專利名稱：銷軸、工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)和混凝土泵送設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械領(lǐng)域，尤其涉及工程機械領(lǐng)域，具體地，涉及一種銷軸，還涉及一種采用該銷軸的臂架的連接結(jié)構(gòu)以及一種具有該臂架的連接結(jié)構(gòu)的混凝土泵送設(shè)備。
背景技術(shù)：
銷軸通常用于連接兩個相對轉(zhuǎn)動的部件，并把一個部件的載荷傳遞給另一個部件。例如在混凝土泵車、布料車等工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)中，兩個臂節(jié)之間以及臂節(jié)與連桿之間通常通過銷軸來鉸接。隨著工程機械技術(shù)的高速發(fā)展，對工程機械的臂架的長度提出了更高的要求，工程機械的臂架、液壓缸及其連接部件等所選用的材料都向輕質(zhì)高強方向發(fā)展?，F(xiàn)有的銷軸由單一的金屬材料制成，由于金屬材料的密度較大，使得銷軸的自身重量較大(通常可以達到幾百千克)，嚴重限制了工程機械的臂架長度的增加，制約了工程機械的發(fā)展。因此，開發(fā)一種既能同時滿足工程機械的強度要求又具有質(zhì)量輕的銷軸對于 工程機械向長臂架方向發(fā)展具有重要意義。此外，現(xiàn)有的銷軸的重量太重，也給臂架的安裝和拆卸造成了不便。

實用新型內(nèi)容一方面，本實用新型的目的是提供一種重量較輕、強度較大的銷軸。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型了提供一種銷軸，其中，該銷軸包括銷軸骨架和結(jié)合在該銷軸骨架上的纖維復(fù)合材料層。優(yōu)選地，所述銷軸骨架包括中間部和位于該中間部兩端的端部，所述纖維復(fù)合材料層結(jié)合在所述中間部的外部。優(yōu)選地，所述中間部的外徑小于所述端部的外徑，所述纖維復(fù)合材料層的外徑等于所述端部的外徑。優(yōu)選地，所述中間部包括圓筒段和位于該圓筒段兩端的錐臺段，所述錐臺段的外徑從所述圓筒段的外徑逐漸增加至所述端部的外徑。優(yōu)選地，所述錐臺段上設(shè)置有突起。優(yōu)選地，所述中間部內(nèi)形成空腔。優(yōu)選地，所述空腔的腔壁上形成有通孔。優(yōu)選地，所述端部的外端面上形成有凹槽。優(yōu)選地，所述銷軸骨架由金屬制成，所述纖維復(fù)合材料層由碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料制成。另一方面，本實用新型還提供了一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)和第二臂節(jié)，該第一臂節(jié)和第二臂節(jié)通過銷軸相互鉸接，其中，所述銷軸為如上文所述的銷軸。另一方面，本實用新型還提供了一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)和連桿，該第一臂節(jié)和連桿通過銷軸相互鉸接，其中，所述銷軸為如上文所述的銷軸。還另一方面，本實用新型還提供了一種混凝土泵送設(shè)備，其中，該混凝土泵送設(shè)備包括如上文所述的工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)。通過上述技術(shù)方案，銷軸包括銷軸骨架和結(jié)合在該銷軸骨架上的纖維復(fù)合材料層，由于纖維復(fù)合材料與現(xiàn)有的金屬材料相比，在同等強度下重量較輕，而且耐疲勞性較好，因此能夠使得該銷軸強度較大、重量較輕、耐疲勞性較好，而且耐腐蝕性也較好，從而使得該銷軸能夠得到更廣泛的應(yīng)用。此外，由于能夠減輕銷軸的重量，也能夠方便工程機械的臂架的安裝和拆卸，降低工作人員的勞動強度。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面·的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中圖I是根據(jù)本實用新型的一種實施方式的銷軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中的A-A截面示意圖；圖3是圖I中的B-B截面示意圖；圖4和圖5是如圖I所示的銷軸的銷軸骨架的示意性正視圖和立體圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)的銷軸的應(yīng)力分布示意圖；圖7是根據(jù)本實用新型的一種實施方式的工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖標記說明10銷軸骨架；20纖維復(fù)合材料層；11中間部；12端部；111圓筒段；112錐臺段；113 突起；114 空腔；115 通孔；121 凹槽；30第一臂節(jié)；40第二臂節(jié)；50 連桿；100 銷軸。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。如圖I至圖3所示，根據(jù)本實用新型的一種實施方式提供了一種銷軸，該銷軸包括銷軸骨架10和結(jié)合在該銷軸骨架10上的纖維復(fù)合材料層20。