[實用新型]一種縮套型碳纖維高壓液壓缸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720252507.5
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN206668656U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉永秀;汪志南;傅連東;湛從昌
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術(shù)領(lǐng)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(shù)

由于傳統(tǒng)高壓工程液壓機械設(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，研制出的碳纖維復(fù)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(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。在重大工程設(shè)備中，減重意味著降低能耗，降低制造技術(shù)要求和成本，降低勞動成本，提高設(shè)備經(jīng)濟性。同時在航空航天，軍事等領(lǐng)域，高強度、重量輕的設(shè)備組件更是有無可估量的應(yīng)用前景。

然而，就目前的技術(shù)而言，還無法制造出全碳纖維材質(zhì)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(shè)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(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：由于傳統(tǒng)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(yīng)用中剛度、強度方面不是很理想。引入碳纖維材料，應(yīng)用其優(yōu)越的力學(xué)性能：比重小、強度超高、剛度好等，可以實現(xiàn)重量輕—承載能力強的要求，以滿足高壓液壓領(lǐng)域的發(fā)展要求。同時提出一種縮套型雙層缸筒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)使用法蘭結(jié)構(gòu)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(zhì)連接困難的問題。

本實用新型采用的技術(shù)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(nèi)層缸筒，所述外層缸筒和內(nèi)層缸筒之間過盈配合，所述內(nèi)層缸筒的內(nèi)壁設(shè)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(jié)構(gòu)連接，所述活塞桿的頂端設(shè)有耳環(huán)，活塞桿的末端設(shè)有活塞，活塞兩側(cè)分別裝有一個緩沖套，所述活塞桿最底端設(shè)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(shè)有四道溝槽，溝槽內(nèi)依次放置防塵圈、第一耐磨環(huán)、第一OD組合密封、第二耐磨環(huán)，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(nèi)層缸筒的接觸面上設(shè)有密封槽，所述密封槽內(nèi)并列裝有O型圈和擋圈，它們與內(nèi)層缸筒內(nèi)壁的金屬涂層接觸，起密封作用。

進一步的，所述活塞與內(nèi)層缸筒的接觸面上沿軸向設(shè)有三道活塞溝槽，活塞溝槽內(nèi)依次放置第三耐磨環(huán)、第二OD組合密封、第四耐磨環(huán)，它們分別與缸筒內(nèi)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(jié)構(gòu)通過內(nèi)六角緊固螺釘固定連接。

進一步的，所述缸蓋與缸底上設(shè)置有油口。

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

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點：

(1)通過設(shè)計成雙層缸筒結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)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(nèi)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(tài)時，使內(nèi)層缸筒所受剪切應(yīng)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(zhì)的良好的耐腐蝕性能，使得其適合在惡劣的工作環(huán)境中，尤其是液壓傳動、液壓控制設(shè)備中。因而在重量、強度、剛度、抗疲勞性均比現(xiàn)有金屬缸筒優(yōu)越很多，其在高壓應(yīng)用領(lǐng)域的前景好。

(2)通過設(shè)計成雙層缸筒結(jié)構(gòu)，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(xiàn)可靠連接。有效避免了，現(xiàn)有通過膠粘劑把缸蓋和缸底與缸筒膠結(jié)在一體的膠結(jié)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，其連接的可靠性有待考察；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。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(xiàn)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(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1耳環(huán)、2缸蓋、3外層缸筒、4內(nèi)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(nèi)六角緊固螺釘、12防塵圈、13第一耐磨環(huán)、14第一OD組合密封、15O型圈、16擋圈、17油口、18第二耐磨環(huán)、19第三耐磨環(huán)、20第二OD組合密封、21第四耐磨環(huán)。

具體實施方式