CN110984578A - 臂架、工程机械和臂架的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械领域，公开了一种臂架、工程机械和臂架的制造方法，所述臂架包括梁主体(10)和设置在所述梁主体(10)端部的第一连接件(30)，所述梁主体(10)包括承拉部，所述承拉部至少部分地由张紧的第一纤维复材(12)制成，所述第一连接件(30)包括止挡于所述梁主体(10)的端部以承受所述臂架所受压力的承压部。本发明的臂架一方面通过承拉部承受拉力，另一方面通过承压部承受压力，从而能够在满足力学性能的情况下实现轻量化，并且兼顾了成本。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械，具体地涉及臂架、工程机械和臂架的制造方法。
背景技术
臂架是很多工程机械(例如混凝土泵车、消防高喷车等)的关键作业部件。
目前，臂架普遍采用高强合金钢，通过焊接方式，拼焊成箱型梁结构，导致臂架普遍重量较大。轻量化是设计、材料以及制造技术的集成应用。目前，通过结构设计和制造技术的途径，可实现的臂架的轻量化效果有限。
虽然可以采用碳纤维等材料来减轻臂架重量，但考虑到碳纤维成本较高，目前无法商业化纯碳纤维材质的臂架。
在折臂架中，臂架需承受压力和拉力，碳纤维材质仅能提供较好的受拉性能，无法满足受压的性能要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的臂架较重且单一材质无法满足性能、成本要求的问题，提供一种臂架，该臂架的重量轻、成本可控且能够满足所需的力学性能。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种臂架，其中，所述臂架包括梁主体和设置在所述梁主体端部的第一连接件，所述梁主体包括承拉部，所述承拉部至少部分地由张紧的第一纤维复材制成，所述第一连接件包括止挡于所述梁主体的端部以承受所述臂架所受压力的承压部。
优选地，所述梁主体包括筒状的金属内衬和所述第一纤维复材，所述第一纤维复材设置于所述金属内衬外侧以作为所述承拉部，优选地，所述第一纤维复材呈层状压紧于所述金属内衬的外表面。
优选地，所述金属内衬包括薄壁中空件和夹层结构，所述薄壁中空件具有环状的中空部分，所述夹层结构嵌入所述中空部分设置，优选地，所述夹层结构为蜂窝状。
优选地，所述第一连接件包括管套和设置在所述管套内作为所述承压部的封板，所述管套套设在所述梁主体的端部并使得所述封板从外侧压紧在所述梁主体的端部。
优选地，所述第一连接件为金属件，所述第一连接件设置有绕所述第一连接件的外周排布的多个第一凸台，所述第一连接件通过勾绕在所述第一凸台上固定的第二纤维复材保持在所述梁主体上。
优选地，所述臂架包括勾绕在所述第一凸台上固定并对所述第二纤维复材施加预应力的第三纤维复材。
优选地，所述第二纤维复材和所述第三纤维复材为纤维束形式，所述第三纤维复材的勾绕密度大于所述第二纤维复材的勾绕密度。
优选地，所述臂架包括设置在所述梁主体中部的第二连接件，所述第二连接件包括第二凸台，所述第二纤维复材和第三纤维复材均勾绕在相邻的所述第二凸台和所述第一凸台之间。
优选地，所述臂架包括分别设置在所述梁主体两端的两个所述第一连接件，所述第二连接件的两端分别设置有用于分别对应于两个所述第一连接件的两组所述第二凸台。
本发明还提供一种工程机械，其中，所述工程机械包括本发明的臂架。
本发明还提供一种臂架的制造方法，其中，所述方法包括：
S1、至少利用张紧的第一纤维复材制成梁主体的承拉部；
S2、在所述梁主体的两端设置第一连接件，以使所述第一连接件在所述梁主体的端部止挡并形成承受所述臂架所受压力的承压部。
优选地，步骤S1包括：在筒状的金属内衬外侧设置所述第一纤维复材以形成所述承拉部。
