活塞缸及活塞缸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種活塞缸及活塞缸的制作方法。其中活塞缸包括：缸筒（10）；軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層（61），圍繞在缸筒（10）的外周壁上設(shè)置，用以承受缸筒（10）所受到的軸向載荷；以及環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層（62），圍繞在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層（61）的外周壁上設(shè)置，用以承受缸筒（10）所受到的環(huán)向載荷。本發(fā)明的技術(shù)方案可以提高缸筒承受軸向載荷以及環(huán)向載荷的能力，有效保護(hù)缸筒。
【專利說(shuō)明】活塞缸及活塞缸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及活塞【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種活塞缸及活塞缸的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖1所示的油缸結(jié)構(gòu)示意圖中，缸筒10’的周壁開設(shè)有兩個(gè)油孔11’，其中一個(gè)油孔11’與油缸的有桿腔相連通，另一個(gè)油孔11’與油缸的無(wú)桿腔相連通，兩個(gè)油口 20’分別焊接固定于缸筒10’的外周壁上，且兩個(gè)油口 20’分別與兩個(gè)油孔11’ 一一對(duì)應(yīng)相連通?；钊麠U50’沿缸筒10’的軸線方向可運(yùn)動(dòng)地穿設(shè)在缸筒10’的內(nèi)腔中，導(dǎo)向套30’位于缸筒10’的缸口處，導(dǎo)向套30’的外周壁與缸筒10’的內(nèi)周壁螺紋連接固定，導(dǎo)向套30’具有用于穿設(shè)活塞桿50’的通孔，活塞40’內(nèi)置于缸筒10’的內(nèi)腔中并套設(shè)在活塞桿50’上，活塞40’的內(nèi)周壁與活塞桿50’的外周壁螺紋連接固定，在液壓油的作用下，活塞40’隨活塞桿50’運(yùn)動(dòng)。由于兩個(gè)油口 20’的限制，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層60’套設(shè)在缸筒10’的部分外周壁上，用于承受缸筒10’所受的環(huán)形載荷，阻止缸筒10’在環(huán)向載荷作用下的環(huán)向變形。環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層60’由復(fù)合材料沿缸筒10’的圓周方向纏繞形成，起環(huán)向加強(qiáng)作用，同時(shí)，覆蓋有環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層60’的這部分缸筒10’可以適當(dāng)?shù)販p小壁厚，從而起到減少缸筒10’重量的作用。
[0003]但是，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層60’是將復(fù)合材料沿缸筒10’的圓周方向纏繞在缸筒10’的外周壁上所形成，這種環(huán)向纏繞方式導(dǎo)致了環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層60’的抗環(huán)向載荷而不抗軸向載荷的性能，當(dāng)缸筒10’受到軸向載荷時(shí)，軸向載荷幾乎全部由缸筒10’承擔(dān)，容易造成缸筒10’損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種活塞缸及活塞缸的制作方法，可以提高缸筒承受軸向載荷以及環(huán)向載荷的能力，有效保護(hù)缸筒。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種活塞缸，包括:缸筒；軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，圍繞在缸筒的外周壁上設(shè)置，用以承受缸筒所受到的軸向載荷；以及環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，圍繞在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外周壁上設(shè)置，用以承受缸筒所受到的環(huán)向載荷。
[0006]進(jìn)一步地，缸筒的外周壁具有多個(gè)凸起；復(fù)合材料沿缸筒的軸向方向繞設(shè)在多個(gè)凸起上以形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層。
[0007]進(jìn)一步地，缸筒的外周壁具有兩組凸起，分別位于缸筒的兩端，兩組凸起中的每組凸起包括多個(gè)凸起，多個(gè)凸起沿缸筒的外周方向均勻間隔布置。
[0008]進(jìn)一步地，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層為預(yù)制的環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒套設(shè)在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層上以形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層。
[0009]進(jìn)一步地,環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層過(guò)盈配合。
[0010]進(jìn)一步地，形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料；形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料。
[0011]進(jìn)一步地,活塞缸還包括:導(dǎo)向套，固定于缸筒的缸口處；第一壓力流體口部，固定于導(dǎo)向套的外端面上，并與活塞缸的有桿腔相連通；以及第二壓力流體口部，固定于缸筒的缸底的外端面上，并與活塞缸的無(wú)桿腔相連通；軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的第一端與缸筒的缸口平齊，軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的第二端與缸筒的缸底平齊；環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的第一端與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的第一端平齊，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的第二端與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的第二端平齊。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種活塞缸的制作方法，包括以下步驟:圍繞活塞缸的缸筒的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，用以承受缸筒所受到的軸向載荷；以及圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，用以承受缸筒所受到的環(huán)向載荷。
