活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸的制作方法
【專利摘要】活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，屬于液壓油缸技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種缸筒內(nèi)孔精度、形位公差及光潔度符合設(shè)計(jì)要求并且在高壓狀態(tài)工作穩(wěn)定的碳纖維油缸，所采用的技術(shù)方案：缸筒由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成，并且在缸蓋的兩端均設(shè)有復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成的螺紋，所述缸底、缸蓋與缸筒的連接端也開(kāi)有螺紋；活塞桿組件的活塞桿為空心管，在活塞桿靠近缸底的一端設(shè)有讓活塞桿收回的油缸反腔進(jìn)油口，在活塞桿靠近缸蓋的一端設(shè)有讓活塞桿伸出的油缸正腔進(jìn)油口；本發(fā)明應(yīng)用于碳纖維液壓油缸。
【專利說(shuō)明】
活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，屬于液壓油缸技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輕量化設(shè)計(jì)是液壓油缸的一個(gè)發(fā)展方向，復(fù)合碳纖維油缸最根本的優(yōu)勢(shì)是極大地減輕了部件的重量，并增強(qiáng)了它的負(fù)載性能。原有技術(shù)是無(wú)內(nèi)襯的碳纖維缸筒，在復(fù)合碳纖維纏繞的過(guò)程中，缸筒內(nèi)孔變形量的控制及纏繞后內(nèi)孔尺寸精度和粗糙度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)不能承受高壓；當(dāng)碳纖維缸筒內(nèi)孔增加金屬內(nèi)襯后，油缸處于高壓狀態(tài)時(shí)，金屬內(nèi)襯與非金屬碳纖維缸筒的膨脹系數(shù)不一致，容易導(dǎo)致金屬內(nèi)襯與碳纖維缸筒剝離，所以制造滿足設(shè)計(jì)要求和高壓使用的復(fù)合碳纖維缸筒是一個(gè)難題。
[0003]復(fù)合碳纖維優(yōu)點(diǎn)是重量輕、非磁性、不腐蝕和不擴(kuò)展性，復(fù)合碳纖維缺點(diǎn)是無(wú)焊接性、連接強(qiáng)度弱，如何規(guī)避油口纏繞、連接部位的焊接成為碳纖維油缸設(shè)計(jì)的另一個(gè)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種缸筒內(nèi)孔精度、形位公差及光潔度符合設(shè)計(jì)要求并且在高壓狀態(tài)工作穩(wěn)定的碳纖維油缸。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，包括缸底、活塞、活塞桿組件、無(wú)金屬內(nèi)襯的缸筒和缸蓋，所述缸底與缸筒連接處設(shè)置有缸底靜密封，所述缸蓋由外向里依次設(shè)置有防塵圈、導(dǎo)向帶、缸蓋靜密封并且防塵圈、導(dǎo)向帶設(shè)置在活塞桿組件與缸蓋之間、缸蓋靜密封設(shè)置在缸蓋與缸筒之間，在所述活塞桿組件與缸蓋之間還設(shè)置有活塞桿密封圈，所述活塞設(shè)置有活塞密封圈；
所述缸筒由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成，并且在缸蓋的兩端均設(shè)有復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成的螺紋，所述缸底、缸蓋與缸筒的連接端也開(kāi)有螺紋；
所述活塞桿組件的活塞桿為空心管，在活塞桿靠近缸底的一端設(shè)有讓活塞桿收回的油缸反腔進(jìn)油口，在活塞桿靠近缸蓋的一端設(shè)有讓活塞桿伸出的油缸正腔進(jìn)油口；