优选地，所述第一连接件包括管套和设置在所述管套内作为所述承压部的封板，步骤S2包括：将所述管套套设在梁主体上并使得所述封板从外侧压紧在所述梁主体的端部。
优选地，所述第一连接件设置有绕所述第一连接件的外周排布的多个第一凸台，步骤S2包括：通过勾绕在所述第一凸台上固定的第二纤维复材将所述第一连接件保持在所述梁主体上。
优选地，所述方法包括S3：设置勾绕在所述第一凸台上固定并对所述第二纤维复材施加预应力的第三纤维复材，优选地，所述第二纤维复材和所述第三纤维复材为纤维束形式，所述第三纤维复材的勾绕密度大于所述第二纤维复材的勾绕密度。
优选地，所述臂架包括设置在所述梁主体中部的第二连接件，所述第二连接件包括第二凸台，步骤S2包括将所述第二纤维复材勾绕在相邻的所述第二凸台和所述第二凸台之间，步骤S3包括将所述第三纤维复材勾绕在相邻的所述第二凸台和所述第一凸台之间。
通过上述技术方案，臂架一方面通过承拉部承受拉力，另一方面通过承压部承受压力，从而能够在满足力学性能的情况下实现轻量化，并且兼顾了成本。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的臂架的结构示意图；
图2是说明图1的臂架的一种使用状态下的受力分析；
图3是图2中左侧的第一连接件的第一凸台的受力分析；
图4是说明图1的臂架的另一种使用状态下的受力分析；
图5是图1中梁主体的截面图；
图6a至图6c是图1中第二连接件的主视图、俯视图和侧视图；
图7a至图7c是图1中第一连接件的主视图、俯视图和侧视图；
图8是显示图1中第一连接件与梁主体的连接关系的视图；
图9是说明图1中第一纤维复材缠绕覆盖金属内衬的示意图；
图10是说明图1中第二纤维复材勾绕的示意图；
图11是说明图10的勾绕的过程的示意图；
图12是图11的简化视图；
图13是说明图1中第三纤维复材勾绕的示意图。
附图标记说明
10-梁主体，11-金属内衬，111-夹层结构，12-第一纤维复材，20-第二连接件，21-第二凸台，22-第一部分，23-第二部分，30-第一连接件，31-第一凸台，32-封板，40-第二纤维复材，50-第三纤维复材，P-销孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
根据本发明的一个方面，提供一种臂架，其中，所述臂架包括梁主体10和设置在所述梁主体10两端的第一连接件30，所述梁主体10包括承拉部，所述承拉部至少部分地由张紧的第一纤维复材12制成，所述第一连接件30包括止挡于所述梁主体10的端部以承受所述臂架所受压力的承压部。
本发明的臂架一方面通过承拉部承受拉力，另一方面通过承压部承受压力，从而能够在满足力学性能的情况下通过至少部分使用第一纤维复材12实现轻量化，并且兼顾了成本。
本发明中，第一纤维复材12可以通过各种适当方式形成承拉部。可选的，可以将第一纤维复材12用于形成梁主体10的基本框架，例如利用第一纤维复材12形成筒状结构，以作为梁主体10的基本框架。为兼顾成本和满足轻量化需求，所述梁主体10包括筒状的金属内衬11和所述第一纤维复材12，所述第一纤维复材12设置于所述金属内衬11外侧以作为所述承拉部。通过设置金属内衬11和第一纤维复材12的复合结构，一方面可以通过金属内衬11兼顾减重和强度要求，另一方面可以通过第一纤维复材12弥补减重导致的强度损失。
其中，第一纤维复材12可以采用各种适当材质，并且可以通过适当方式设置在金属内衬11外侧，只要能够增强梁主体10的整体强度即可。可选的，如图9所示，所述第一纤维复材12呈层状压紧于所述金属内衬11的外表面。由此，一方面可以将第一纤维复材12方便地在整个金属内衬11的外侧实施加强，另一方面，可以通过第一纤维复材12从金属内衬11的外周施加压紧力，使得金属内衬11处于周向受压的状态，进一步加强梁主体10的整体强度。第一纤维复材12可以通过在梁主体10上往复勾绕第一纤维复材12以使第一纤维复材12形成层状，即层状的第一纤维复材12可以包括一层或多层第一纤维复材12。
