CN106015158A - 活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸 - Google Patents

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Abstract

活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，属于液压油缸技术领域，所要解决的技术问题是提供一种缸筒内孔精度、形位公差及光洁度符合设计要求并且在高压状态工作稳定的碳纤维油缸，所采用的技术方案：缸筒由复合碳纤维及纳米材料缠绕而成，并且在缸盖的两端均设有复合碳纤维及纳米材料缠绕而成的螺纹，所述缸底、缸盖与缸筒的连接端也开有螺纹；活塞杆组件的活塞杆为空心管，在活塞杆靠近缸底的一端设有让活塞杆收回的油缸反腔进油口，在活塞杆靠近缸盖的一端设有让活塞杆伸出的油缸正腔进油口；本发明应用于碳纤维液压油缸。

Description

活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸
技术领域
活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，属于液压油缸技术领域。
背景技术
轻量化设计是液压油缸的一个发展方向，复合碳纤维油缸最根本的优势是极大地减轻了部件的重量，并增强了它的负载性能。原有技术是无内衬的碳纤维缸筒，在复合碳纤维缠绕的过程中，缸筒内孔变形量的控制及缠绕后内孔尺寸精度和粗糙度达不到设计要求，同时不能承受高压；当碳纤维缸筒内孔增加金属内衬后，油缸处于高压状态时，金属内衬与非金属碳纤维缸筒的膨胀系数不一致，容易导致金属内衬与碳纤维缸筒剥离，所以制造满足设计要求和高压使用的复合碳纤维缸筒是一个难题。
复合碳纤维优点是重量轻、非磁性、不腐蚀和不扩展性，复合碳纤维缺点是无焊接性、连接强度弱，如何规避油口缠绕、连接部位的焊接成为碳纤维油缸设计的另一个难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种缸筒内孔精度、形位公差及光洁度符合设计要求并且在高压状态工作稳定的碳纤维油缸。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，包括缸底、活塞、活塞杆组件、无金属内衬的缸筒和缸盖，所述缸底与缸筒连接处设置有缸底静密封，所述缸盖由外向里依次设置有防尘圈、导向带、缸盖静密封并且防尘圈、导向带设置在活塞杆组件与缸盖之间、缸盖静密封设置在缸盖与缸筒之间，在所述活塞杆组件与缸盖之间还设置有活塞杆密封圈，所述活塞设置有活塞密封圈；
所述缸筒由复合碳纤维及纳米材料缠绕而成，并且在缸盖的两端均设有复合碳纤维及纳米材料缠绕而成的螺纹，所述缸底、缸盖与缸筒的连接端也开有螺纹；
所述活塞杆组件的活塞杆为空心管，在活塞杆靠近缸底的一端设有让活塞杆收回的油缸反腔进油口，在活塞杆靠近缸盖的一端设有让活塞杆伸出的油缸正腔进油口；
所述缸盖、活塞、缸底制作材料均为铝材，所述活塞杆组件的活塞杆制作材料为合金结构钢。
所述缸筒在模具上完成复合碳纤维及纳米材料的缠绕。
所述缸筒由复合碳纤维及纳米材料缠绕后再机加制成。
所述缸筒由复合碳纤维及纳米材料以多种角度交叉缠绕而成，并且缠绕角度为5°～90°。
所述缸筒两端的螺纹处设有10°～25°的过渡倒角。
本发明和现有技术相比具有以下有益效果。
一、本发明采用无金属内衬的复合碳纤维缸筒使得油缸减重效果明显，能够达到45%-70%，并且缸筒采用复合碳纤维及纳米材料缠绕而成，增加了缸筒的致密度，使得缸筒强度更高、缸筒更加耐磨、防渗漏，同时本发明无金属内衬的缸筒也不会出现加金属内衬的缸筒在受到高压后金属与非金属膨胀系数不一致、变形不一致的问题，通过在缸筒两端缠绕螺纹，使得缸筒与缸底、缸盖螺纹连接后的强度高，解决了复合碳纤维连接强度弱、无焊接性的缺点；
