[發明專利]一種混凝土泵車臂架用復合材料臂節及其制作方法

有效

• 申請號: 201410189059.X
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103953195A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王建昌;張會杰;宋世偉;冷霜;尤潔;顏鴻斌;游少雄;許曉燕
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: E04G21/04
• 分類號: E04G21/04;B29C70/34
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

技術領域

本發明涉及一種混凝土泵車臂架用復合材料臂節及其制作方法，屬于混凝土泵車技術領域。

背景技術

混凝土泵車是一種用于輸送和澆注混凝土的專用機械，可以將混凝土沿管道連續輸送到澆注現場，逐步成為建筑施工中不可缺少的關鍵設備。目前市場常用泵車臂架一般由4臂節至6臂節依次首尾相連構成，混凝土泵車臂架由5臂節依次首尾相連構成的結構示意圖如圖5所示，工作時臂架部分伸展較大，在力學上屬懸臂梁結構，受力比較復雜。

混凝土泵車臂架用臂節包含臂節骨架、液壓機構、混凝土輸送管組件及軸套，其中臂節骨架是主要承載部件，液壓機構、混凝土輸送管組件及軸套分別安裝在骨架的側面。已有技術中一般采用鋼材作為臂節骨架，不足之處在于：(1)臂架自身結構重量大，增加了混凝土泵車底盤的負荷，混凝土泵車的有效承載能力低；(2)臂架自身結構重量大，對混凝土泵車臂架的抗振性能不利；(3)長期運行過程中，金屬疲勞性能低于復合材料。

由于復合材料較大的比強度、比剛度特性，是一種輕質高效的材料，國內外已有復合材料臂節技術的探索。CN201210232251.3、CN201010524256.4公開了中聯重科股份有限公司生產碳纖維復合材料混凝土泵車臂架生產方法，采用可伸縮氣囊中充氣，形成具有第一狀態的氣囊，在其外表面鋪放碳纖維預浸料，獲取第一過渡組件；將第一過渡組件放入箱型模具內部，向具有第一狀態的氣囊內部充氣，對碳纖維預浸料進行壓縮定型，獲取第二過渡組件；將第二過渡組件進行升溫固化，固化后冷卻脫模獲取碳纖維臂架。特點在于復合材料臂節骨架為中空管狀結構，內部行腔采用氣囊定型，結構尺寸的準確性不高。CN201010524104.4、CN201010524111.4公開了威海光威復合材料有限公司的碳纖維臂架生產方法，采用芯模，臂架為中空結構，制造碳纖維臂架的原材料鋪放在芯模外表面上，原材料外部用真空膜包覆，真空膜兩端密封在芯模的兩端，真空膜上設有抽氣孔，整個模具放入熱壓罐內，利用壓縮空氣加壓，用電加熱管進行加熱固化成型。特點在于復合材料臂節骨架為中空管狀結構，該成型技術由于脫模可操作性需要，要求結構簡，限制了臂架臂節某些方向結構尺寸可設計性。CN201010524111.4采用熱壓成形工藝，成型工藝復雜，生產工藝成本高。US20040843187公開了消防車臂節采用纖維纏繞臂節管的生產工藝，外層采用纖維纏繞工藝，內層采用耐磨氨基甲乙酯，每一臂節段由氨基甲乙酯管外面纏繞碳纖維，其特點在于復合材料臂節骨架為中空管狀結構。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的上述不足，提供一種混凝土泵車臂架用復合材料臂節及其制作方法，臂節具有輕質高效、可設計性強、其制作方法工藝簡單、成型精度高、使泵車結構緊湊和安全穩定等優點。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的。

本發明的一種混凝土泵車臂架用復合材料臂節，復合材料臂節包括骨架、混凝土輸送管路、連接螺栓、液壓機構和連接銷軸；骨架包括位于其一端的大端接頭、位于其中間部位的主體和位于其另一端的小端接頭；

混凝土輸送管路通過連接螺栓固定在骨架的主體的側面；液壓機構的一端活動連接在骨架的主體的底面上，液壓機構的另一端活動連接在連接銷軸的一端上，連接銷軸的中間部位活動連接在骨架的小端接頭的一個連接孔上，連接銷軸的另一端活動連接在下一節臂節的骨架的大端接頭的一個連接孔上；骨架的小端接頭的另一個連接孔與下一節臂節的骨架的大端接頭的另一個連接孔活動連接。

該接頭為復合材料夾層結構，包括復合材料蒙皮、芯材和金屬榫頭；金屬榫頭嵌入到芯材內且金屬榫頭的一個端面與芯材的端面齊平，復合材料蒙皮位于芯材和金屬榫頭外面；其中芯材起到定型作用，金屬榫頭和復合材料蒙皮是主要承載部件。

所述復合材料夾層結構芯材截面形式，如矩形截面、五邊形截面、三角形、梯形。

在上述混凝土泵車臂架用復合材料臂節中，所述復合材料夾層結構芯材凹槽的尺寸a、b可相同或不同，凹槽個數可單個或多個。

所述復合材料接頭可有多種橫截面形式，如矩形截面、五邊形截面、三角形、梯形。

所述接頭中金屬榫頭為鋼、鈦、鋁中的一種或其中任意兩種的合金。

所述芯材為泡沫芯材，可為PVC芯材、PMI芯材、聚氨酯芯材、三聚氰胺芯材、BALSA木的一種或任意兩種以上的組合。

所述復合材料蒙皮為樹脂基復合材料，其中纖維采用玻璃纖維或碳纖維的一種或組合；樹脂采用聚氨酯基樹脂、乙烯基酯基樹脂或環氧樹脂或以及上述樹脂的改進型。