[0013]進(jìn)一步地，圍繞活塞缸的缸筒的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，用以承受缸筒所受到的軸向載荷包括以下步驟:在缸筒的兩端面施加軸向壓力；沿缸筒的軸向方向在缸筒的外周壁上纏繞復(fù)合材料以形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層；以及卸載軸向壓力。
[0014]進(jìn)一步地，缸筒的外周壁具有兩組凸起，分別位于缸筒的兩端，兩組凸起中的每組凸起包括多個(gè)凸起，多個(gè)凸起沿缸筒的外周方向均勻間隔布置；沿缸筒的軸向方向在缸筒的外周壁上纏繞復(fù)合材料以形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層包括以下步驟:將復(fù)合材料沿缸筒的軸向方向纏繞在兩組凸起上以形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層。
[0015]進(jìn)一步地，在缸筒的兩端面施加軸向壓力包括以下步驟:在缸筒的兩端面施加10至100兆帕的軸向壓力。
[0016]進(jìn)一步地，圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，用以承受缸筒所受到的環(huán)向載荷包括以下步驟:預(yù)制環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒的內(nèi)徑小于軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外徑；以及將環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒套設(shè)在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外周壁上以形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層過(guò)盈配合。
[0017]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，圍繞缸筒的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，其中軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層用來(lái)承受缸筒所受到的的軸向載荷，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層用來(lái)承受缸筒所受到的的環(huán)向載荷，相較于現(xiàn)有技術(shù)中，只是圍繞缸筒的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，導(dǎo)致軸向載荷幾乎全部由缸筒承受而言，本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過(guò)將缸筒受到的軸向載荷傳遞給軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層、將缸筒受到的環(huán)向載荷傳遞給環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，減少缸筒自身承擔(dān)的軸向載荷以及環(huán)向載荷，從而提高缸筒的抗軸向載荷和環(huán)向載荷的能力，有效保護(hù)了缸筒，避免其受到損壞。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的活塞缸的示意圖；[0020]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的油缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的油缸在安裝軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層之前的示意圖；
[0022]圖4示出了根據(jù)圖3的A-A向剖視圖；
[0023]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的油缸安裝軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的安裝示意圖；
[0024]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的油缸安裝環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的安裝示意圖；以及
[0025]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的油缸裝配結(jié)束的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種活塞缸，包括缸筒10、第一壓力流體口部21、第二壓力流體口部22、導(dǎo)向套30、活塞40、活塞桿50、軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61以及環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62。其中缸筒10包括缸底12以及與缸底12相對(duì)的缸口，導(dǎo)向套30嵌設(shè)在缸口處，導(dǎo)向套30的外周壁與缸筒10的內(nèi)周壁螺紋連接固定，活塞桿50穿設(shè)在缸筒10的內(nèi)腔以及導(dǎo)向套30的內(nèi)孔中，活塞桿50可以沿缸筒10的軸線方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞40套設(shè)在活塞桿50外并嵌設(shè)在缸筒10的內(nèi)腔中，活塞40的內(nèi)周壁與活塞桿50的外周壁螺紋連接固定，活塞40可以隨活塞桿50做軸向方向運(yùn)動(dòng)，活塞40將缸筒10的內(nèi)腔分隔為有桿腔以及無(wú)桿腔，第一壓力流體口部21通過(guò)第一壓力流體孔31與有桿腔相連通，第二壓力流體口部22通過(guò)第二壓力流體孔13與無(wú)桿腔相連通。在第一壓力流體口部21或第二壓力流體口部22注入的壓力流體的推動(dòng)下，活塞40隨活塞桿50做軸向方向運(yùn)動(dòng)。軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61圍繞缸筒10的外周壁設(shè)置，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的外周壁設(shè)置。
