金属轴套10一一对应地连接。

优选地，通过以下步骤制得中间连接部20：采用碳纤维单向预浸布经固化定型后机械加工成中间连接部20。固化定型工艺可以采用模压工艺、热压釜工艺或者真空导入工艺。优选地，中间连接部20的碳纤维延伸方向平行于中间连接部20沿长度方向的中心线。在中间连接部20和两个金属轴套10连接之前，先对中间连接部20和金属轴套10的连接面进行清洁。中间连接部20的两端与两个金属轴套10优选通过高韧性、高强度的粘接剂粘接连接。

步骤S20：制得周围环板30，使周围环板30环绕连接在两个金属轴套10及中间连接部20的周向外侧，周围环板30由纤维复合材料制成。

优选地，通过以下步骤制得周围环板30：在两个金属轴套10的周向涂覆粘接剂，然后在中间连接部20和两个金属轴套10的周向缠绕浸有环氧树脂的纤维并经加热固化以形成周围环板30。优选地，中间连接部20的宽度与金属轴套10的直径相等，这样，制得周围环板30时需要在中间连接部20和两个金属轴套10的周向均涂覆粘接剂，使它们均与周围环板30连接。

具体地，在制得周围环板30之间，需要先将中间连接部20与金属轴套10之间粘接剂固化。制得周围环板30时，在中间连接部20、金属轴套10与周围环板30接触面涂覆高韧性、高强度的粘接剂，将浸渍有环氧树脂的碳纤维进行周围环板30的缠绕，缠绕至设计尺寸后，放置烘箱中进行加热固化。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种连杆，其特征在于，包括：

两个金属轴套（10）；

中间连接部（20），夹设在两个所述金属轴套（10）之间，并与两个所述金属轴套（10）均连接；

周围环板（30），环绕连接在两个所述金属轴套（10）及所述中间连接部（20）的周向外侧形成闭合环状结构，所述周围环板（30）由纤维复合材料制成。

2.根据权利要求1所述的连杆，其特征在于，所述中间连接部（20）由纤维复合材料或者金属材料制成。

3.根据权利要求2所述的连杆，其特征在于，所述中间连接部（20）和所述周围环板（30）均由碳纤维复合材料制成，所述中间连接部（20）的碳纤维延伸方向平行于所述中间连接部（20）沿长度方向的中心线。

4.根据权利要求3所述的连杆，其特征在于，所述中间连接部（20）与两个所述金属轴套（10）均通过粘接剂粘接。

5.根据权利要求1所述的连杆，其特征在于，所述金属轴套（10）的两端形成有环形凸缘（11），所述中间连接部（20）和所述周围环板（30）与所述金属轴套（10）配合的部分均位于所述金属轴套（10）的两个所述环形凸缘（11）之间。

6.根据权利要求1所述的连杆，其特征在于，所述中间连接部（20）的两端均形成有与对应的所述金属轴套（10）的周向外表面形状适配的容纳缺口（21）。

7.一种工程机械，具有连杆，其特征在于，所述连杆为权利要求1至6中任一项所述的连杆。

8.一种连杆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：制得中间连接部（20）和两个金属轴套（10），并将所述中间连接部（20）的两端与两个所述金属轴套（10）一一对应地连接；

步骤S:20：制得周围环板（30），使所述周围环板（30）环绕连接在两个所述金属轴套（10）及所述中间连接部（20）的周向外侧，所述周围环板（30）由纤维复合材料制成。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，通过以下步骤制得所述中间连接部（20）：

采用碳纤维单向预浸布经固化定型后机械加工成所述中间连接部（20）。

10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，通过以下步骤制得所述周围环板（30）：

在两个所述金属轴套（10）的周向涂覆粘接剂，然后在所述中间连接部（20）和两个所述金属轴套（10）的周向缠绕浸有环氧树脂的纤维并经加热固化以形成所述周围环板（30）。