另外，金属内衬11可以包括薄壁中空件和夹层结构111，所述薄壁中空件具有环状的中空部分，所述夹层结构111嵌入所述中空部分设置，以兼顾减重和强度要求。其中，夹持结构111可以为各种适当形式，例如具有格栅，可选地，如图5所示，所述夹层结构111为蜂窝状，以兼顾空间利用率和加强效果。
本发明中，可以通过连接件30在梁主体10端部以适当方式形成承压部，为便于承受压力，承压部可以设置为覆盖梁主体10的整个端部。可选的，如图7a至图7c以及图8所示，第一连接件30的主体部分包括管套和设置在所述管套内作为所述承压部的封板32，所述管套套设在所述梁主体10的端部并使得所述封板32从外侧压紧在所述梁主体10的端部。安装时，第一连接件30的管套通过一端从梁主体10的端部套设，梁主体10的端部可以延伸至封板32，以通过封板32作为承压的具体元件并传递纤维复材施加的作用力。另外，所述封板32可以具有开孔，以减轻重量，其中，开孔尺寸小于梁主体10的端部截面尺寸，以止挡于梁主体10的端部。
为确保承压效果和连接强度，第一连接件30可以为金属件。由于承拉件以第一纤维复材12作为外表面，为在不破坏第一纤维复材12的情况下将第一连接件30安装到位，所述第一连接件30设置有绕所述第一连接件30的外周排布的多个第一凸台31，所述第一连接件30通过勾绕在所述第一凸台上固定的第二纤维复材40保持在所述梁主体10上。
其中，第二纤维复材40可以通过其他辅助结构与第一凸台31配合而勾绕设置。例如，可以在承拉部外部设置相应的辅助凸台。
另外，为确保第二纤维复材40始终勾绕在所述第一凸台上固定以保持第一连接件30的定位，优选为第二纤维复材40提供定位措施。具体的，所述臂架包括勾绕在所述第一凸台31上并对所述第二纤维复材40施加预应力的第三纤维复材50。通过勾绕第三纤维复材50，一方面可以通过预应力对第二纤维复材40提供定位功能；另一方面可以对第二纤维复材40提供外部保护，避免外部环境、冲击对第二纤维复材40的损伤。
其中，所述第二纤维复材40和所述第三纤维复材50为纤维束形式，为通过第三纤维复材50对第二纤维复材40提供保护，可以使第三纤维复材50的勾绕密度大于第二纤维复材40的勾绕密度。具体的，所述第二纤维复材40以与所述梁主体10的轴向呈第一角度(第二纤维复材40在竖直面上的投影所在的直线与梁主体10的轴向的夹角)的方向勾绕，所述第三纤维复材50以与所述梁主体10的轴向呈第二角度(第三纤维复材50在竖直面上的投影所在的直线与梁主体10的轴向的夹角)的方向勾绕，通过使第二角度大于第一角度，可以实现第三纤维复材50以更为密集的方式勾绕。另外，第三纤维复材50也可以借助辅助凸台进行勾绕。
本发明的臂架中，第一连接件30例如可以用于连接相邻的臂架。可选的，本发明的臂架可以包括设置在梁主体10中部的第二连接件20(例如可以用于连接驱动元件)。优选地，可以通过第二连接件20辅助进行纤维复材的缠绕。为此，所述第二连接件20包括第二凸台21，所述第二纤维复材40和第三纤维复材50均勾绕在相邻的所述第二凸台21和所述第一凸台31之间。
由此，第一连接件20和第二连接件30可以通过第二纤维复材40和第二纤维复材50连接并保持在梁主体10上。由此，本发明的臂架的连接件的安装更加稳固，使得整个臂架的连接强度和可靠性更高。
本发明中，第一连接件20和/或第二连接件30可以与梁主体10预先通过适当方式定位，例如可以将连接件过盈配合连接在梁主体10上。由此，连接件能够通过过盈配合各自预定位在梁主体10上，又能够通过第二纤维复材40辅助彼此与梁主体10的定位。