[0028]軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61用來(lái)承受缸筒10傳遞過(guò)來(lái)的軸向載荷，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62用來(lái)承受缸筒10傳遞過(guò)來(lái)的環(huán)向載荷，所以將軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61以及環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62依次圍繞在缸筒10上，可以分擔(dān)缸筒10所受到的軸向載荷以及環(huán)向載荷，減少缸筒10自身承擔(dān)的軸向載荷以及環(huán)向載荷，從而提高缸筒10的抗軸向載荷和環(huán)向載荷的能力，避免缸筒10發(fā)生變形。相較于現(xiàn)有技術(shù)中，在缸筒10上只圍設(shè)環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，導(dǎo)致缸筒10幾乎承受全部軸向載荷而言，本發(fā)明的技術(shù)方案可以有效保護(hù)缸筒10，避免其受到損壞。
[0029]軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61由復(fù)合材料沿缸筒10的軸向方向纏繞在缸筒10上形成。結(jié)合參見圖3至圖5所示，裝配軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61與缸筒10時(shí)，在缸筒10的兩端分別施加軸向壓力P，使缸筒10產(chǎn)生一個(gè)沿軸向方向的壓縮變形，變形量為Λ L，此時(shí)缸筒10處于預(yù)變形形態(tài)；保持缸筒10的預(yù)變形狀態(tài)不變，在缸筒10的外周壁上沿軸向方向纏繞復(fù)合材料以形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61，利用軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61鎖住缸筒10的壓縮變形，待復(fù)合材料纏繞完畢定型后卸載軸向壓力P ;最后在活塞缸的非工作狀態(tài)下，缸筒10內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一定大小的軸向壓預(yù)應(yīng)力，而軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一定大小的軸向拉預(yù)應(yīng)力。
[0030]優(yōu)選地，軸向壓力P的范圍為10至100兆帕。
[0031]當(dāng)圍設(shè)有軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的缸筒10受到軸向載荷作用時(shí)，軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的軸向拉應(yīng)力在原有的軸向拉預(yù)應(yīng)力的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增大，而缸筒10的軸向壓預(yù)應(yīng)力變?yōu)檩S向拉應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)了軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61承擔(dān)更多的軸向載荷，使軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的高強(qiáng)度特性得到充分利用，同時(shí)可以適當(dāng)減少軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的厚度，減少了復(fù)合材料的重量。
[0032]為了方便復(fù)合材料的纏繞，缸筒10的外周壁具有多個(gè)凸起11，將復(fù)合材料纏繞在多個(gè)凸起11上即可。
[0033]現(xiàn)有技術(shù)是將復(fù)合材料沿缸筒10的圓周方向(即環(huán)向)纏繞在缸筒10的外周壁上形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，而環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層抗軸向載荷能力較弱，因而在缸筒10受到軸向力時(shí)會(huì)出現(xiàn)環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層與缸筒10界面層分離的情況。
[0034]本發(fā)明在缸筒10上設(shè)計(jì)有凸起11，用來(lái)纏繞固定軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61，將缸筒10所受到的軸向載荷傳遞給軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61，并能防止缸筒10與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61在軸向載荷的作用下發(fā)生界面分離。
[0035]本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)有兩組凸起，其中一組凸起設(shè)置于缸筒10的缸底12所在端的外周壁上，另一組凸起設(shè)置于缸筒10的缸口所在端的外周壁上，兩組凸起中的每組凸起均包括多個(gè)凸起11，同組的多個(gè)凸起11沿缸筒10的圓周方向均勻間隔設(shè)置一周，可以方便復(fù)合材料沿缸筒10的軸線方向纏繞以形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61。
[0036]當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中不限于布置兩組凸起，也可以設(shè)置三組凸起或三組凸起以上，但是優(yōu)選在缸筒10的每個(gè)端部至少有一組凸起，以使復(fù)合材料所形成的軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61可以覆蓋缸筒10的更多部位。
[0037]此外，用于形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的復(fù)合纖維可以沿軸向方向纏繞在軸向?qū)?yīng)設(shè)置的兩個(gè)凸起11上，也可纏繞在軸向錯(cuò)開的兩個(gè)凸起11上，如果復(fù)合纖維纏繞在軸向錯(cuò)開的兩個(gè)凸起11上，所形成的軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61也并不是絕對(duì)的軸向，可以承擔(dān)一部分的環(huán)向載荷。
[0038]環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62圍繞在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61上設(shè)置，為了使缸筒10外周壁產(chǎn)生更大的環(huán)向壓縮變形和環(huán)向壓應(yīng)力，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61過(guò)盈配合。