通過上述技術(shù)方案，銷軸包括銷軸骨架10和結(jié)合在該銷軸骨架10上的纖維復(fù)合材料層20，由于纖維復(fù)合材料20與現(xiàn)有的金屬材料相比，在同等強度下重量較輕，而且耐疲勞性較好，因此能夠使得該銷軸強度較大、重量較輕、耐疲勞性較好，而且耐腐蝕性也較好，從而使得該銷軸能夠得到更廣泛的應(yīng)用。此外，由于能夠減輕銷軸的重量，也能夠方便工程機械的臂架的安裝和拆卸，降低工作人員的勞動強度。本實用新型不涉及對銷軸的整體形狀的改變，也就是說，銷軸的整體形狀的結(jié)構(gòu)可以與現(xiàn)有的銷軸相同，可以大致為圓柱形。本實用新型主要的實用新型點在于將銷軸分為多個材料層，從而提高銷軸的強度、減輕重量，并且提高耐腐蝕性和耐疲勞性。銷軸骨架10可以采用現(xiàn)有的銷軸材料(例如金屬材料)制成。所述纖維復(fù)合材料層20可以采用各種適當纖維復(fù)合材料制成。本實用新型中提到的纖維復(fù)合材料是指由纖維材料和基體樹脂復(fù)合而成的材料，也就是纖維增強樹脂復(fù)合材料。纖維材料例如可以選自玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維中的一者或多者。碳纖維復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強度、高剛度、優(yōu)良的減振性、耐疲勞和耐腐蝕等一系列優(yōu)點。基體樹脂例如可以為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、酚醛樹脂等，優(yōu)選地可以采用工藝性較好、強度較高且韌性較好的環(huán)氧樹脂體系。纖維復(fù)合材料層20可以結(jié)合在銷軸骨架10的任何適當?shù)奈恢茫缈梢越Y(jié)合在銷軸骨架10的內(nèi)部。由于纖維復(fù)合材料層20通常通過纏繞纖維材料條帶或者包覆纖維材料布等方式形成，因此優(yōu)選地，纖維復(fù)合材料層20結(jié)合在銷軸骨架10的外部，以便于纏繞或包覆形成纖維復(fù)合材料層20。 本實用新型的實用新型人還仔細研究了銷軸的應(yīng)力分布，尤其是在混凝土泵車、布料車等工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)中，用于鉸接兩個臂節(jié)以及臂節(jié)與連桿時的應(yīng)力分布。如圖6所示為現(xiàn)有技術(shù)中的銷軸的應(yīng)力分布示意圖，該圖可以通過本領(lǐng)域公知的有限元分析的方式得到。從圖6中可以看出，銷軸兩端部出現(xiàn)剪力高應(yīng)力區(qū)，銷軸兩端部之間的中間部的圓周外表面區(qū)域出現(xiàn)拉壓應(yīng)力高應(yīng)力區(qū)。因此優(yōu)選地，如圖4和圖5所示，所述銷軸骨架10包括中間部11和位于該中間部11兩端的端部12，所述纖維復(fù)合材料層20結(jié)合在所述中間部11的外部。作為一種更具體的實施方式，所述中間部11的外徑小于所述端部12的外徑，所述纖維復(fù)合材料層20的外徑等于所述端部12的外徑。利用纖維復(fù)合材料的較高的比強度和比剛度以及良好的抗疲勞斷裂特性，利用銷軸骨架10的端部12來抵抗銷軸傳遞下來的剪力和彎矩載荷；利用中間部11的纖維復(fù)合材料層來抵抗銷軸傳遞下來的彎矩載荷，充分利用纖維復(fù)合材料超高的拉伸強度和壓縮強度，從而使銷軸材料達到最優(yōu)分布，實現(xiàn)減少銷軸重量的目的。更優(yōu)選地，如圖4和圖5所示，所述中間部11包括圓筒段111和位于該圓筒段111兩端的錐臺段112，所述錐臺段112的外徑從所述圓筒段111的外徑逐漸增加至所述端部12的外徑。通過設(shè)置錐臺段112，可以消除由于厚度突然變化帶來的應(yīng)力集中的問題。更優(yōu)選地，所述錐臺段112上還設(shè)置有突起113。突起113有助于銷軸骨架10與纖維復(fù)合材料層20的結(jié)合，提高結(jié)合力，防止銷軸骨架10與纖維復(fù)合材料層20在載荷作用下發(fā)生界面分離。該突起113可以為沿銷軸骨架10的軸向分布的多個(如圖4和圖5所示)，也可以為一個或多個連續(xù)的凸環(huán)。從圖6所示的應(yīng)力分布圖中還可以看出，銷軸的中間部11的中心軸線周圍應(yīng)力較低，銷軸的兩個端部12的端面處的應(yīng)力也較低，因此材料沒有得到充分利用。因此優(yōu)選地，所述中間部11內(nèi)形成空腔114。更優(yōu)選地，所述空腔114的腔壁上形成有通孔115，也就是說，銷軸骨架10的中間部11形成鏤空結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地，所述端部12的外端面上形成有凹槽121。該凹槽121例如可以為圓形凹槽。從而，通過去除銷軸骨架10的中間部11的中心軸線周圍的材料和/或銷軸的兩個端部12的端面上的材料，能夠進一步達到為銷軸減重的目的。[0042]如圖7所示，本實用新型還提供了一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)30、第二臂節(jié)40和連桿50，該第一臂節(jié)30和第二臂節(jié)40之間通過銷軸相互鉸接，該第一臂節(jié)30和第二臂節(jié)40與連桿50之間分別通過銷軸相互鉸接，其中，所述銷軸為如上文所述的銷軸。