在图1所示的实施方式中，第二连接件20和第一连接件30分别设置有第二凸台21和第一凸台31，第二纤维复材40勾绕在相邻的第一连接20和第一连接件30的第二凸台21和第一凸台31之间。在其他的实施方式中，也可以仅设置有位于梁主体10两端的第一连接件30，则第二纤维复材40勾绕在两个第一连接件30之间。另外，臂架也可以设置有第二连接件20和位于梁主体10一端的一个第一连接件30，则第二纤维复材40勾绕在第二连接件20和第一连接件30之间。当然，也可以设置多个第二连接件20，相邻第二连接件20的凸台之间也勾绕第二纤维复材40。下文以图示实施方式说明，但相似结构也可用于其他数量的第二连接件20和第一连接件30的情况。
如图2和图3所示，在臂架两端的两个第一连接件30分别受到大小相同且方向相反的拉力F1和F3的作用，第二连接件20受到驱动元件(例如伸缩缸)的水平向左的作用力F2。其中，图2中第二连接件20的右侧的第二凸台21受到第二纤维复材40施加的拉力f，以平衡驱动元件的作用力F2对该第二凸台21施加的作用力F，F2/n＝2fcosα，其中，f为第二纤维复材40承受的拉力；n为第二纤维复材40勾绕的第二凸台21的数量；α为第二纤维复材40与臂架的轴向的夹角(第二纤维复材40的延伸方向可能为空间弯曲的方式，α可以定义为第二纤维复材40在竖直面上的投影所在的直线与臂架的轴向的夹角)。
对于臂架两端的第一连接件30来说，以图2中左侧的第一连接件30为例，其受到水平向左的拉力F1和第二纤维复材40的作用力，该作用力具有水平向右的分力以平衡拉力F1。同理，右侧的第一连接件30受到的水平向右的拉力F3由该第一连接件30受到的第二纤维复材40的作用力(具有水平向左的分力)来平衡。
类似地，如图4所示，在臂架两端的两个第一连接件30分别受到大小相同且方向相反的压力F1和F3的作用，第二连接件20受到驱动元件(例如伸缩缸)的水平向右的作用力F2。其中，图2中第二连接件20的左侧的第二凸台21受到第二纤维复材40施加的拉力f(具有水平向左的分力)，以平衡驱动元件的作用力F2对该第二凸台21施加的作用力F。
因此，本发明中，第二纤维复材40的作用力可以随着臂架的受力状态的改变而发生变化(包括力的大小、方向)，以使第二连接件20、第一连接件30保持稳定的定位。
本发明中，为便于第二纤维复材40绕第二连接件20、第一连接件30的整个外周勾绕，如图6a至图7c所示，多个所述第二凸台21绕所述第二连接件20的外周设置，多个所述第一凸台31绕所述第一连接件30的外周设置。
另外，第二连接件20的主体部分也可以设置为围绕梁主体10的管套状结构。如图6a至图6c所示，第二连接件20的主体部分包括可拆卸连接的第一部分22和第二部分23，第一部分22可以为U形板，第二部分23可以为能够与第一部分22形成完整管套结构的盖板。安装时，先将第一部分22、第二部分23预设在梁主体10的外侧，然后将第二部分23安装到第一部分22，以从外周完全封盖梁主体10。其中，第二凸台21可以围绕整个第一管套的外周设置，即，第一部分22和第二部分23上均设置有第二凸台21。
其中，第二连接件20和第一连接件30上可以均设置有销孔P，以便连接驱动单元或相邻的臂架。销孔P可以设置在连接于第二连接件20、第一连接件30的主体部分的耳板上。
本发明中，在本发明的臂架作为多节臂结构的根部或末节臂架的情况下，仅具有一个第一连接件30。在本发明的臂架作为多节臂结构的中间部分的臂架的情况下，如图1所示，所述臂架包括分别设置在所述梁主体10两端的两个所述第一连接件30，所述第二连接件20的两端分别设置有用于分别对应于两个所述第一连接件30的两组所述第二凸台21。每组第二凸台21可以围绕第二连接件20的相应端部设置，在每组第二凸台21与相对的第一连接件30的第一凸台31之间分别勾绕第二纤维复材40和第三纤维复材50。如图1所示，在左侧的第一连接件30和第二连接件20的左侧的一组第二凸台21之间勾绕有用于连接左侧的第一连接件30和第二连接件20的第二纤维复材40和第三纤维复材50；在右侧的第一连接件30和第二连接件20的右侧的一组第二凸台21之间另外勾绕有用于连接右侧的第一连接件30和第二连接件20的第二纤维复材40和第三纤维复材50。
