缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸的制作方法
【专利摘要】缸底、缸盖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加工有螺纹；缸盖设有油缸反腔进油口，所述缸底设有油缸正腔进油口；本发明应用于碳纤维油缸。
【专利说明】
缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸
技术领域
[0001 ]缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，属于液压油缸技术领域。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案:缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，包括缸底、活塞、活塞杆、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，在所述活塞与活塞杆之间设置有活塞静密封；
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加工有螺纹；
所述缸盖设有油缸反腔进油口，所述缸底设有油缸正腔进油口；
所述缸盖、活塞、缸底制作材料均为铝材，所述活塞杆的制作材料为合金结构钢。
[0006]所述缸筒在模具上完成复合碳纤维及纳米材料的缠绕。
[0007]所述缸筒由复合碳纤维及纳米材料缠绕后再机加制成。
[0008]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。。
[0009]在所述缸底设置有方便连接其它设备的支耳。
[0010]所述缸筒两端的螺纹处设有10°?25°的过渡倒角。
[0011]本发明和现有技术相比具有以下有益效果。
[0012]—、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，同时也解决了缸筒在受到高压后膨胀系数不一致、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，本发明将进油口设计在缸盖以及缸底上，通过在缸盖设置将油液送入油缸反腔的油缸反腔进油口、在缸底设置将油液送入油缸正腔的油缸正腔进油口，使得缸底、缸盖能够向油缸供油，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。
[0013]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。
[0014]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】
[0015]图1为本发明的不意图。
[0016]图2为缸底结构示意图。
[0017]图中，I为支耳，2为缸底，3为缸底静密封，4为活塞，5为活塞密封圈，6为活塞静密封，7为缸筒，8为活塞杆，9为缸盖，10为缸盖静密封，11为导向带，12为活塞杆密封圈，13为防尘圈。
【具体实施方式】
[0018]实施例一
如图1、图2所不，缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，包括缸底2、活塞4、活塞杆8、无金属内衬的缸筒7和缸盖9，所述缸底2与缸筒7连接处设置有缸底静密封3，所述缸盖9由外向里依次设置有防尘圈13、导向带11、缸盖静密封10并且防尘圈13、导向带11设置在活塞杆8与缸盖9之间、缸盖静密封10设置在缸盖9与缸筒7之间，在所述活塞杆8与缸盖9之间还设置有活塞杆密封圈12，所述活塞4设置有活塞密封圈5，在所述活塞4与活塞杆8之间设置有活塞静密封6;
所述缸筒7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2、缸盖9与缸筒7的连接端也加工有螺纹；
所述缸盖9设有油缸反腔进油口，所述缸底2设有油缸正腔进油口；
所述缸盖9、活塞4、缸底2制作材料均为铝材，所述活塞杆8的制作材料为合金结构钢。
[0019]所述缸筒7由复合碳纤维及纳米材料缠绕后再机加制成。
[0020]所述缸筒7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° ο
[0021 ]在所述缸底2设置有方便连接其它设备的支耳I。
[0022]所述缸筒7两端的螺纹处设有10°?25°的过渡倒角。
[0023]实施例二
如图1、图2所不，缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，包括缸底2、活塞4、活塞杆8、无金属内衬的缸筒7和缸盖9，所述缸底2与缸筒7连接处设置有缸底静密封3，所述缸盖9由外向里依次设置有防尘圈13、导向带11、缸盖静密封10并且防尘圈13、导向带11设置在活塞杆8与缸盖9之间、缸盖静密封10设置在缸盖9与缸筒7之间，在所述活塞杆8与缸盖9之间还设置有活塞杆密封圈12，所述活塞4设置有活塞密封圈5，在所述活塞4与活塞杆8之间设置有活塞静密封6;
所述缸筒7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2、缸盖9与缸筒7的连接端也加工有螺纹；