[0039]結(jié)合參見圖6，具體為，預(yù)制環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒是由復(fù)合材料沿圓周方向(即環(huán)向)纏繞形成的中空的套筒，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒的內(nèi)徑小于軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的外徑，差值為△(!，將環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒套設(shè)在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61上以形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62，且環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61過(guò)盈配合，過(guò)盈量為Ad。
[0040]現(xiàn)有技術(shù)是將復(fù)合材料直接沿圓周方向纏繞在缸筒10上以形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，由于缸筒10為鋼材制成，復(fù)合材料的剛度遠(yuǎn)小于鋼的剛度，貼合在一起的復(fù)合材料與鋼的剛度不匹配，會(huì)造成在相同的變形下，剛度小的環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層承擔(dān)較小的載荷，因此環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層承擔(dān)的載荷有限，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的力學(xué)性能遠(yuǎn)沒有得到充分發(fā)揮，為了保證整個(gè)缸筒10的強(qiáng)度以及剛度，現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層須設(shè)計(jì)得很厚，浪費(fèi)了復(fù)合材料并增加了環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的重量。
[0041]本發(fā)明通過(guò)使軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61與環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒過(guò)盈配合，使纏繞有軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的缸筒10產(chǎn)生了一定的環(huán)向壓縮變形和環(huán)向壓預(yù)應(yīng)力，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒產(chǎn)生一定的環(huán)向拉預(yù)應(yīng)力，當(dāng)缸筒10受到其內(nèi)腔中的壓力流體作用時(shí)，缸筒10沿環(huán)向膨脹，軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61與缸筒10所受到的環(huán)向壓預(yù)應(yīng)力變?yōu)榄h(huán)向拉應(yīng)力，而環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒的拉應(yīng)力在原有的環(huán)向拉預(yù)應(yīng)力的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增大，從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62承擔(dān)更多的環(huán)向載荷。通過(guò)使軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61與環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒過(guò)盈配合，使環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒所形成的環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的高強(qiáng)度特性得到充分利用，同時(shí)復(fù)合材料不必纏繞得很厚，減少了環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的重量。
[0042]優(yōu)選地，用于形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料，用于形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料。本發(fā)明對(duì)碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維復(fù)合材料本身沒有任何改進(jìn)，所采用的碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維復(fù)合材料都是已知的復(fù)合材料，本發(fā)明只是將已知的材料應(yīng)用到軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61和環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的制備中。
[0043]由于圍設(shè)有軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61和環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的缸筒10的抗軸向載荷性能以及抗環(huán)向載荷性能有顯著提高，所以可以適當(dāng)減少缸筒10的覆蓋有軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61和環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的這部分筒體的壁厚，達(dá)到減輕缸筒10重量的目的。
