专利名称：一种臂架、臂架系统和工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种臂架、臂架系统和工程机械。
背景技术：
复合材料如碳纤维具有强度高、密度小的特点，由于混凝土泵车臂架朝着轻量化、超长化方向发展，因此复合材料臂架具有良好的应用前景。复合材料臂架通常采用模具成型制作，由于单根臂架的长度较长，采用一体成型较为困难，因此，单根臂架的主梁和头部通常先分别制作，制作完成后再通过粘接的方式组成整根臂架。为实现粘接，主梁和头部的截面需配合一致，如头部的截面变化，主梁的截面也需要相应改变。但是，不同型号泵车的臂架头部截面不同，在一套臂架中，两根相邻臂架需配合一致，故上一节臂架小头截面变化，下一节臂架大头需要相应改变。但复合材料制品模具非常昂贵，需要确保有一定产量才 能均摊模具成本，降低模具费用，复合材料臂架型号又很多，如果每种型号配备一套模具，模具成本将大幅度提升。现有相关技术中有一种将模具设计成分段结构，当臂架需要加长时，可以拼接一段模具，但其仅可增加臂架长度，如果臂架头部截面改变则需重新开模，目前在这一方面还没有很好的办法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种新的臂架，在头部的截面改变时不需要更换所有模具，以提高模具的通用性，降低模具成本。有鉴于此，本发明提供了一种臂架，包括主梁和头部，所述主梁和所述头部均为复合材料成型的空心结构，所述主梁的端部设有逐渐外扩的扩放段，所述头部的端部设有逐渐内收的收缩段，所述扩放段和所述收缩段嵌套配合且相互粘接，在所述收缩段的端部设有与所述主梁配合的平粘段，所述平粘段与所述主梁相互粘接。在该技术方案中，主梁和头部相互粘接，当成型时可以分开成型，降低了成型时的工艺难度；而且针对该技术方案中的臂架结构，采用成型扩放段部分较长的模具，扩放段完成后根据头部的尺寸将多余长度的扩放段裁掉，即可获得所需的主梁，最终实现了当头部的截面增大时，可以保持主梁的模具不换，只需更换头部的模具即可，提高了模具的通用性；而且头部较短，成本更低，有效地降低了模具的成本，而实践中模具的成本非常高，所以也就有效地降低了生产臂架的总成本；另外，该技术方案中的扩放段和收缩段相对于主梁是倾斜的，提高了粘接时的压应力，粘接强度高；而且，在收缩段的端部设置平粘段，进一步增强了主梁与头部之间的粘接强度，提高了粘接的可靠性。优选地，所述扩放段的外壁与所述收缩段的内壁嵌套配合，所述平粘段的内壁与所述主梁的外壁嵌套配合。在该技术方案中，由于头部的尺寸相对与主梁较大，所以采用将扩放段套设在收缩段内部更为合理。优选地，所述扩放段的轴线均与所述主梁的轴线重合，所述收缩段的轴线与所述头部的轴线重合。优选地，所述扩放段的横截面积沿所述主梁的轴线向外呈线性增大，所述收缩段的横截面积沿所述头部的轴线向外呈线性减小。在一种具体技术方案中，所述主梁和所述头部均为由四个侧面围成的箱形结构，以及所述扩放段和所述收缩段均为空心四棱台结构。。在该技术方案中，主梁和头部采用箱形结构，结构简单，而且有利于主梁和头部承受沿箱形各个面的应力。优选地，所述扩放段的四个侧面相对于所述主梁的轴线的倾角均相等，以及所述收缩段的四个侧面相对于所述头部的轴线的倾角均相等。扩放段采用该种结构简单常用，而且其四个面相对于主梁的主体的倾角均相等，采用这种对称的结构，整体上结构规则，使模具的设计也更加简便。其中，显而易见的是，收缩段需要与扩放段配合，因此也需要采用相似的结构。 优选地，所述扩放段的四个侧面均与所述收缩段粘接，粘接更加牢固。在另一种具体技术方案中，所述主梁和所述头部均为圆筒形，所述扩放段和所述收缩段均为空心的圆台结构。在该技术方案中，主梁采用圆筒形结构制作模具最为方便，工艺最简单，成本最低；另外，作为一种优选的实施方式，使圆台的轴线与圆筒的轴线相互重合，即扩放段和收缩段的轴线均与主梁的轴线重合，从而形成规则对称的结构，进一步简化模具的设计，降低成本。本发明还提供了一种臂架系统，包括多节首尾依次铰接的如上述技术方案中任一项所述的臂架。本发明还提供了一种包括该种臂架系统的工程机械，例如混凝土泵车。综上所述，在该技术方案中，主梁和头部相互粘接，当成型时可以分开成型，降低了成型时的工艺难度；而且针对该技术方案中的臂架结构，采用成型扩放段部分较长的模具，扩放段完成后根据头部的尺寸将多余长度的扩放段裁掉，即可获得所需的主梁，最终实现了当头部的截面增大时，可以保持主梁的模具不换，只需更换头部的模具即可，提高了模具的通用性；而且头部较短，成本更低，有效地降低了模具的成本，而实践中模具的成本非常高，所以也就有效地降低了生产臂架的总成本；另外，该技术方案中的扩放段和收缩段相对于主梁是倾斜的，提闻了粘接时的压应力，粘接强度闻。
