CN212154169U - 臂架和作业设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种臂架和作业设备。臂架包括：芯模，芯模的至少一部分为泡沫铝芯模；外模，包覆于芯模的外部，外模为纤维材料模。一种作业设备包括：底盘；臂架系统，设于底盘上；其中，臂架系统包括多个臂架，相邻的两个臂架之间相互铰接。本实用新型通过将泡沫铝作为芯模的至少一部分，泡沫铝芯模在臂架的使用过程中还具备一定的吸震能力，能够避免臂架失稳。通过在芯模的外部包覆外模，可以进一步提高臂架的刚度和硬度，能够充分发挥臂架的强度、刚度和稳定性的作用。

Description

臂架和作业设备

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及臂架和作业设备。

背景技术

目前，作业设备，如泵车、消防车等，其复合材料臂架结构形式大多主要以金属阴模空芯结构以及泡沫内芯的阳模成型为主。其中，芯模通常采用塑料材料，芯模的外表面只包覆一层外模，导致整体臂架的刚性不足，强度不够。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题中的至少之一。

本实用新型的第一目的在于提供一种臂架。

本实用新型的第二目的在于提供一种作业设备。

为实现本实用新型的第一目的，本实用新型的实施例提供了一种臂架，包括：芯模，芯模的至少一部分为泡沫铝芯模；外模，包覆于芯模的外部，外模为纤维材料模。

在该技术方案中，泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征，首先能够满足臂架轻质的要求。泡沫铝制成芯模，利用泡沫铝芯材的高耐温性、高刚性、重量轻、易加工等优点，对碳纤维层成型起到了辅助作用，在降低生产成本、缩短生产周期的同时，提高了臂架的精度和失稳强度及破坏强度。

因此，泡沫铝芯模既能够满足质量轻的要求，且还能够满足一定的刚性要求。且泡沫铝芯模在臂架的使用过程中还具备一定的吸震能力，能够避免臂架失稳。通过在芯模的外部包覆外模，可以进一步提高臂架的刚度和硬度，能够充分发挥臂架的强度、刚度和稳定性的作用。

另外，本实用新型提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，外模包括：第一外模，包覆于芯模的外部；第二外模，包覆于第一外模的外表面。

在该技术方案中，通过将第一外模包覆于第二外模和芯模之间，使第一外模起到辅助支撑的作用，增强了臂架的整体刚度。

上述任一技术方案中，芯模包括：中部本体；第一连接部，设于中部本体长度方向的一端；第二连接部，设于中部本体长度方向的另一端；第一连接板，设于中部本体的一端的端面；第二连接板，设于中部本体的另一端的端面；其中，第一连接板和第二连接板均为金属板，中部本体通过第一连接板与第一连接部连接，中部本体通过第二连接板与第二连接部连接，以限定出芯模。

在该技术方案中，由于第一连接部和第二连接部在使用过程中需要承载更多的力，与中部本体分体单独制作出以后在拼接，能够提高臂架进行加工的灵活性。具体地，第一连接板和第二连接板均为金属板，以便于实现多种连接形式，例如可以是钢板，连接形式可以有焊接、铆接、粘接、紧固件连接等。第一连接板的形状与中部本体的横截面的形状相同，第一连接板覆盖住中部连接体的一端的端面，同样地，第二连接板覆盖住中部本体的另一端的端面，以使第一连接板和第二连接板能够分别充分与第一连接部和第二连接部连接。也就是，通过拼接的方式，例如可以通过焊接，使第一连接部通过第一连接板与中部本体连接，第二连接部通过第二连接板与中部本体连接，以拼接出芯模。金属材质的第一连接板和第二连接板能有利于焊接，以提高芯模整体的结构强度。

上述任一技术方案中，臂架还包括：第三外模；其中，第三外模设于芯模和第一外模之间，第三外模包覆于芯模的外表面，第一外模包覆于第三外模的外表面。

在该技术方案中，通过拼接而成的泡沫铝芯模，虽然能够提高泡沫铝芯模的制作效率，但是降低了整体强度，因此，在拼接出的泡沫铝芯模的外表面包覆一层第三外模，使第三外模作为包覆芯模的外模，能够起到对泡沫铝芯模进行进一步固定位置和加强结构强度的作用。