其中，第三纤维复材50一方面对第二纤维复材40提供了定位、保护，另一方面也对第一纤维复材12提供了定位、保护。并且，通过设置第三纤维复材50，可以对梁主体10从两端施加压紧效果，加之第一纤维复材12已经使梁主体10处于周向受压的状态，第三纤维复材50从两端的压紧使得整个梁主体10处于全面受压的状态，具有更好的强度和刚度。
根据本发明的另一方面，提供一种工程机械，其中，所述工程机械包括本发明的臂架。其中，本发明的工程机械可以是各种具有臂架的形式，例如混凝土泵车、消防车等。
根据本发明的还一方面，提供一种臂架的制造方法，其中，所述方法包括：
S1、至少利用张紧的第一纤维复材12制成梁主体10的承拉部；
S2、在所述梁主体10的两端设置第一连接件30，以使所述第一连接件30在所述梁主体10的端部止挡并形成承受所述臂架所受压力的承压部。
本发明中，第一纤维复材12可以通过各种适当方式形成承拉部。可选的，可以将第一纤维复材12用于形成梁主体10的基本框架，例如利用第一纤维复材12形成筒状结构，以作为梁主体10的基本框架。为兼顾成本和满足轻量化需求，步骤S1包括：在筒状的金属内衬11外侧设置第一纤维复材12以形成所述承拉部。通过设置金属内衬11和第一纤维复材12的复合结构，一方面可以通过金属内衬11兼顾减重和强度要求，另一方面可以通过第一纤维复材12弥补减重导致的强度损失。
其中，第一纤维复材12可以采用各种适当材质，并且可以通过适当方式设置在金属内衬11外侧，只要能够增强梁主体10的整体强度即可。可选的，如图9所示，所述第一纤维复材12呈层状压紧于所述金属内衬11的外表面。由此，一方面可以将第一纤维复材12方便地在整个金属内衬11的外侧实施加强，另一方面，可以通过第一纤维复材12从金属内衬11的外周施加压紧力，使得金属内衬11处于周向受压的状态，进一步加强梁主体10的整体强度。第一纤维复材12可以通过在梁主体10上往复勾绕第一纤维复材12以使第一纤维复材12形成层状，即层状的第一纤维复材12可以包括一层或多层第一纤维复材12。
另外，金属内衬11可以包括薄壁中空件和夹层结构111，所述薄壁中空件具有环状的中空部分，所述夹层结构111嵌入所述中空部分设置，以兼顾减重和强度要求。其中，夹持结构111可以为各种适当形式，例如具有格栅，可选地，如图5所示，所述夹层结构111为蜂窝状，以兼顾空间利用率和加强效果。
本发明中，可以通过连接件30在梁主体10端部以适当方式形成承压部，为便于承受压力，承压部可以设置为覆盖梁主体10的整个端部。可选的，如图7a至图7c以及图8所示，第一连接件30包括管套和设置在所述管套内作为所述承压部的封板32，步骤S2包括：将所述管套套设在所述梁主体10的端部并使得所述封板32从外侧压紧在所述梁主体10的端部。安装时，第一连接件30的管套通过一端从梁主体10的端部套设，梁主体10的端部可以延伸至封板32，以通过封板32作为承压的具体元件并传递纤维复材施加的作用力。另外，所述封板32可以具有开孔，以减轻重量，其中，开孔尺寸小于梁主体10的端部截面尺寸，以止挡于梁主体10的端部。
为确保承压效果和连接强度，第一连接件30可以为金属件。由于承拉件以第一纤维复材12作为外表面，为在不破坏第一纤维复材12的情况下将第一连接件30安装到位，所述第一连接件30设置有绕所述第一连接件30的外周排布的多个第一凸台31，步骤S2包括：通过勾绕在所述第一凸台上固定的第二纤维复材40将所述第一连接件30保持在所述梁主体10上。
其中，第二纤维复材40可以通过其他辅助结构与第一凸台31配合而勾绕设置。例如，可以在承拉部外部设置相应的辅助凸台。
