[實用新型]一種縮套型碳纖維高壓液壓缸

有效

• 申請號: 201720252507.5
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN206668656U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 劉永秀;汪志南;傅連東;湛從昌
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本實用新型涉及一種液壓缸，特別是一種縮套型碳纖維高壓液壓缸。

背景技術

由于傳統高壓工程液壓機械設備中，主要是使用高強度合金鋼，而且設備體積往往偏大，導致設備重而大，而一些對重量與空間要求較高的場合，就難以滿足。目前，研制出的碳纖維復合材料，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越的力學性能，其應用于工程液壓設備中，使得設備輕量化、高強度化成為可能。在重大工程設備中，減重意味著降低能耗，降低制造技術要求和成本，降低勞動成本，提高設備經濟性。同時在航空航天，軍事等領域，高強度、重量輕的設備組件更是有無可估量的應用前景。

然而，就目前的技術而言，還無法制造出全碳纖維材質的液壓缸，尤其是碳纖維與金屬的連接問題。如何獲得輕量化、高強度化液壓設備，從而達到降低能耗、降低勞動成本及制造成本的目的，是有待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：由于傳統的高壓液壓中金屬液壓缸，往往重量和體積很大，而且其在實際應用中剛度、強度方面不是很理想。引入碳纖維材料，應用其優越的力學性能：比重小、強度超高、剛度好等，可以實現重量輕—承載能力強的要求，以滿足高壓液壓領域的發展要求。同時提出一種縮套型雙層缸筒結構，實現使用法蘭結構把缸蓋和缸底與外層缸筒的連接，解決由于碳纖維材料加工性能差，與金屬材質連接困難的問題。

本實用新型采用的技術方案是：一種縮套型碳纖維高壓液壓缸，包括缸蓋、缸體、缸底、活塞桿、活塞，所述缸體包括金屬外層缸筒和碳纖維內層缸筒，所述外層缸筒和內層缸筒之間過盈配合，所述內層缸筒的內壁設有防磨層，所述防磨層為金屬涂層，所述缸蓋和缸底與外層缸筒法蘭結構連接，所述活塞桿的頂端設有耳環，活塞桿的末端設有活塞，活塞兩側分別裝有一個緩沖套，所述活塞桿最底端設有鎖緊套。

進一步的，所述缸蓋與活塞桿的接觸面上沿軸向設有四道溝槽，溝槽內依次放置防塵圈、第一耐磨環、第一OD組合密封、第二耐磨環，它們分別與活塞桿接觸，起密封作用。

進一步的，所述缸蓋與內層缸筒的接觸面上設有密封槽，所述密封槽內并列裝有O型圈和擋圈，它們與內層缸筒內壁的金屬涂層接觸，起密封作用。

進一步的，所述活塞與內層缸筒的接觸面上沿軸向設有三道活塞溝槽，活塞溝槽內依次放置第三耐磨環、第二OD組合密封、第四耐磨環，它們分別與缸筒內壁的金屬涂層接觸，起密封作用。

進一步的，所述缸蓋和缸底與外層缸筒的法蘭結構通過內六角緊固螺釘固定連接。

進一步的，所述缸蓋與缸底上設置有油口。

進一步的，所述外層缸筒和活塞的材質為45#鋼，所述缸蓋和缸底的材質為 40Cr。

本實用新型與現有技術相比具有如下的優點：

(1)通過設計成雙層缸筒結構，由于內層缸體采用碳纖維材料加工而成，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。內層缸筒整體重量輕，可減50％以上，解決了一些工程機械輕量化的問題。其超高的抗拉強度一般金屬材料的7～10倍，能很好解決缸筒在高壓或超高壓工作狀態時，使內層缸筒所受剪切應力過高而超過一般金屬材料屈服強度，從而損壞缸筒的問題。碳纖維材質的良好的耐腐蝕性能，使得其適合在惡劣的工作環境中，尤其是液壓傳動、液壓控制設備中。因而在重量、強度、剛度、抗疲勞性均比現有金屬缸筒優越很多，其在高壓應用領域的前景好。

(2)通過設計成雙層缸筒結構，尤其是外層為金屬缸筒，通過法蘭使缸蓋和缸底與缸體的外層缸筒實現可靠連接。有效避免了，現有通過膠粘劑把缸蓋和缸底與缸筒膠結在一體的膠結結構，這種膠結結構，一方面在高溫高壓工作狀態下，其連接的可靠性有待考察；另一方面由于是膠結結構使這種液壓缸維修維護不便或者是不可維修。解決了由于碳纖維材料加工性能極差，不能通過一般的機械連接方式(法蘭連接、螺紋連接)等與金屬實現可靠連接的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的縮套型碳纖維高壓液壓缸的結構示意圖。

圖中：1耳環、2缸蓋、3外層缸筒、4內層缸筒、5金屬涂層、6缸底、7 活塞桿、8活塞、9緩沖套、10鎖緊套、11內六角緊固螺釘、12防塵圈、13第一耐磨環、14第一OD組合密封、15O型圈、16擋圈、17油口、18第二耐磨環、19第三耐磨環、20第二OD組合密封、21第四耐磨環。

具體實施方式