所述缸蓋、活塞、缸底制作材料均為鋁材，所述活塞桿組件的活塞桿制作材料為合金結(jié)構(gòu)鋼。
[0006]所述缸筒在模具上完成復(fù)合碳纖維及納米材料的纏繞。
[0007]所述缸筒由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞后再機(jī)加制成。
[0008]所述缸筒由復(fù)合碳纖維及納米材料以多種角度交叉纏繞而成，并且纏繞角度為5°
?90。。
[0009]所述缸筒兩端的螺紋處設(shè)有10°?25°的過(guò)渡倒角。
[0010]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。
[0011]—、本發(fā)明采用無(wú)金屬內(nèi)襯的復(fù)合碳纖維缸筒使得油缸減重效果明顯，能夠達(dá)到45%_70%，并且缸筒采用復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成，增加了缸筒的致密度，使得缸筒強(qiáng)度更高、缸筒更加耐磨、防滲漏，同時(shí)本發(fā)明無(wú)金屬內(nèi)襯的缸筒也不會(huì)出現(xiàn)加金屬內(nèi)襯的缸筒在受到高壓后金屬與非金屬膨脹系數(shù)不一致、變形不一致的問(wèn)題，通過(guò)在缸筒兩端纏繞螺紋，使得缸筒與缸底、缸蓋螺紋連接后的強(qiáng)度高，解決了復(fù)合碳纖維連接強(qiáng)度弱、無(wú)焊接性的缺點(diǎn)；
為解決缸筒纏繞油口以及連接部位的設(shè)計(jì)難度問(wèn)題，規(guī)避在復(fù)合碳纖維缸筒上做油口，本發(fā)明將正反腔油口均設(shè)置在空心活塞桿上，也就是通過(guò)在活塞桿上分別設(shè)置將油液送入油缸正腔的油缸正腔進(jìn)油口、將油液送入油缸反腔的油缸反腔進(jìn)油口，使得活塞桿能夠向油缸供油，實(shí)現(xiàn)活塞桿伸出、收回的雙向運(yùn)動(dòng)，由此解決了缸筒纏繞油口以及連接部位的設(shè)計(jì)難題。
[0012]二、本發(fā)明的缸筒在專用模具上完成纏繞工作，由于模具的精度、形位公差以及光潔度有保證，因此纏繞脫模后的缸筒內(nèi)孔精度、形位公差以及光潔度也都可以滿足設(shè)計(jì)要求，工作過(guò)程中密封性好，無(wú)滲漏現(xiàn)象。
[0013]三、本發(fā)明的缸筒以及缸筒螺紋采用復(fù)合碳纖維、納米材料纏繞時(shí)，采用不同角度交叉纏繞以保證能承受不同方向力的設(shè)計(jì)要求，工作過(guò)程中密封性好，無(wú)滲漏現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的不意圖。
[0015]圖中，I為缸底，2為缸底靜密封，3為活塞密封圈，4為活塞，5為缸筒，6為活塞桿組件，7為缸蓋靜密封，8為導(dǎo)向帶，9為活塞桿密封圈，10為防塵圈，11為缸蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一
如圖1所示，活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，包括缸底1、活塞4、活塞桿組件6、無(wú)金屬內(nèi)襯的缸筒5和缸蓋11，所述缸底I與缸筒5連接處設(shè)置有缸底靜密封2，所述缸蓋11由外向里依次設(shè)置有防塵圈10、導(dǎo)向帶8、缸蓋靜密封7并且防塵圈10、導(dǎo)向帶8設(shè)置在活塞桿組件6與缸蓋11之間、缸蓋靜密封7設(shè)置在缸蓋11與缸筒5之間，在所述活塞桿組件6與缸蓋11之間還設(shè)置有活塞桿密封圈9，所述活塞4設(shè)置有活塞密封圈3;
所述缸筒5由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成，并且在缸蓋5的兩端均設(shè)有復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成的螺紋，所述缸底1、缸蓋11與缸筒5的連接端也開(kāi)有螺紋；