另外，为确保第二纤维复材40始终勾绕在所述第一凸台上固定以保持第一连接件30的定位，优选为第二纤维复材40提供定位措施。具体的，所述方法包括S3：设置勾绕在所述第一凸台31上并对所述第二纤维复材40施加预应力的第三纤维复材50。通过勾绕第三纤维复材50，一方面可以通过预应力对第二纤维复材40提供定位功能；另一方面可以对第二纤维复材40提供外部保护，避免外部环境、冲击对第二纤维复材40的损伤。
其中，所述第二纤维复材40和所述第三纤维复材50为纤维束形式，为通过第三纤维复材50对第二纤维复材40提供保护，可以使第三纤维复材50的勾绕密度大于第二纤维复材40的勾绕密度。具体的，所述第二纤维复材40以与所述梁主体10的轴向呈第一角度(第二纤维复材40在竖直面上的投影所在的直线与梁主体10的轴向的夹角)的方向勾绕，所述第三纤维复材50以与所述梁主体10的轴向呈第二角度(第三纤维复材50在竖直面上的投影所在的直线与梁主体10的轴向的夹角)的方向勾绕，通过使第二角度大于第一角度，可以实现第三纤维复材50以更为密集的方式勾绕。另外，第三纤维复材50也可以借助辅助凸台进行勾绕。
本发明的臂架中，第一连接件30例如可以用于连接相邻的臂架。可选的，本发明的臂架可以包括设置在梁主体10中部的第二连接件20(例如可以用于连接驱动元件)。优选地，可以通过第二连接件20辅助进行纤维复材的缠绕。为此，所述第二连接件20包括第二凸台21，步骤S2包括将所述第二纤维复材40勾绕在相邻的所述第二凸台21和所述第一凸台31之间。步骤S3包括将所述第三纤维复材50勾绕在相邻的所述第二凸台31和所述第一凸台21之间。
由此，第一连接件20和第二连接件30可以通过第二纤维复材40和第二纤维复材50连接并保持在梁主体10上。由此，本发明的臂架的连接件的安装更加稳固，使得整个臂架的连接强度和可靠性更高。
本发明中，第一连接件20和/或第二连接件30可以与梁主体10预先通过适当方式定位，例如可以将连接件过盈配合连接在梁主体10上。由此，连接件能够通过过盈配合各自预定位在梁主体10上，又能够通过第二纤维复材40辅助彼此与梁主体10的定位。
在图1所示的实施方式中，第二连接件20和第一连接件30分别设置有第二凸台21和第一凸台31，第二纤维复材40勾绕在相邻的第一连接20和第一连接件30的第二凸台21和第一凸台31之间。在其他的实施方式中，也可以仅设置有位于梁主体10两端的第一连接件30，则第二纤维复材40勾绕在两个第一连接件30之间。另外，臂架也可以设置有第二连接件20和位于梁主体10一端的一个第一连接件30，则第二纤维复材40勾绕在第二连接件20和第一连接件30之间。当然，也可以设置多个第二连接件20，相邻第二连接件20的凸台之间也勾绕第二纤维复材40。下文以图示实施方式说明，但相似结构也可用于其他数量的第二连接件20和第一连接件30的情况。
下面以图1至图13所示的实施方式，具体说明本发明的方法的实施。
首先，通过步骤S1制备梁主体10。具体的，将金属内衬11安装在缠绕设备上，将第一纤维复材12的一个端头固定于金属内衬11的一端，然后缠绕设备的芯模带动金属内衬11旋转，同时缠绕设备的绕丝头带着第一纤维复材12平行于金属内衬11轴向运动到金属内衬11的另一端。根据所需的缠绕效果，绕丝头可以反向运动到开始位置并如此往复，直至缠绕所需厚度的第一纤维复材12。随后，可以对缠绕完毕的梁主体10进行室温或加热固化。最后，可以对固化后梁主体10表面进行修磨加工，直至规定尺寸。
关于设置第一连接件30和第二连接件20，在将第二连接件20设置在梁主体10上时，可以先将第一部分22、第二部分23预设在梁主体10的外侧，然后将第二部分23连接到第一部分22，以使第二连接件20过盈配合在梁主体10上。在将第一连接件30设置在梁主体10上时，可以利用工装夹具将梁主体10的端部过盈地插入第一连接件30的第二管套，直至梁主体10的端面接触到封板32停止。
