碳纤维液压油缸的研制技术

  液压油缸对于液压机械来说是非常重要的一个部件,在整个液压机械中扮演一个执行元件的角色,整个过程中液压油缸就是把液压能转换成机械能。随着经济持续健康快速发展,基础设施建设的工程机械需求量大幅度增长,而液压油缸是各种工程机械、煤矿机械、特种车辆和大型机械的专用部件。这对工程机械的臂展高度也提出了严格要求。但是现有技术中存在的全金属液压油缸的重量大,且强度、刚度、抗疲劳性能不理想的问题。全金属液压油缸逐渐不能满足使用的需求。

  轻量化高强度碳纤维复合材料液压油缸,包括金属封头、液压油缸活塞、由液 压油缸缸筒形成的金属内衬、固定件、金属套环和密封圈,金属内衬的内部两端均设有金属封头,液压油缸活塞穿过金属内衬的内部一端的金属封头,金属内衬外整体包裹有碳纤维复合材料形成的增强层,增强层外套有金属套环,所述固定件将金属套环、增强层、金属内衬、金属封头依次固定,金属封头的两端均设有油口,增强层以热固性树脂为基体、碳纤维为增强体,增强层中热固性树脂基体的质量含量为23-40%。

  该研制的液压油缸缸筒的长度为5.6m、壁厚为2mm、内径为0.6mm时,通过设计碳纤维增强层的厚度为34mm、长度为5.6m,并采用销钉或螺栓机械连接方式,可保证该种碳纤维复合材料液压油缸整体的刚度和强度要求。 该碳纤维复合材料液压油缸在保证液压油缸质量提高的同时,使液压油缸的生产制造也更加简便快捷,有利于提高碳纤维复合材料液压油缸的生产效率,便于批量化生产。

  轻量化高强度碳纤维复合材料液压油缸,在各种工况下,较现有全金属液压油缸,其强度、刚度、抗疲劳性能缸都有明显的提高,不仅使得制品安全性得到有效改善,而且减重效果也达到30%-65%,实现了机械泵车轻量化和整车成本降低的目标。

  此外,与缸筒部分增强的碳纤维复合材料液压油缸相比,该种新型结构的碳纤维复合材料液压油缸的薄壁金属内衬层可直接成型,无需再进行二次车薄加工;销钉或螺栓的使用避免了封头和缸筒的端部焊接;并且油口位于两端,便于缸筒整体增强。这些新型结构可以保证该种碳纤维复合材料液压油缸质量提高的同时,其生产制造也更加简便快捷,使其生产效率大大提高,便于批量化生产。从而对实现更快、更节 能、更环保的目标,以及推动工程机械行业的发展都具有重大意义。

 

  阅读延伸:《碳纤维复合材料在液压油缸上的应用