所述活塞桿組件6的活塞桿為空心管，在活塞桿靠近缸底I的一端設(shè)有讓活塞桿收回的油缸反腔進(jìn)油口，在活塞桿靠近缸蓋11的一端設(shè)有讓活塞桿伸出的油缸正腔進(jìn)油口；
所述缸蓋11、活塞4、缸底I制作材料均為鋁材，所述活塞桿組件6的活塞桿制作材料為合金結(jié)構(gòu)鋼。
[0017]所述缸筒5由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞后再機(jī)加制成。
[0018]所述缸筒5由復(fù)合碳纖維及納米材料以多種角度交叉纏繞而成，并且纏繞角度為
5。?90° ο
[0019]所述缸筒5兩端的螺紋處設(shè)有10°?25°的過(guò)渡倒角。
[0020]實(shí)施例二
如圖1所示，活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，包括缸底1、活塞4、活塞桿組件6、無(wú)金屬內(nèi)襯的缸筒5和缸蓋11，所述缸底I與缸筒5連接處設(shè)置有缸底靜密封2，所述缸蓋11由外向里依次設(shè)置有防塵圈10、導(dǎo)向帶8、缸蓋靜密封7并且防塵圈10、導(dǎo)向帶8設(shè)置在活塞桿組件6與缸蓋11之間、缸蓋靜密封7設(shè)置在缸蓋11與缸筒5之間，在所述活塞桿組件6與缸蓋11之間還設(shè)置有活塞桿密封圈9，所述活塞4設(shè)置有活塞密封圈3;
所述缸筒5由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成，并且在缸蓋5的兩端均設(shè)有復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成的螺紋，所述缸底1、缸蓋11與缸筒5的連接端也開(kāi)有螺紋；
所述活塞桿組件6的活塞桿為空心管，在活塞桿靠近缸底I的一端設(shè)有讓活塞桿收回的油缸反腔進(jìn)油口，在活塞桿靠近缸蓋11的一端設(shè)有讓活塞桿伸出的油缸正腔進(jìn)油口；
所述缸蓋11、活塞4、缸底I制作材料均為鋁材，所述活塞桿組件6的活塞桿制作材料為合金結(jié)構(gòu)鋼。
[0021 ]所述缸筒5在模具上完成復(fù)合碳纖維及納米材料的纏繞。
[0022]所述缸筒5由復(fù)合碳纖維及納米材料以多種角度交叉纏繞而成，并且纏繞角度為
5。?90° ο
[0023]所述缸筒5兩端的螺紋處設(shè)有10°?25°的過(guò)渡倒角。
[0024]本發(fā)明的缸筒5既可以采用先纏繞后再機(jī)加的制作方式，也可以采用在模具上完成纏繞再脫模的制作方式。
[0025]本發(fā)明的缸筒5采用纏繞后再機(jī)加的制作方式時(shí)，其裝配步驟如下:
一、將活塞桿組件6裝配為一體；
二、將缸蓋11套在活塞桿上，將活塞4與活塞桿組件6螺紋連接；
三、將缸底I與缸筒5螺紋連接；
四、將連接好的各部件裝入缸筒5內(nèi)腔，將缸蓋11擰緊在缸筒5上；
五、試驗(yàn)活塞桿的伸出、收回是否靈活、可靠，有無(wú)內(nèi)外泄漏現(xiàn)象。
[0026]本發(fā)明的缸筒5采用模具纏繞的制作方式時(shí)，其裝配步驟如下:
一、根據(jù)缸筒5的內(nèi)徑尺寸制作專用模具；
二、在專用模具上進(jìn)行纏繞缸筒5，直到符合要求后脫模；
三、對(duì)脫模的缸筒5進(jìn)行局部打磨處理；
四、將活塞桿組件6裝配為一體；
五、將缸蓋11套在活塞桿上，將活塞4與活塞桿組件6螺紋連接；
六、將缸底I與缸筒5螺紋連接；
七、將連接好的各部件裝入缸筒5內(nèi)腔，將缸蓋11擰緊在缸筒5上；
八、試驗(yàn)活塞桿的伸出、收回是否靈活、可靠，有無(wú)內(nèi)外泄漏現(xiàn)象。
[0027]所述缸筒5制作完成后光潔度應(yīng)達(dá)到0.2-0.4，這樣在缸筒5內(nèi)壁形成油膜，無(wú)外滲漏現(xiàn)象；同時(shí)缸筒5能夠承受25MPa的工作壓力、31.5MPa的試驗(yàn)壓力，缸筒5強(qiáng)度高。