关于步骤S2，以勾绕图1中左侧的第一连接件30和第二连接件20为例进行说明，第二纤维复材40相对于梁主体10的勾绕轨迹在图11和图12中示意性显示，箭头1至7表示了第二纤维复材40的勾绕顺序。
将第二纤维复材40的一个端头固定于左侧的第一连接件30的一个第一凸台31，然后通过芯模带动梁主体10、第二连接件20和第一连接件30旋转，同时绕丝头带着第二纤维复材40平行于梁主体10轴向向第二连接件20(即图1中向右)运动，第二纤维复材40与梁主体10轴向呈角度α1(第二纤维复材40相对于梁主体10的运动轨迹如图11和图12中箭头1、2所示)；当第二纤维复材40顺利穿过第二连接件20左侧的第二凸台21之间的间隙时，绕丝头停止运动，待芯模继续旋转某一角度后，绕丝头带着第二纤维复材40反向(即图1中向左)从第二连接件20向第一连接件30平行于梁主体10轴向运动，使得第二纤维复材40恰好挂在第二连接件20的左侧的第二凸台21上并以与梁主体10轴向角度为α1(即第一勾绕角度)顺利穿过第一连接件30的第一凸台31之间的间隙(第二纤维复材40相对于梁主体10的运动轨迹如图11和图12中箭头3、4所示)；当第二纤维复材40顺利穿过第一凸台31之间的间隙时，绕丝头停止运动，待芯模继续旋转某一角度后，绕丝头带着第二纤维复材40反向(即图1中向右)从第一连接件30向第二连接件20平行于梁主体10轴向运动，且第二纤维复材40恰好挂在第一连接件30的第一凸台31上并顺利穿过第二连接件20的左侧的第二凸台21之间的间隙(第二纤维复材40相对于梁主体10的运动轨迹如图11中箭头5、6所示)；如此往复，直到所勾绕的第一复材40的量达到设计要求。
图1中右侧的第一连接件30和第二连接件20之间的第二纤维复材40可以与左侧的第一连接件30和第二连接件20之间的第二纤维复材40同时或者分别勾绕。
关于步骤S3，勾绕第三纤维复材50的过程与步骤S2中勾绕第二纤维复材40的过程类似，区别在于第三纤维复材50与梁主体10轴向呈角度α2(即第三勾绕角度)，角度α2大于角度α1。
另外，第三纤维复材50可以在勾绕完全部第二纤维复材40后进行，也可以分部分地勾绕第二纤维复材40，每勾绕完一部分第二纤维复材40后马上勾绕一部分第三纤维复材50来对该部分第二纤维复材40施加预应力。
本发明中，第二纤维复材40、第一纤维复材12和第三纤维复材50可以是各种适当的纤维增强复合材料。例如，纤维种类包括碳纤维、玻璃纤维以及芳纶纤维等，优选碳纤维。基体材料可以为树脂，包括环氧树脂、不饱和树脂以及酚醛树脂等，优选环氧树脂。各纤维复材的缠绕厚度等参数根据具体设计而定。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种臂架，其特征在于，所述臂架包括梁主体(10)和设置在所述梁主体(10)端部的第一连接件(30)，所述梁主体(10)包括承拉部，所述承拉部至少部分地由张紧的第一纤维复材(12)制成，所述第一连接件(30)包括止挡于所述梁主体(10)的端部以承受所述臂架所受压力的承压部。
2.根据权利要求1所述的臂架，其特征在于，所述梁主体(10)包括筒状的金属内衬(11)和所述第一纤维复材(12)，所述第一纤维复材(12)设置于所述金属内衬(11)外侧以作为所述承拉部，优选地，所述第一纤维复材(12)呈层状压紧于所述金属内衬(11)的外表面。
3.根据权利要求2所述的臂架，其特征在于，所述金属内衬(11)包括薄壁中空件和夹层结构(111)，所述薄壁中空件具有环状的中空部分，所述夹层结构(111)嵌入所述中空部分设置，优选地，所述夹层结构(111)为蜂窝状。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的臂架，其特征在于，所述第一连接件(30)包括管套和设置在所述管套内作为所述承压部的封板(32)，所述管套套设在所述梁主体(10)的端部并使得所述封板(32)从外侧压紧在所述梁主体(10)的端部。