上述任一技术方案中，第二外模和第三外模均为碳纤维复合材料模。

在该技术方案中，第二外模和第三外模的材质为碳纤维复合材料。碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料，例如，碳纤维增强环氧树脂复合材料，由于其具有高强度、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数、热容量小、比重小、优秀的抗腐蚀与辐射性能等优点，从而在臂架中作为外模的应用较为广泛，在此不再赘述。

上述任一技术方案中，芯模包括：中部本体；第一连接部，设于中部本体长度方向的一端；第二连接部，设于中部本体长度方向的另一端；其中，第一连接部和第二连接部均为框架结构，且中部本体的一端与第一连接部连接，中部本体的另一端与第二连接部连接，以限定出芯模。

在该技术方案中，第一连接部和第二连接部均制成框架结构，既能够满足臂架质量轻的要求，又可以减少第三外模，也就是碳纤维复合材料模的缠绕厚度，减少了工作量，提高了芯模的制作效率。

上述任一技术方案中，中部本体为泡沫铝块，第一连接部和第二连接部均由铝合金板制成框架结构。

在该技术方案中，中部本体的材质为泡沫铝，由于泡沫铝具有泡沫结构，泡沫由于其多孔结构，孔洞和孔洞的接触成为连接的不稳定因素，所以在端部的第一连接部和中部本体之间，以及在第二连接部和中部本体之间，分别通过第一连接板和第二连接板用作焊接，外侧再整体包覆碳纤维复合材料，强度高。

上述任一技术方案中，第一外模为玻璃纤维复合材料模。

在该技术方案中，第一外模的材质为玻璃纤维复合材料。玻璃纤维复合材料指以玻璃纤维及其制品为增强材料和基体材料，通过一定的成型工艺复合而成的一种材料。玻璃纤维复合材料由于轻质、耐腐蚀、绝缘等特性，可起到防电位腐蚀以及辅助增强的效果。

上述任一技术方案中，臂架的横截面为矩形。

在该技术方案中，泡沫铝芯模的横截面为矩形，也就是，泡沫铝芯模制成块状，不仅方便制作，提高了芯模的成型效率，且使缠绕在芯模外表面的玻璃纤维复合材料模能够更好地成型、定位，同样地，缠绕在玻璃纤维复合材料模的外表面的碳纤维复合材料模也能够更好地成型，定位，以提高芯模整体结构的强度和牢固性。

为实现本实用新型的第二目的，本实用新型的实施例提供了一种作业设备，包括：底盘；臂架系统，设于底盘上；其中，臂架系统包括多个任一实施例中的臂架，相邻的两个臂架之间相互铰接。

在该技术方案中，作业设备包括本实用新型任一实施例的臂架，因此，其具有本实用新型任一实施例的臂架的全部有益效果，在此不再赘述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型中相关技术中的臂架结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的臂架的主视结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的臂架的侧视结构示意图；

图4为图3中的A-A向剖视结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的臂架的芯模的局部立体结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例的臂架的中部本体的横截面示意图；

图7为本实用新型另一个实施例的臂架的芯模的局部立体结构示意图。

其中，图1的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100＇：泡沫夹芯碳纤维臂架。

图2至图7中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100：臂架，102：第一连接板，104：第二连接板，110：芯模，112：中部本体，114：第一连接部，116：第二连接部，120：外模，122：第一外模，124：第二外模，126：第三外模。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在相关现有技术中，如图1所示，泡沫夹芯碳纤维臂架100＇采用聚甲基丙烯酰亚胺(Polymethacrylimide foam，简称PMI)泡沫芯层，以及外表面包覆的碳纤维增强树脂层蒙皮，其中，PMI是一种轻质高强度的泡沫塑料，使用碳纤维材料作为臂架的蒙皮，通过PMI泡沫芯材代替现有技术中的芯模或者气囊，利用PMI泡沫芯材的高耐温性、高压缩强度、重量轻、易加工等优点，对碳纤维层成型起到了辅助作用。但是，由于，PMI泡沫作为塑料结构，硬度以及刚性均不能满足臂架的使用要求；另外，由于泡沫塑料具有高反弹性，不利于臂架由于输送管混凝土而带来的震动，容易导致臂架失稳，稳定性不够高。