图I是本发明实施例中臂架的主梁与较小截面头部的连接示意图。图2是本发明实施例中臂架头部的连较大截面头部的连接示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图I和图2是本发明实施例中臂架的主梁与不同截面头部的连接示意图，其中，图I中头部的截面较小，图2中头部的截面较大。如图I和图2所示，本发明中的臂架，包括主梁I和头部2，主梁I和头部2均为复合材料成型的空心结构，主梁I的端部设有逐渐外扩的扩放段11，头部2的端部设有逐渐内收的收缩段21，扩放段11和收缩段21嵌套配合且相互粘接，在收缩段21的端部设有与主梁I配合的平粘段22，平粘段22与主梁I相互粘接。其中，如图中所示，所谓的扩放段11是指主梁I的端部向外延伸且截面积逐渐增大的结构，同样地，所谓的收缩段21是指头部2的端部向外延伸且截面积逐渐减小的结构，所谓的平粘段22则是至在收缩段21的端部设置的与主梁I配合的截面积不变的结构。
在该技术方案中，主梁I和头部2相互粘接，当成型时可以分开成型，降低了成型时的工艺难度；而且针对该技术方案中的臂架结构，采用成型扩放段11部分较长的模具，扩放段11完成后根据头部2的尺寸将多余长度的扩放段11裁掉，即可获得所需的主梁1，最终实现了当头部2的截面增大时，可以保持主梁I的模具不换，只需更换头部2的模具即可，提高了模具的通用性；而且头部2较短，成本更低，有效地降低了模具的成本，而实践中模具的成本非常高，所以也就有效地降低了生产臂架的总成本；另外，该技术方案中的扩放段11和收缩段21相对于主梁I是倾斜的，提高了粘接时的压应力，粘接强度高；另外在收缩段21的端部设置平粘段22，进一步增强了主梁I与头部2之间的粘接强度，提高了粘接的可靠性。具体而言，例如如图I和图2中所示，图2中臂架的头部2相对于图I中的头部2截面增大，此时通过本发明中的臂架结构，不用更换主梁I的模具，只需更换头部2的模具，然后将扩放段11以如图中所示的方式延长即可。其中，延长扩放段11的具体方式在实践中可以为，采用成型扩放段11部分较长的模具，其长度可以满足不同型号的臂架的扩放段11的需要，当使用的臂架扩放段11较短时只需将多余的部分裁掉即可，相对而言模具的成本远高于裁掉部分的成本，所以有效地降低了臂架的总成本。优选地，扩放段11的外壁与收缩段21的内壁嵌套配合，平粘段22的内壁与主梁I的外壁嵌套配合。在该技术方案中，由于头部2的尺寸相对与主梁I较大，所以采用将扩放段11套设在收缩段21内部更为合理。优选地，扩放段11的外壁与收缩段21的内壁嵌套配合，平粘段22的内壁与主梁I的外壁嵌套配合。在该技术方案中，由于头部2的尺寸相对与主梁I较大，所以采用将扩放段11套设在收缩段21内部更为合理。优选地，扩放段11的轴线均与主梁I的轴线重合，收缩段21的轴线与头部2的轴线重合，形成规则对称的结构，进一步简化模具的设计，降低成本。扩放段11和收缩段21的截面积变化可以是线性的变化，例如，所述扩放段11的横截面积沿所述主梁I的轴线向外呈线性增大，所述收缩段21的横截面积沿所述头部2的轴线向外呈线性减小，如图中所示，扩放段11和收缩段21的侧面沿主梁I的轴线的截面为直线段，采用该种结构最为简单；或者扩放段11和收缩段21的截面积变化可以是非线性的变化，例如成台阶装或圆弧状等，只要的头部的截面积增大时能够通过扩放段11的延伸实现满足截面积变化后的头部2的需要即可。基于上述技术方案，在一种具体实施方式
中，本发明中的主梁I和头部2可以为由四个面围成的箱形结构，相应地，扩放段11和收缩段21为空心四棱台结构。在该技术方案中，主梁I和头部2采用箱形结构，扩放段11和收缩段21为空心四棱台结构，结构简单，而且有利于主梁I和头部2承受沿箱形各个面的应力。其中，主梁I与头部2的粘接可以是仅顶面和底面粘接或仅侧面粘接等，当然，为了提高粘接强度，优选扩放段11的四个面均与收缩段21粘接。优选地，扩放段11的四个侧面相对于主梁I的轴线的倾角均相等。扩放段11采用该种结构简单常用，而且其四个面相对于主梁I的主 体的倾角均相等，采用这种对称的结构，整体上结构规则，使模具的设计也更加简便。其中，显而易见的是，收缩段21需要与扩放段11配合，因此也需要采用相似的结构。在另一种具体实施方式