5.根据权利要求4所述的臂架，其特征在于，所述第一连接件(30)为金属件，所述第一连接件(30)设置有绕所述第一连接件(30)的外周排布的多个第一凸台(31)，所述第一连接件(30)通过勾绕在所述第一凸台上固定的第二纤维复材(40)保持在所述梁主体(10)上。
6.根据权利要求5所述的臂架，其特征在于，所述臂架包括勾绕在所述第一凸台上固定并对所述第二纤维复材(40)施加预应力的第三纤维复材(50)。
7.根据权利要求6所述的臂架，其特征在于，所述第二纤维复材(40)和所述第三纤维复材(50)为纤维束形式，所述第三纤维复材(50)的勾绕密度大于所述第二纤维复材(40)的勾绕密度。
8.根据权利要求6所述的臂架，其特征在于，所述臂架包括设置在所述梁主体(10)中部的第二连接件(20)，所述第二连接件(20)包括第二凸台(21)，所述第二纤维复材(40)和第三纤维复材(50)均勾绕在相邻的所述第二凸台和所述第一凸台之间。
9.根据权利要求8所述的臂架，其特征在于，所述臂架包括分别设置在所述梁主体(10)两端的两个所述第一连接件(30)，所述第二连接件(20)的两端分别设置有用于分别对应于两个所述第一连接件(30)的两组所述第二凸台(21)。
10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括权利要求1-9中任意一项所述的臂架。
11.一种臂架的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、至少利用张紧的第一纤维复材(12)制成梁主体(10)的承拉部；
S2、在所述梁主体(10)的两端设置第一连接件(30)，以使所述第一连接件(30)在所述梁主体(10)的端部止挡并形成承受所述臂架所受压力的承压部。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：在筒状的金属内衬(11)外侧设置所述第一纤维复材(12)以形成所述承拉部。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一连接件(30)包括管套和设置在所述管套内作为所述承压部的封板(32)，步骤S2包括：将所述管套套设在梁主体(10)上并使得所述封板(32)从外侧压紧在所述梁主体(10)的端部。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一连接件(30)设置有绕所述第一连接件(30)的外周排布的多个第一凸台(31)，步骤S2包括：通过勾绕在所述第一凸台(31)上固定的第二纤维复材(40)将所述第一连接件(30)保持在所述梁主体(10)上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括S3：设置勾绕在所述第一凸台(31)上固定并对所述第二纤维复材(40)施加预应力的第三纤维复材(50)，优选地，所述第二纤维复材(40)和所述第三纤维复材(50)为纤维束形式，所述第三纤维复材(50)的勾绕密度大于所述第二纤维复材(40)的勾绕密度。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述臂架包括设置在所述梁主体(10)中部的第二连接件(20)，所述第二连接件(20)包括第二凸台(21)，步骤S2包括将所述第二纤维复材(40)勾绕在相邻的所述第二凸台(31)和所述第二凸台(21)之间，步骤S3包括将所述第三纤维复材(50)勾绕在相邻的所述第二凸台(31)和所述第一凸台(21)之间。
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