为解决缸筒缠绕油口以及连接部位的设计难度问题，规避在复合碳纤维缸筒上做油口，本发明将正反腔油口均设置在空心活塞杆上，也就是通过在活塞杆上分别设置将油液送入油缸正腔的油缸正腔进油口、将油液送入油缸反腔的油缸反腔进油口，使得活塞杆能够向油缸供油，实现活塞杆伸出、收回的双向运动，由此解决了缸筒缠绕油口以及连接部位的设计难题。
二、本发明的缸筒在专用模具上完成缠绕工作，由于模具的精度、形位公差以及光洁度有保证，因此缠绕脱模后的缸筒内孔精度、形位公差以及光洁度也都可以满足设计要求，工作过程中密封性好，无渗漏现象。
三、本发明的缸筒以及缸筒螺纹采用复合碳纤维、纳米材料缠绕时，采用不同角度交叉缠绕以保证能承受不同方向力的设计要求，工作过程中密封性好，无渗漏现象。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图中，1为缸底，2为缸底静密封，3为活塞密封圈，4为活塞，5为缸筒，6为活塞杆组件，7为缸盖静密封，8为导向带，9为活塞杆密封圈，10为防尘圈，11为缸盖。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，包括缸底1、活塞4、活塞杆组件6、无金属内衬的缸筒5和缸盖11，所述缸底1与缸筒5连接处设置有缸底静密封2，所述缸盖11由外向里依次设置有防尘圈10、导向带8、缸盖静密封7并且防尘圈10、导向带8设置在活塞杆组件6与缸盖11之间、缸盖静密封7设置在缸盖11与缸筒5之间，在所述活塞杆组件6与缸盖11之间还设置有活塞杆密封圈9，所述活塞4设置有活塞密封圈3；
所述缸筒5由复合碳纤维及纳米材料缠绕而成，并且在缸盖5的两端均设有复合碳纤维及纳米材料缠绕而成的螺纹，所述缸底1、缸盖11与缸筒5的连接端也开有螺纹；
所述活塞杆组件6的活塞杆为空心管，在活塞杆靠近缸底1的一端设有让活塞杆收回的油缸反腔进油口，在活塞杆靠近缸盖11的一端设有让活塞杆伸出的油缸正腔进油口；
所述缸盖11、活塞4、缸底1制作材料均为铝材，所述活塞杆组件6的活塞杆制作材料为合金结构钢。
所述缸筒5由复合碳纤维及纳米材料缠绕后再机加制成。
所述缸筒5由复合碳纤维及纳米材料以多种角度交叉缠绕而成，并且缠绕角度为5°～90°。
所述缸筒5两端的螺纹处设有10°～25°的过渡倒角。
实施例二
如图1所示，活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，包括缸底1、活塞4、活塞杆组件6、无金属内衬的缸筒5和缸盖11，所述缸底1与缸筒5连接处设置有缸底静密封2，所述缸盖11由外向里依次设置有防尘圈10、导向带8、缸盖静密封7并且防尘圈10、导向带8设置在活塞杆组件6与缸盖11之间、缸盖静密封7设置在缸盖11与缸筒5之间，在所述活塞杆组件6与缸盖11之间还设置有活塞杆密封圈9，所述活塞4设置有活塞密封圈3；
所述缸筒5由复合碳纤维及纳米材料缠绕而成，并且在缸盖5的两端均设有复合碳纤维及纳米材料缠绕而成的螺纹，所述缸底1、缸盖11与缸筒5的连接端也开有螺纹；
所述活塞杆组件6的活塞杆为空心管，在活塞杆靠近缸底1的一端设有让活塞杆收回的油缸反腔进油口，在活塞杆靠近缸盖11的一端设有让活塞杆伸出的油缸正腔进油口；
所述缸盖11、活塞4、缸底1制作材料均为铝材，所述活塞杆组件6的活塞杆制作材料为合金结构钢。
所述缸筒5在模具上完成复合碳纤维及纳米材料的缠绕。
所述缸筒5由复合碳纤维及纳米材料以多种角度交叉缠绕而成，并且缠绕角度为5°～90°。
所述缸筒5两端的螺纹处设有10°～25°的过渡倒角。
本发明的缸筒5既可以采用先缠绕后再机加的制作方式，也可以采用在模具上完成缠绕再脱模的制作方式。