中，主梁I和头部2均为圆筒形，扩放段11和收缩段21均为空心的圆台结构。在该技术方案中，主梁I采用圆筒形结构制作模具最为方便，工艺最简单，成本最低；另外，作为一种优选的实施方式，使圆台的轴线与圆筒的轴线相互重合。本发明还提供了一种臂架系统，包括多节首尾依次铰接的如上述技术方案中任一项所述的臂架。本发明还提供了一种包括该种臂架系统的工程机械，例如混凝土泵车。综上所述，在该技术方案中，主梁和头部相互粘接，当成型时可以分开成型，降低了成型时的工艺难度；而且针对该技术方案中的臂架结构，采用成型扩放段部分较长的模具，扩放段完成后根据头部的尺寸将多余长度的扩放段裁掉，即可获得所需的主梁，最终实现了当头部的截面增大时，可以保持主梁的模具不换，只需更换头部的模具即可，提高了模具的通用性；而且头部较短，成本更低，有效地降低了模具的成本，而实践中模具的成本非常高，所以也就有效地降低了生产臂架的总成本；另外，该技术方案中的扩放段和收缩段相对于主梁是倾斜的，提闻了粘接时的压应力，粘接强度闻。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种臂架，其特征在于，包括主梁(I)和头部(2)，所述主梁(I)和所述头部(2)均为复合材料成型的空心结构，所述主梁(I)的端部设有逐渐外扩的扩放段(11 )，所述头部(2)的端部设有逐渐内收的收缩段(21 )，所述扩放段(11)和所述收缩段(21)嵌套配合且相互粘接，在所述收缩段(21)的端部设有与所述主梁(I)配合的平粘段(22 )，所述平粘段(22 )与所述主梁(I)相互粘接。
2.根据权利要求I所述的臂架，其特征在于，所述扩放段(11)的外壁与所述收缩段(21)的内壁嵌套配合，所述平粘段(22)的内壁与所述主梁(I)的外壁嵌套配合。
3.根据权利要求I所述的臂架，其特征在于，所述扩放段(11)的轴线与所述主梁(I) 的轴线重合，所述收缩段(21)的轴线与所述头部(2)的轴线重合。
4.根据权利要求3所述的臂架，其特征在于，所述扩放段(11)的横截面积沿所述主梁(1)的轴线向外呈线性增大，所述收缩段(21)的横截面积沿所述头部(2)的轴线向外呈线性减小。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的臂架，其特征在于，所述主梁(I)和所述头部(2)均为由四个侧面围成箱形结构，以及所述扩放段(11)和所述收缩段(21)均为空心四棱台结构。
6.根据权利要求5所述的臂架，其特征在于，所述扩放段(11)的四个侧面相对于所述主梁(I)的轴线的倾角均相等，以及所述收缩段(21)的四个侧面相对于所述头部(2)的轴线的倾角均相等。
7.根据权利要求6所述的臂架，其特征在于，所述扩放段(11)的四个侧面均与所述收缩段(21)粘接。
8.根据权利要求I至4中任一项所述的臂架，其特征在于，所述主梁(I)和所述头部(2)均为圆筒形，所述扩放段(11)和所述收缩段(21)均为空心的圆台结构。
9.一种臂架系统，其特征在于，包括多节首尾依次铰接的如权利要求I至8中任一项所述的臂架。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求9中所述的臂架系统。
全文摘要
本发明提供了一种臂架，包括主梁和头部，所述主梁和所述头部均为复合材料成型的空心结构，所述主梁的端部设有逐渐外扩的扩放段，所述头部的端部设有逐渐内收的收缩段，所述扩放段和所述收缩段嵌套配合且相互粘接，在所述收缩段的端部设有与所述主梁配合的平粘段，所述平粘段与所述主梁相互粘接。通过本发明，在头部的截面改变时不需要更换所有模具，提高了模具的通用性，降低了模具成本。本发明还提供了一种臂架系统和一种工程机械。
文档编号E04G21/04GK102733609SQ20121021337
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者宋师伟, 李韶茂, 段艳兵 申请人:三一重工股份有限公司