[发明专利]一种混凝土泵车臂架用复合材料臂节及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土泵车臂架用复合材料臂节及其制作方法，属于混凝土泵车技术领域。

背景技术

混凝土泵车是一种用于输送和浇注混凝土的专用机械，可以将混凝土沿管道连续输送到浇注现场，逐步成为建筑施工中不可缺少的关键设备。目前市场常用泵车臂架一般由4臂节至6臂节依次首尾相连构成，混凝土泵车臂架由5臂节依次首尾相连构成的结构示意图如图5所示，工作时臂架部分伸展较大，在力学上属悬臂梁结构，受力比较复杂。

混凝土泵车臂架用臂节包含臂节骨架、液压机构、混凝土输送管组件及轴套，其中臂节骨架是主要承载部件，液压机构、混凝土输送管组件及轴套分别安装在骨架的侧面。已有技术中一般采用钢材作为臂节骨架，不足之处在于：(1)臂架自身结构重量大，增加了混凝土泵车底盘的负荷，混凝土泵车的有效承载能力低；(2)臂架自身结构重量大，对混凝土泵车臂架的抗振性能不利；(3)长期运行过程中，金属疲劳性能低于复合材料。

由于复合材料较大的比强度、比刚度特性，是一种轻质高效的材料，国内外已有复合材料臂节技术的探索。CN201210232251.3、CN201010524256.4公开了中联重科股份有限公司生产碳纤维复合材料混凝土泵车臂架生产方法，采用可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在其外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件；将第一过渡组件放入箱型模具内部，向具有第一状态的气囊内部充气，对碳纤维预浸料进行压缩定型，获取第二过渡组件；将第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取碳纤维臂架。特点在于复合材料臂节骨架为中空管状结构，内部行腔采用气囊定型，结构尺寸的准确性不高。CN201010524104.4、CN201010524111.4公开了威海光威复合材料有限公司的碳纤维臂架生产方法，采用芯模，臂架为中空结构，制造碳纤维臂架的原材料铺放在芯模外表面上，原材料外部用真空膜包覆，真空膜两端密封在芯模的两端，真空膜上设有抽气孔，整个模具放入热压罐内，利用压缩空气加压，用电加热管进行加热固化成型。特点在于复合材料臂节骨架为中空管状结构，该成型技术由于脱模可操作性需要，要求结构简，限制了臂架臂节某些方向结构尺寸可设计性。CN201010524111.4采用热压成形工艺，成型工艺复杂，生产工艺成本高。US20040843187公开了消防车臂节采用纤维缠绕臂节管的生产工艺，外层采用纤维缠绕工艺，内层采用耐磨氨基甲乙酯，每一臂节段由氨基甲乙酯管外面缠绕碳纤维，其特点在于复合材料臂节骨架为中空管状结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述不足，提供一种混凝土泵车臂架用复合材料臂节及其制作方法，臂节具有轻质高效、可设计性强、其制作方法工艺简单、成型精度高、使泵车结构紧凑和安全稳定等优点。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的。

本发明的一种混凝土泵车臂架用复合材料臂节，复合材料臂节包括骨架、混凝土输送管路、连接螺栓、液压机构和连接销轴；骨架包括位于其一端的大端接头、位于其中间部位的主体和位于其另一端的小端接头；

混凝土输送管路通过连接螺栓固定在骨架的主体的侧面；液压机构的一端活动连接在骨架的主体的底面上，液压机构的另一端活动连接在连接销轴的一端上，连接销轴的中间部位活动连接在骨架的小端接头的一个连接孔上，连接销轴的另一端活动连接在下一节臂节的骨架的大端接头的一个连接孔上；骨架的小端接头的另一个连接孔与下一节臂节的骨架的大端接头的另一个连接孔活动连接。

该接头为复合材料夹层结构，包括复合材料蒙皮、芯材和金属榫头；金属榫头嵌入到芯材内且金属榫头的一个端面与芯材的端面齐平，复合材料蒙皮位于芯材和金属榫头外面；其中芯材起到定型作用，金属榫头和复合材料蒙皮是主要承载部件。

所述复合材料夹层结构芯材截面形式，如矩形截面、五边形截面、三角形、梯形。

在上述混凝土泵车臂架用复合材料臂节中，所述复合材料夹层结构芯材凹槽的尺寸a、b可相同或不同，凹槽个数可单个或多个。

所述复合材料接头可有多种横截面形式，如矩形截面、五边形截面、三角形、梯形。

所述接头中金属榫头为钢、钛、铝中的一种或其中任意两种的合金。

所述芯材为泡沫芯材，可为PVC芯材、PMI芯材、聚氨酯芯材、三聚氰胺芯材、BALSA木的一种或任意两种以上的组合。

所述复合材料蒙皮为树脂基复合材料，其中纤维采用玻璃纤维或碳纤维的一种或组合；树脂采用聚氨酯基树脂、乙烯基酯基树脂或环氧树脂或以及上述树脂的改进型。