[0044]為了最大限度地減輕缸筒10的重量，將第一壓力流體口部21焊接固定于導(dǎo)向套30的外端面上，將第二壓力流體口部22焊接固定于缸底12的外端面上，使第一壓力流體口部21和第二壓力流體口部22避開缸筒10的外周壁設(shè)置，缸筒10的外周壁沒有其他部件干涉，結(jié)合參見圖2，軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的第一端與缸筒10的缸口平齊，軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的第二端與缸筒10的缸底12平齊，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的第一端與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的第一端平齊，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62的第二端與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的第二端平齊，這樣軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61可以覆蓋缸筒10的整個(gè)外周壁，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62可以覆蓋軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的整個(gè)外周壁，相較于現(xiàn)有技術(shù)中，第一壓力流體口部21和第二壓力流體口部22均固定于缸筒10的外周壁上，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層無(wú)法覆蓋缸筒10這部分筒壁，導(dǎo)致缸筒10這部分筒壁的壁厚無(wú)法減少而言，缸筒10的整體壁厚均可以減少，最大限度地降低缸筒10的重量。
[0045]本發(fā)明還提供了一種活塞缸的制作方法，該活塞缸為前述的活塞缸，該方法包括:
[0046]S100、圍繞活塞缸的缸筒10的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61，用以承受缸筒10所受到的軸向載荷；以及
[0047]S200、圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62，用以承受缸筒10所受到的環(huán)向載荷。
[0048]其中S100、圍繞活塞缸的缸筒10的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61，用以承受缸筒10所受到的軸向載荷包括:
[0049]S110、在缸筒10的兩端面施加軸向壓力P，P的范圍為10至100兆帕，使缸筒10在軸向方向產(chǎn)生壓縮變形，變形量為AL;
[0050]S120、沿缸筒10的軸向方向在缸筒10的外周壁上纏繞復(fù)合材料，定型后即形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61 ;以及
[0051]S13、卸載軸向壓力P。
[0052]其中S120、沿缸筒10的軸向方向在缸筒10的外周壁上纏繞復(fù)合材料，定型后即形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61包括:
[0053]SI 11、將復(fù)合材料沿缸筒10的軸向方向纏繞在多個(gè)凸起11上；
[0054]SI 12、定型處理形成軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61。
[0055]其中S200、圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62，用以承受缸筒10所受到的環(huán)向載荷包括:
[0056]S210、預(yù)制環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒的內(nèi)徑小于所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的外徑，兩者的差值為△(!;&&
[0057]S220、將環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒套設(shè)在軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61的外周壁上以形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62與軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61過(guò)盈配合,過(guò)盈量為Ad。
[0058]其中S210、預(yù)制環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒包括:
[0059]S211、沿圓周方向纏繞復(fù)合材料，復(fù)合材料纏繞完畢定型后形成中空的環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒。
[0060]將軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層61、環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層62以及缸筒10裝配完畢的具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見圖7所示的示意圖。
[0061]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:圍繞缸筒的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，圍繞軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，其中軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層用來(lái)承受缸筒傳遞過(guò)來(lái)的軸向載荷，環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層用來(lái)承受缸筒傳遞過(guò)來(lái)的環(huán)向載荷，相較于現(xiàn)有技術(shù)中，只是圍繞缸筒的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，導(dǎo)致軸向載荷幾乎全部由缸筒承受而言，本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過(guò)將缸筒受到的軸向載荷傳遞給軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層、將缸筒受到的環(huán)向載荷傳遞給環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層，減少缸筒自身承擔(dān)的軸向載荷以及環(huán)向載荷，從而提高缸筒的抗軸向載荷和環(huán)向載荷的能力，有效保護(hù)了缸筒，避免其受到損壞。