所述缸盖9设有油缸反腔进油口，所述缸底2设有油缸正腔进油口；
所述缸盖9、活塞4、缸底2制作材料均为铝材，所述活塞杆8的制作材料为合金结构钢。
[0024]所述缸筒7在模具上完成复合碳纤维及纳米材料的缠绕。
[0025]所述缸筒7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° ο
[0026]在所述缸底2设置有方便连接其它设备的支耳I。
[0027]所述缸筒7两端的螺纹处设有10°?25°的过渡倒角。
[0028]所述支耳I既可以与缸底2螺纹连接，也可以将支耳I与缸底2设计为一个整体，只要能够方便连接其它设备即可。
[0029]本发明的缸筒7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。
[0030]本发明的缸筒7采用缠绕后再机加的制作方式时，其装配步骤如下:
一、将缸盖9套在活塞杆8上，将活塞4与活塞杆8螺纹连接；
二、将支耳I拧在缸底2上，再将缸底2与缸筒7螺纹连接；
三、将连接好的各部件装入缸筒7内腔，将缸盖9拧紧在缸筒7上；
四、试验活塞杆8的伸出、收回是否灵活、可靠，有无内外泄漏现象。
[0031]本发明的缸筒7采用模具缠绕的制作方式时，其装配步骤如下:
一、根据缸筒7的内径尺寸制作专用模具；
二、在专用模具上进行缠绕缸筒7，直到符合要求后脱模；
三、对脱模的缸筒7进行局部打磨处理；
四、将活塞杆8装配为一体；
五、将缸盖9套在活塞杆8上，将活塞4与活塞杆8螺纹连接；
六、将支耳I拧在缸底2上，再将缸底2与缸筒7螺纹连接；
七、将连接好的各部件装入缸筒7内腔，将缸盖9拧紧在缸筒7上；
八、试验活塞杆8的伸出、收回是否灵活、可靠，有无内外泄漏现象。
[0032]所述缸筒7在制作完成后光洁度应达到0.2-0.4，这样在缸筒7内壁形成油膜，无外渗漏现象；同时缸筒7能够承受25MPa的工作压力、31.5MPa的试验压力，缸筒7强度高。
[0033]所述缸底2可以通过螺纹与整机做任意形式的连接，也可以做成一个整体。
[0034]本发明工作时，当油通过缸底2的正腔进油口进入油缸正腔时，推动活塞4运动，活塞杆伸出；当油通过缸盖的反腔进油口进入油缸反腔，活塞杆收回。整个活塞杆的伸出、收回过程灵活、平稳，缸筒7的螺纹强度稳定可靠。
[0035]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。
[0036]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。
【主权项】
1.缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，其特征在于:包括缸底(2)、活塞(4)、活塞杆(8)、无金属内衬的缸筒(7 )和缸盖(9)，所述缸底(2)与缸筒(7 )连接处设置有缸底静密封(3 )，所述缸盖(9)由外向里依次设置有防尘圈(13)、导向带(11)、缸盖静密封(10)并且防尘圈(13)、导向带(11)设置在活塞杆(8)与缸盖(9)之间、缸盖静密封(10)设置在缸盖(9)与缸筒(7)之间，在所述活塞杆(8)与缸盖(9)之间还设置有活塞杆密封圈(12)，所述活塞(4)设置有活塞密封圈(5)，在所述活塞(4)与活塞杆(8)之间设置有活塞静密封(6); 所述缸筒(7)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(2)、缸盖(9)与缸筒(7)的连接端也加工有螺纹； 所述缸盖(9)设有油缸反腔进油口，所述缸底(2)设有油缸正腔进油口； 所述缸盖(9 )、活塞(4 )、缸底(2 )制作材料均为铝材，所述活塞杆(8 )的制作材料为合金结构钢。2.根据权利要求1所述的缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，其特征在于:所述缸筒(7)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所述的一种复合碳纤维油缸，其特征在于:所述缸筒(7)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所述的缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，其特征在于:所述缸筒(7)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所述的缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，其特征在于:在所述缸底(2)设置有方便连接其它设备的支耳(I)。6.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸，其特征在于:所述缸筒(7)两端的螺纹处设有10°?25°的过渡倒角。
【文档编号】F15B15/14GK106015156SQ201610511139
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】张艳云, 张月红, 张丽娜, 韩晓, 马雷鹏, 周红梅, 于杰, 景小海, 贺胜通, 宋素丽
【申请人】长治清华机械厂, 中国运载火箭技术研究院