下面参照图2至图7描述本实用新型一些实施例的技术方案。

实施例1

如图4所示，本实施例提供了一种臂架100，包括：芯模110、芯模110的至少一部分为泡沫铝芯模；外模120，包覆于芯模110的外部，外模120为纤维材料模。第一外模122和第二外模124，其中，第一外模122包覆于芯模110的外部；第二外模124包覆于第一外模120第一外模122的外表面。

本实施例中，臂架100在使用过程中，需要满足质量轻的要求，且还需要满足一定的刚性要求。泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征，首先能够满足臂架100轻质的要求。泡沫铝的物理及力学性能参数可根据技术需求调整，可控性比PMI泡沫更高。泡沫铝制成芯模110，利用泡沫铝芯材的高耐温性、高刚性、重量轻、易加工等优点，对碳纤维层成型也起到了辅助支撑的作用，在降低生产成本、缩短生产周期的同时，由于芯模110的反弹性较低，从而提高了臂架100的精度和失稳强度及破坏强度。另外，在芯模110的外部包覆外模，可以进一步提高臂架100的刚度和硬度。通过将第一外模122包覆于第二外模124和芯模110之间，使第一外模122起到辅助支撑的作用，增强了臂架100的整体刚度，能够充分发挥臂架100的强度、刚度和稳定性的作用。

实施例2

如图4所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

臂架100还包括：第三外模126，其中，第三外模126设于芯模110和第一外模122之间，第三外模126包覆于芯模110的外表面，第一外模122包覆于第三外模126的外表面。

在本实施例中，通过拼接而成的泡沫铝材质的芯模110，虽然能够提高泡沫铝芯模的制作效率，但是降低了整体强度，因此，在拼接出的泡沫铝芯模110的外表面包覆一层第三外模126，使第三外模126作为包覆芯模的外模，能够起到对泡沫铝芯模110进行进一步固定位置和加强结构强度的作用。

实施例3

如图2、图3和图5所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

芯模110包括：中部本体112、第一连接板102、第二连接板104、第一连接部114和第二连接部116，第一连接板102设于中部本体112的一端的端面；第二连接板104设于中部本体112的另一端的端面；第一连接部114设于中部本体112长度方向的一端；第二连接部116设于中部本体112长度方向的另一端；其中，第一连接板102和第二连接板104均为金属板，中部本体112通过第一连接板102与第一连接部114连接，中部本体112通过第二连接板104与第二连接部116连接，以限定出芯模110。

本实施例中，由于第一连接部114和第二连接部116在使用过程中需要承载更多的力，与中部本体112分体单独制作出以后在拼接，能够提高臂架100进行加工的灵活性。具体地，第一连接板102和第二连接板104均为金属板，以便于实现多种连接形式，例如可以是钢板，连接形式可以有焊接、铆接、粘接、紧固件连接等。第一连接板102的形状与中部本体112的横截面的形状相同，第一连接板102覆盖住中部连接体112的一端的端面，同样地，第二连接板104覆盖住中部本体112的另一端的端面，以使第一连接板102和第二连接板104能够分别充分与第一连接部114和第二连接部116连接。也就是，通过拼接的方式，例如可以通过焊接，使第一连接部114通过第一连接板102与中部本体112连接，第二连接部116通过第二连接板104与中部本体112连接，以拼接出芯模100。金属材质的第一连接板102和第二连接板104能够有利于焊接，例如，可以采用激光焊，以提高芯模100整体的结构强度。

实施例4

如图5所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

芯模110还包括：第三外模126；其中，第三外模126包覆于芯模110的外表面。

本实施例是在实施例2的基础上，在拼接出的芯模110的外表面包覆一层外模，也就是，第三外模126作为包覆芯模110的外模，能够起到对芯模110进行进一步固定位置和加强结构强度的作用。