[0062]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞缸，其特征在于，包括: 缸筒(10)； 軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)，圍繞在所述缸筒(10)的外周壁上設(shè)置，用以承受所述缸筒(10)所受到的軸向載荷；以及 環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)，圍繞在所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的外周壁上設(shè)置，用以承受所述缸筒(10)所受到的環(huán)向載荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞缸，其特征在于， 所述缸筒(10)的外周壁具有多個(gè)凸起(11)； 復(fù)合材料沿所述缸筒(10 )的軸向方向繞設(shè)在所述多個(gè)凸起(11)上以形成所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞缸，其特征在于，所述缸筒(10)的外周壁具有兩組凸起，分別位于所述缸筒(10)的兩端，所述兩組凸起中的每組凸起包括所述多個(gè)凸起(11)，所述多個(gè)凸起(11)沿所述缸筒(10)的外周方向均勻間隔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞缸，其特征在于，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)為預(yù)制的環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒套設(shè)在所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)上以形成所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞缸，其特征在于，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒與所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)過(guò)盈配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述.的活塞缸，其特征在于， 形成所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料； 形成所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料或玻璃纖維復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞缸，其特征在于，所述活塞缸還包括: 導(dǎo)向套(30),固定于所述缸筒(10)的缸口處； 第一壓力流體口部(21)，固定于所述導(dǎo)向套(30)的外端面上，并與活塞缸的有桿腔相連通；以及 第二壓力流體口部(22)，固定于所述缸筒(10)的缸底(12)的外端面上，并與所述活塞缸的無(wú)桿腔相連通； 所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的第一端與所述缸筒(10)的所述缸口平齊，所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的第二端與所述缸筒(10)的所述缸底(12)平齊； 所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)的第一端與所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的第一端平齊，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)的第二端與所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的第二端平齊。
8.一種活塞缸的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 圍繞活塞缸的缸筒(10)的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)，用以承受所述缸筒(10)所受到的軸向載荷；以及 圍繞所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)，用以承受所述缸筒(10 )所受到的環(huán)向載荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞缸的制作方法，其特征在于，所述圍繞活塞缸的缸筒(10)的外周壁設(shè)置軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)，用以承受所述缸筒(10)所受到的軸向載荷包括以下步驟: 在所述缸筒(10)的兩端面施加軸向壓力； 沿所述缸筒(10)的軸向方向在所述缸筒(10)的外周壁上纏繞復(fù)合材料以形成所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61);以及 卸載所述軸向壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞缸的制作方法，其特征在于， 所述缸筒(10)的外周壁具有兩組凸起，分別位于所述缸筒(10)的兩端，所述兩組凸起中的每組凸起包括多個(gè)凸起(11)，所述多個(gè)凸起(11)沿所述缸筒(10)的外周方向均勻間隔布置; 所述沿所述缸筒(10)的軸向方向在所述缸筒(10)的外周壁上纏繞復(fù)合材料以形成所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)包括以下步驟: 將所述復(fù)合材料沿所述缸筒(10)的軸向方向纏繞在所述兩組凸起上以形成所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞缸的制作方法，其特征在于，所述在所述缸筒(10)的兩端面施加軸向壓力包括以 下步驟: 在所述缸筒(10)的兩端面施加10至100兆帕的軸向壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞缸的制作方法，其特征在于，所述圍繞所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的外周壁設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)，用以承受所述缸筒(10)所受到的環(huán)向載荷包括以下步驟: 預(yù)制環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒的內(nèi)徑小于所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的外徑；以及 將所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料筒套設(shè)在所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)的外周壁上以形成所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(62)與所述軸向預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料層(61)過(guò)盈配合。
【文檔編號(hào)】F16J10/02GK103470755SQ201310412340
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】李鄉(xiāng)安, 余德海, 鄺昊 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司