[0028]本發(fā)明工作時(shí)，油通過(guò)活塞桿組件6的活塞桿正腔進(jìn)油口進(jìn)入油缸正腔，推動(dòng)活塞4運(yùn)動(dòng)，活塞桿伸出；當(dāng)油通過(guò)活塞桿的反腔進(jìn)油口進(jìn)入油缸反腔時(shí)，活塞桿收回。整個(gè)伸出、收回過(guò)程靈活、平穩(wěn)，缸筒5的螺紋強(qiáng)度穩(wěn)定可靠。
[0029]本發(fā)明的設(shè)計(jì)涉及航空、航天、工程機(jī)械的各個(gè)領(lǐng)域，可應(yīng)用在工業(yè)行業(yè)、機(jī)械設(shè)備、娛樂(lè)行業(yè)、試驗(yàn)設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。
[0030]上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的解釋而非限制，在不脫離本發(fā)明原理前提下所作的變形也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，其特征在于:包括缸底(I)、活塞(4)、活塞桿組件(6 )、無(wú)金屬內(nèi)襯的缸筒(5 )和缸蓋(11)，所述缸底(I)與缸筒(5 )連接處設(shè)置有缸底靜密封(2)，所述缸蓋(11)由外向里依次設(shè)置有防塵圈(10)、導(dǎo)向帶(8)、缸蓋靜密封(7)并且防塵圈(10)、導(dǎo)向帶(8)設(shè)置在活塞桿組件(6)與缸蓋(11)之間、缸蓋靜密封(7)設(shè)置在缸蓋(11)與缸筒(5)之間，在所述活塞桿組件(6)與缸蓋(11)之間還設(shè)置有活塞桿密封圈(9)，所述活塞(4)設(shè)置有活塞密封圈(3); 所述缸筒(5)由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成，并且在缸蓋(5)的兩端均設(shè)有復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞而成的螺紋，所述缸底(I)、缸蓋(11)與缸筒(5)的連接端也開(kāi)有螺紋； 所述活塞桿組件(6)的活塞桿為空心管，在活塞桿靠近缸底(I)的一端設(shè)有讓活塞桿收回的油缸反腔進(jìn)油口，在活塞桿靠近缸蓋(11)的一端設(shè)有讓活塞桿伸出的油缸正腔進(jìn)油P; 所述缸蓋(11)、活塞(4)、缸底(I)制作材料均為鋁材，所述活塞桿組件(6)的活塞桿制作材料為合金結(jié)構(gòu)鋼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，其特征在于:所述缸筒(5)在模具上完成復(fù)合碳纖維及納米材料的纏繞。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，其特征在于:所述缸筒(5)由復(fù)合碳纖維及納米材料纏繞后再機(jī)加制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，其特征在于:所述缸筒(5)由復(fù)合碳纖維及納米材料以多種角度交叉纏繞而成，并且纏繞角度為5°?90°。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的活塞桿內(nèi)孔通油的復(fù)合碳纖維油缸，其特征在于:所述缸筒(5)兩端的螺紋處設(shè)有10°?25°的過(guò)渡倒角。
【文檔編號(hào)】F16J1/00GK106015158SQ201610511327
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】張?jiān)录t, 張艷云, 韋中山, 閆長(zhǎng)林, 于杰, 劉喜東, 段鑫, 馬雷鵬, 韓曉, 張麗娜
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)治清華機(jī)械廠, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院