实施例5

如图4、图5和图6所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

第二外模124和第三外模126均为碳纤维复合材料模。

本实施例中，第二外模124和第三外模126的材质均为碳纤维复合材料。碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料，例如，碳纤维增强环氧树脂复合材料，由于其具有高强度(是钢铁的5倍)、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数(变形量小)、热容量小(节能)、比重小(钢的1/5)、优秀的抗腐蚀与辐射性能等优点，从而在臂架100中作为外模的应用较为广泛，在此不再赘述。

实施例6

如图5和图7所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

芯模110包括：中部本体112、第一连接部114和第二连接部116，第一连接部114设于中部本体112长度方向的一端；第二连接部116设于中部本体112长度方向的另一端；其中，第一连接部114和第二连接部116均为框架结构，且中部本体112的一端与第一连接部114连接，中部本体112的另一端与第二连接部116连接，以限定出芯模110。

本实施例中，第一连接部114和第二连接部116均制成框架结构，既能够满足臂架100质量轻的要求，又可以减少第三外模126，也就是碳纤维复合材料模的缠绕厚度，减少了工作量，提高了芯模110的制作效率。

实施例7

如图7所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

中部本体112为泡沫铝块，第一连接部114和第二连接部116均由铝合金板制成框架结构。

本实施例中，图7至示意出了框架结构的第一连接部114与中部本体112的连接，第二连接部116可参照图5所示。其中，中部本体112的材质为泡沫铝，由于泡沫铝具有泡沫结构，泡沫由于其多孔结构，孔洞和孔洞的接触成为连接的不稳定因素，所以在端部的第一连接部114和中部本体112之间，以及在第二连接部116和中部本体112之间，分别通过第一连接板102和第二连接板104用作焊接，外侧再整体包覆碳纤维复合材料，强度高。框架结构的铝合金材料制成的第一连接部114和第二连接部116，更有利于缠绕纤维复合材料。端部的第一连接部114和第二连接部116分别与中部本体112以激光焊进行连接，中间添加第一连接板102和第二连接板104，可以保证焊接质量。

实施例8

如图4所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

第一外模122为玻璃纤维复合材料模。

本实施例中，第一外模122的材质为玻璃纤维复合材料。玻璃纤维复合材料指以玻璃纤维及其制品为增强材料和基体材料，通过一定的成型工艺复合而成的一种材料。玻璃纤维复合材料由于轻质、耐腐蚀、绝缘等特性，可起到防电位腐蚀以及辅助增强的效果。

实施例9

如图4、图5和图6所示，本实施例提供了一种臂架100。除上述实施例的技术特征之外，本实施例还包括以下技术特征：

臂架100的横截面为矩形。

本实施例中，泡沫铝芯模的横截面为矩形，也就是，泡沫铝芯模制成块状，不仅方便制作，提高了芯模110的成型效率，且使缠绕在芯模110外表面的玻璃纤维复合材料模能够更好地成型、定位，同样地，缠绕在玻璃纤维复合材料模的外表面的碳纤维复合材料模也能够更好地成型，定位，以提高芯模110整体结构的强度和牢固性。

实施例10

本实施例提供了一种作业设备，可以是比如混凝土输送泵车、消防车、起重机、布料杆等，该作业设备包括：底盘和臂架系统，臂架系统设于底盘上；其中，臂架系统包括任一实施例中的的臂架100，相邻的两个臂架100之间相互铰接。

臂架系统由多节臂架100、连杆、油缸和连接件等部分组成，位于臂架系统的一端的臂架100与底盘连接。作业设备工作时，臂架系统在液压油缸的驱动下展开、伸出，例如，可以将臂架系统安装于混凝土泵车上，以进行混凝土输送。作业设备在行驶过程中，臂架系统需要折叠起来放置于车体，因此，在油缸的伸缩杆的作用下，使作业设备具有折叠式或伸缩式的臂架系统。