由于該銷軸具有較大的強度、較輕的重量，因此有利于臂架長度的增長，便于臂架的安裝和拆卸，降低工作人員的勞動強度。另一方面，本實用新型還提供了一種混凝土泵送設(shè)備，該混凝土泵送設(shè)備包括如上文所述的工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)。以上結(jié)合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍?！ち硗庑枰f明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應(yīng)當視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種銷軸，其特征在于，該銷軸(100)包括銷軸骨架(10)和結(jié)合在該銷軸骨架(10)上的纖維復(fù)合材料層(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銷軸，其特征在于，所述銷軸骨架(10)包括中間部(11)和位于該中間部(11)兩端的端部(12)，所述纖維復(fù)合材料層(20)結(jié)合在所述中間部(11)的外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銷軸，其特征在于，所述中間部(11)的外徑小于所述端部(12)的外徑，所述纖維復(fù)合材料層(20)的外徑等于所述端部(12)的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銷軸，其特征在于，所述中間部(11)包括圓筒段(111)和位于該圓筒段(111)兩端的錐臺段(112)，所述錐臺段(112)的外徑從所述圓筒段(111)的外徑逐漸增加至所述端部(12)的外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銷軸，其特征在于，所述錐臺段(112)上設(shè)置有突起(113)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銷軸，其特征在于，所述中間部(11)內(nèi)形成空腔(114)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銷軸，其特征在于，所述空腔(114)的腔壁上形成有通孔(115)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銷軸，其特征在于，所述端部(12)的外端面上形成有凹槽(121)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任意一項所述的銷軸，其特征在于，所述銷軸骨架(10)由金屬制成，所述纖維復(fù)合材料層(20)由碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料制成。
10.一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)(30)和第二臂節(jié)(40)，該第一臂節(jié)(30)和第二臂節(jié)(40)通過銷軸相互鉸接，其特征在于，所述銷軸為根據(jù)權(quán)利要求I至9中任意一項所述的銷軸(100)。
11.一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)(30)和連桿(50)，該第一臂節(jié)(30)和連桿(50)通過銷軸相互鉸接，其特征在于，所述銷軸為根據(jù)權(quán)利要求I至9中任意一項所述的銷軸(100)。
12.一種混凝土泵送設(shè)備，其特征在于，該混凝土泵送設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種銷軸，該銷軸(100)包括銷軸骨架(10)和結(jié)合在該銷軸骨架(10)上的纖維復(fù)合材料層(20)。還公開了一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)(30)和第二臂節(jié)(40)，該第一臂節(jié)(30)和第二臂節(jié)(40)通過上述銷軸相互鉸接。還公開了一種工程機械的臂架的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)包括第一臂節(jié)(30)和連桿(50)，該第一臂節(jié)(30)和連桿(50)通過上述銷軸相互鉸接。還公開了一種具有上述連接結(jié)構(gòu)的混凝土泵送設(shè)備。上述技術(shù)方案的銷軸強度較大、重量較輕、耐疲勞性較好，而且耐腐蝕性也較好，從而使得該銷軸能夠得到更廣泛的應(yīng)用，也能夠方便工程機械的臂架的安裝和拆卸，降低工作人員的勞動強度。
文檔編號F16B19/02GK202718996SQ201220416409
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者余德海, 李鄉(xiāng)安 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司