本发明的缸筒5采用缠绕后再机加的制作方式时，其装配步骤如下：
一、将活塞杆组件6装配为一体；
二、将缸盖11套在活塞杆上，将活塞4与活塞杆组件6螺纹连接；
三、将缸底1与缸筒5螺纹连接；
四、将连接好的各部件装入缸筒5内腔，将缸盖11拧紧在缸筒5上；
五、试验活塞杆的伸出、收回是否灵活、可靠，有无内外泄漏现象。
本发明的缸筒5采用模具缠绕的制作方式时，其装配步骤如下：
一、根据缸筒5的内径尺寸制作专用模具；
二、在专用模具上进行缠绕缸筒5，直到符合要求后脱模；
三、对脱模的缸筒5进行局部打磨处理；
四、将活塞杆组件6装配为一体；
五、将缸盖11套在活塞杆上，将活塞4与活塞杆组件6螺纹连接；
六、将缸底1与缸筒5螺纹连接；
七、将连接好的各部件装入缸筒5内腔，将缸盖11拧紧在缸筒5上；
八、试验活塞杆的伸出、收回是否灵活、可靠，有无内外泄漏现象。
所述缸筒5制作完成后光洁度应达到0.2-0.4，这样在缸筒5内壁形成油膜，无外渗漏现象；同时缸筒5能够承受25MPa的工作压力、31.5MPa的试验压力，缸筒5强度高。
本发明工作时，油通过活塞杆组件6的活塞杆正腔进油口进入油缸正腔，推动活塞4运动，活塞杆伸出；当油通过活塞杆的反腔进油口进入油缸反腔时，活塞杆收回。整个伸出、收回过程灵活、平稳，缸筒5的螺纹强度稳定可靠。
本发明的设计涉及航空、航天、工程机械的各个领域，可应用在工业行业、机械设备、娱乐行业、试验设备等多个领域。
上述实施例是对本发明结构的解释而非限制，在不脱离本发明原理前提下所作的变形也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，其特征在于：包括缸底（1）、活塞（4）、活塞杆组件（6）、无金属内衬的缸筒（5）和缸盖（11），所述缸底（1）与缸筒（5）连接处设置有缸底静密封（2），所述缸盖（11）由外向里依次设置有防尘圈（10）、导向带（8）、缸盖静密封（7）并且防尘圈（10）、导向带（8）设置在活塞杆组件（6）与缸盖（11）之间、缸盖静密封（7）设置在缸盖（11）与缸筒（5）之间，在所述活塞杆组件（6）与缸盖（11）之间还设置有活塞杆密封圈（9），所述活塞（4）设置有活塞密封圈（3）；
所述缸筒（5）由复合碳纤维及纳米材料缠绕而成，并且在缸盖（5）的两端均设有复合碳纤维及纳米材料缠绕而成的螺纹，所述缸底（1）、缸盖（11）与缸筒（5）的连接端也开有螺纹；
所述活塞杆组件（6）的活塞杆为空心管，在活塞杆靠近缸底（1）的一端设有让活塞杆收回的油缸反腔进油口，在活塞杆靠近缸盖（11）的一端设有让活塞杆伸出的油缸正腔进油口；
所述缸盖（11）、活塞（4）、缸底（1）制作材料均为铝材，所述活塞杆组件（6）的活塞杆制作材料为合金结构钢。
2.根据权利要求1所述的活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，其特征在于：所述缸筒（5）在模具上完成复合碳纤维及纳米材料的缠绕。
3.根据权利要求1所述的活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，其特征在于：所述缸筒（5）由复合碳纤维及纳米材料缠绕后再机加制成。
4.根据权利要求1-3所述的活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，其特征在于：所述缸筒（5）由复合碳纤维及纳米材料以多种角度交叉缠绕而成，并且缠绕角度为5°～90°。
5.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的活塞杆内孔通油的复合碳纤维油缸，其特征在于：所述缸筒（5）两端的螺纹处设有10°～25°的过渡倒角。
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