本实用新型中的臂架100刚度高，重量轻，易于维护，加工方便。使用本实用新型的臂架100，更有利于简化制造复合材料的臂架100的工装及工艺过程，缩短生产周期。本实用新型使用碳纤维材料作为臂架100的蒙皮，通过泡沫铝芯材代替现有技术中的芯模或者气囊，利用泡沫铝芯材的高耐温性、高刚性、重量轻、易加工等优点，对碳纤维层成型起到了辅助作用，在降低生产成本、缩短生产周期的同时，提高了臂架100的精度和失稳强度及破坏强度。通过臂架100的主体结构分为三层不同材料，最里面为泡沫铝作为芯层，最外层包覆有碳纤维增强树脂层蒙皮作为主承力部分，中间铺垫玻璃纤维复合材料作为防电位腐蚀材料以及辅助增强。

综上，本实用新型实施例的有益效果为：

1.通过将泡沫铝作为至少一部分芯模110的材质，泡沫铝芯模既能够满足质量轻的要求，还能够满足一定的刚性要求。且泡沫铝材质的芯模110在臂架100的使用过程中还具备一定的吸震能力，能够避免臂架100失稳。

2.泡沫铝材质的中部本体112通过在两端分别设置第一连接板102和第二连接板104，保证了分别与第一连接部114和第二连接部116的连接的结构强度和牢固性。

3.框架结构的第一连接部114和第二连接部116降低了碳纤维复合材料作为第二外模124的厚度。

4.泡沫铝材质的芯模110和碳纤维复合材料的第二外模124的整体复合结构比钢臂架结构重量大幅减轻，与PMI泡沫/纤维复合材料臂架结构重量相当。

5.提高第一外模122设置于芯模110和第二外模124之间，起到了对第二外模124辅助支撑的作用，提高了臂架100的刚度和硬度。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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

Claims (10)

1.一种臂架，其特征在于，包括：

芯模，所述芯模的至少一部分为泡沫铝芯模；

外模，包覆于所述芯模的外部，所述外模为纤维材料模。

2.根据权利要求1所述的臂架，其特征在于，所述外模包括：

第一外模，包覆于所述芯模的外部；

第二外模，包覆于所述第一外模的外表面。

3.根据权利要求2所述的臂架，其特征在于，所述芯模包括：

中部本体；

第一连接部，设于所述中部本体长度方向的一端；

第二连接部，设于所述中部本体长度方向的另一端；

第一连接板，设于所述中部本体和所述第一连接部之间，以将所述中部本体和所述第一连接部相互连接；

第二连接板，设于所述中部本体和所述第二连接部之间，以将所述中部本体和所述第二连接部相互连接；

其中，所述第一连接板和第二连接板为金属板。

4.根据权利要求3所述的臂架，其特征在于，还包括：

第三外模；

其中，所述第三外模设于所述芯模和所述第一外模之间，所述第三外模包覆于所述芯模的外表面，所述第一外模包覆于所述第三外模的外表面。

5.根据权利要求4所述的臂架，其特征在于，所述第二外模和所述第三外模为碳纤维复合材料模。

6.根据权利要求2所述的臂架，其特征在于，所述芯模包括：

中部本体；

第一连接部，设于所述中部本体长度方向的一端；

第二连接部，设于所述中部本体长度方向的另一端；

其中，所述第一连接部和所述第二连接部均为框架结构，且所述中部本体的一端与所述第一连接部连接，所述中部本体的另一端与所述第二连接部连接，以限定出所述芯模。

7.根据权利要求6所述的臂架，其特征在于，所述中部本体为泡沫铝块，所述第一连接部和所述第二连接部为铝合金板。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的臂架，其特征在于，所述第一外模为玻璃纤维复合材料模。

9.根据权利要求8所述的臂架，其特征在于，所述臂架的横截面为矩形。

10.一种作业设备，其特征在于，包括：

底盘；

臂架系统，设于所述底盘上；

其中，所述臂架系统包括多个如权利要求1至9中任一项所述的臂架，相邻的两个所述臂架之间相互铰接。

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