[發明專利]一種碳纖維復合材料泵車臂架及其制備方法

在審

• 申請號: 202111243201.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113685034A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 尹雙雙;王亞朋;牛芳旭;岳斌;徐林;劉紅影;劉輝;李義全
• 申請（專利權）人: 北京玻鋼院復合材料有限公司
• 主分類號: E04G21/04
• 分類號: E04G21/04;B29C70/34;B29C70/22;B29C70/70
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 王鴻遠

本發明涉及泵車臂架技術領域，公開了一種碳纖維復合材料泵車臂架及其制備方法，包括；碳纖維懸臂筒、懸臂大端連接件和懸臂小端連接件；所述碳纖維懸臂筒的外形為魚腹梁結構；所述懸臂筒的一端為大端，另一端為小端；垂直于所述碳纖維懸臂筒的臂長方向，所述碳纖維懸臂筒的截面外形尺寸從所述大端連續漸縮至所述小端；所述懸臂大端連接件與所述大端固定連接；所述懸臂小端連接件與所述小端固定連接；所述方法包括：制備碳纖維懸臂筒及懸臂大端連接件和懸臂小端連接件；并采用內加壓一體成型方式進行碳纖維固化成型；本發明解決現有混凝土泵車臂架自重大、低疲勞壽命及易腐蝕的技術問題。

技術領域

本發明涉及泵車臂架技術領域，尤其涉及一種碳纖維復合材料泵車臂架及其制備方法。

背景技術

隨著工程機械的不斷發展以及高層建筑的迫切需求，越來越多的混凝土輸送工作需要采用混凝土泵車完成，激勵其朝向輕量化、超長化的方向發展。傳統混凝土泵車臂架采用高強度的鋼板拼焊而成，高強鋼板自重大、低疲勞壽命、易腐蝕，不利于長臂架泵車的開發。臂架越長，重力載荷引起的失穩破壞風險越高，泵車所需要的底盤質量越重，相應的工程占地面積也隨之擴大。應用輕質高強、耐腐蝕抗疲勞、易成型可設計的復合材料制備泵車臂架可有效降低泵車的重心位置，降低泵車的重量要求與燃油消耗，同時提高績效比。為充分發揮復合材料的承載潛力，基于復合材料力學理論可根據臂架不同位置的受力狀態進行相應的結構設計，滿足泵車臂架輕量化、超長化的設計要求。復合材料通常具有質輕、強度高、耐腐蝕、抗疲勞、易成型的技術優點，但未曾在泵車臂架設計領域獲得廣泛的應用。

因此，研發一種碳纖維復合材料泵車臂架及其制備方法，用于解決上述至少一種技術問題成為一種必需。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有混凝土泵車臂架自重大、低疲勞壽命及易腐蝕的技術缺點，而提出的一種碳纖維復合材料泵車臂架及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一方面，本發明提供一種碳纖維復合材料泵車臂架，包括：碳纖維懸臂筒、懸臂大端連接件和懸臂小端連接件；所述碳纖維懸臂筒的外形為魚腹梁結構；所述懸臂筒的一端為大端，另一端為小端；垂直于所述碳纖維懸臂筒的臂長方向，所述碳纖維懸臂筒的截面外形尺寸從所述大端連續漸縮至所述小端；所述懸臂大端連接件與所述大端固定連接；所述懸臂小端連接件與所述小端固定連接。

優選的，所述碳纖維懸臂筒的側壁及底部均分別設置有夾層；所述夾層填充有泡沫芯材；所述碳纖維懸臂筒的側壁與所述底部相連接的部位設置有圓弧過渡區；所述圓弧過渡區為實心結構。

優選的，所述圓弧過渡區的半徑與所述碳纖維懸臂筒兩側壁間的距離的比值范圍為1:10至1:5。

優選的，所述泡沫芯材為PMI泡沫芯子。

優選的，所述PMI泡沫芯子設置有斜邊坡角；所述斜邊坡角的設置長度為所述PMI泡沫芯子垂直于所述碳纖維懸臂筒的臂長方向的截面圖形中所述碳纖維懸臂筒兩側壁間距離長度的1/8至1/4。

優選的，所述懸臂大端連接件的結構包括：通過至少一個軸桶套管以焊接的方式固定連接的兩塊金屬板、復合材料纖維紗、和通過真空加溫、加壓固化工藝成型在所述金屬板上的復合材料層；兩塊所述金屬板上均分別以勻布的方式設有鏤空孔；位于所述金屬板上相對設置的兩個所述鏤空孔均分別穿設有所述復合材料纖維紗；所述復合材料纖維紗的兩端在穿過所述鏤空孔后與金屬板外側復合材料層共同固化成型；所述復合材料纖維紗的兩端裸露在金屬板外側的連接長度不少于10cm；

所述懸臂小端連接件的外形尺寸小于所述懸臂大端連接件；所述懸臂小端連接件的部件組成結構與所述懸臂大端連接件相同。

優選的，所述軸桶套管設置數量為偶數個時，相鄰兩個所述軸桶套管凸起于所述金屬板側壁的部位間纏繞有復合材料纖維紗；纏繞在兩個所述軸桶套管的凸起部位間的復合材料纖維紗與所述金屬板上的復合材料層共同完成固化成型。