本發(fā)明屬于液壓缸技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及是一種復(fù)合碳纖維組合缸筒的液壓缸。

技術(shù)背景

由于傳統(tǒng)工程液壓機械設(shè)備中，主要是使用高強度合金鋼，而且設(shè)備體積往往偏大，導(dǎo)致設(shè)備重而大，而一些對重量與空間要求較高的場合，就難以滿足。目前，研制出的復(fù)合碳纖維材料，其比重不到鋼材1/4，抗拉強度在3500MPa以上，為一般鋼材的7~10倍，抗拉彈性模量為230~430GPa，同樣高于鋼材。由于碳纖維材料的優(yōu)越的力學(xué)性能，其應(yīng)用于工程液壓設(shè)備中，使得設(shè)備輕量化、高強度化成為可能。

目前在碳纖維液壓缸缸體的設(shè)計中，有金屬內(nèi)襯碳纖維缸筒和碳纖維增強層金屬缸筒，其中金屬內(nèi)襯碳纖維缸筒與缸蓋和缸底連接困難，主要是通過膠結(jié)結(jié)構(gòu)進行連接的，但這種膠結(jié)結(jié)構(gòu)的可靠性較低；碳纖維增強層金屬缸筒，因碳纖維在缸體結(jié)構(gòu)占比很小，而且缸體中起主要承載作用的還是金屬，難以實現(xiàn)液壓缸的高承載和輕量化的目標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種重量輕和承載能力強的復(fù)合碳纖維組合缸筒的液壓缸。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：缸體內(nèi)裝有活塞，活塞桿從前缸蓋伸出，前缸蓋和后缸蓋與外層缸筒的兩端的法蘭對應(yīng)連接；所述缸體是由外層缸筒和內(nèi)層缸筒構(gòu)成雙層缸筒結(jié)構(gòu)，外層缸筒和內(nèi)層缸筒通過過盈配合為一整體。

所述外層缸筒材質(zhì)為合金鋼；所述內(nèi)層缸筒是采用碳纖維干法纏繞，利用碳纖維B階預(yù)浸膠紗或碳纖維B階預(yù)浸膠帶，在繞臂式纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)并纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，制成缸筒坯體；再對缸筒坯體的內(nèi)表面進行粗化處理，噴涂金屬層，最后在金屬層表面鍍硬鉻處理，拋光至表面粗糙度達到Ra0.2~0.4，制得內(nèi)層缸筒。

所述固化的固化溫度≥100，固化程度90％以上。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

（1）本發(fā)明采用雙層缸筒結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層缸筒采用碳纖維成型工藝而制成，其比重不到鋼材1/4，使得缸體整體重量可減少50%以上，解決了一些工程機械輕量化的問題；其抗拉強度在3500MPa以上，為一般鋼材的7~10倍，抗拉彈性模量為230~430GPa，同樣高于鋼材，能很好地解決缸筒在高壓或超高壓工作狀態(tài)時，內(nèi)層缸筒所受剪切應(yīng)力過高并超過一般金屬材料屈服強度而損壞缸筒的問題；碳纖維材質(zhì)的良好的耐腐蝕性能，使其適合在惡劣的工作環(huán)境中，尤其是適合于液壓傳動、液壓控制設(shè)備中。因而內(nèi)層缸筒在重量、強度、剛度、抗疲勞性等方面均比現(xiàn)有金屬缸筒顯著提高，在工程設(shè)備領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

（2）本發(fā)明的外層缸筒材質(zhì)為合金鋼，能使前缸蓋和后缸蓋與外層缸筒兩端的法蘭實現(xiàn)可靠連接。有效避免了現(xiàn)有的膠結(jié)結(jié)構(gòu)所帶來的系列問題，所述膠結(jié)結(jié)構(gòu)是通過膠粘劑把缸蓋和缸底與缸筒膠結(jié)在一體的結(jié)構(gòu)，這種膠結(jié)結(jié)構(gòu)一方面在高溫高壓工作狀態(tài)下，其連接的可靠性較低；另一方面由于是膠結(jié)結(jié)構(gòu)使這種液壓缸維修維護不便或者是不可維修。即本發(fā)明解決了由于碳纖維材料加工性能差而不能通過一般的機械連接方式（法蘭連接、螺紋連接）與金屬實現(xiàn)可靠連接的問題。

因此，本發(fā)明具有重量輕和承載能力強的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。

實施例1

一種復(fù)合碳纖維組合缸筒的液壓缸。如圖1所示，所述液壓缸的缸體內(nèi)裝有活塞6，活塞桿7從前缸蓋1伸出，前缸蓋1和后缸蓋7與外層缸筒2的兩端的法蘭對應(yīng)連接；所述缸體是由外層缸筒2和內(nèi)層缸筒3構(gòu)成雙層缸筒結(jié)構(gòu)，外層缸筒2和內(nèi)層缸筒3通過過盈配合為一整體。

所述外層缸筒2材質(zhì)為合金鋼；所述內(nèi)層缸筒3是采用碳纖維干法纏繞，利用碳纖維B階預(yù)浸膠紗或碳纖維B階預(yù)浸膠帶，在繞臂式纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)并纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，制成缸筒坯體；再對缸筒坯體的內(nèi)表面進行粗化處理，噴涂金屬層4，最后在金屬層4表面鍍硬鉻處理，拋光至表面粗糙度達到Ra0.2~0.4，制得內(nèi)層缸筒3。

所述固化的固化溫度≥100，固化程度90％以上。

本具體實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1本具體實施方式采用雙層缸筒結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層缸筒3采用碳纖維成型工藝而制成，其比重不到鋼材1/4，使得缸體整體重量可減少50%以上，解決了一些工程機械輕量化的問題；其抗拉強度在3500MPa以上，為一般鋼材的7~10倍，抗拉彈性模量為230~430GPa，同樣高于鋼材，能很好地解決缸筒在高壓或超高壓工作狀態(tài)時，內(nèi)層缸筒3所受剪切應(yīng)力過高并超過一般金屬材料屈服強度而損壞缸筒的問題；碳纖維材質(zhì)的良好的耐腐蝕性能，使其適合在惡劣的工作環(huán)境中，尤其是適合于液壓傳動、液壓控制設(shè)備中。因而內(nèi)層缸筒3在重量、強度、剛度、抗疲勞性等方面均比現(xiàn)有金屬缸筒顯著提高，在工程設(shè)備領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

2本具體實施方式的外層缸筒2材質(zhì)為合金鋼，能使前缸蓋1和后缸蓋7與外層缸筒2兩端的法蘭實現(xiàn)可靠連接。有效避免了現(xiàn)有的膠結(jié)結(jié)構(gòu)所帶來的系列問題，所述膠結(jié)結(jié)構(gòu)是通過膠粘劑把缸蓋和缸底與缸筒膠結(jié)在一體的結(jié)構(gòu)，這種膠結(jié)結(jié)構(gòu)一方面在高溫高壓工作狀態(tài)下，其連接的可靠性較低；另一方面由于是膠結(jié)結(jié)構(gòu)使這種液壓缸維修維護不便或者是不可維修。即本具體實施方式解決了由于碳纖維材料加工性能差而不能通過一般的機械連接方式如法蘭連接或螺紋連接與金屬實現(xiàn)可靠連接的問題。

因此，本具體實施方式具有重量輕和承載能力強的特點。