一種內(nèi)壁具有超滑及柔軟特性的納米仿生液壓管的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種液壓管路的液壓管，尤其是應(yīng)用在高壓液壓系統(tǒng)主泵出口及執(zhí)行機構(gòu)連接處的液壓管。
[0002]【背景技術(shù)】目前，隨著液壓系統(tǒng)向高速高壓化方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)振動問題日益嚴(yán)重，而且?guī)淼墓收下始笆室泊蠓忍嵘?，其已?jīng)成為限制其向高速高壓化方向發(fā)展的主要瓶頸之一。軸向柱塞泵是液壓系統(tǒng)的心臟，泵出口流量脈動是液壓系統(tǒng)振動的主要來源之一，并通過管路傳播，造成下游系統(tǒng)強烈振動，吸收泵口流量脈動是減小液壓系統(tǒng)振動的一種很有效的方式，但是，吸收流量脈動的振動控制效果，要比在流量脈動激發(fā)流固耦合振動后，再去控制振動更為直接有效，因此，泵口管路在減小泵的脈動方面起著至關(guān)重要的作用。例如，安裝減震喉是大部分高壓液壓系統(tǒng)主泵出口消振的一個有效措施，這種方式在一定程度上減小了泵口流量脈動帶來的危害，就結(jié)構(gòu)而言，減震喉是一種內(nèi)部集成了多層鋼絲的液壓膠管，橡膠材料和鋼絲所具有的彈性性能可以更好地吸收振動能。此外，液壓系統(tǒng)在工作過程中，受到外界負(fù)載干擾，會在液壓缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行機構(gòu)中形成強迫振動，進(jìn)而在管路系統(tǒng)中形成強烈振動，在執(zhí)行機構(gòu)高壓口安裝液壓膠管及管路消振器是減小這部分振動的一個常見措施。由于現(xiàn)有的液壓膠管的材料及結(jié)構(gòu)為“剛性材料與彈性材料交叉混合編織”，主要依賴彈性材料減振，受到結(jié)構(gòu)強度限制，彈性材料的剛度較大，吸收脈動和振動的能力有限，管路消振器一般包在鋼管或高強度膠管外表面上，其材料及結(jié)構(gòu)為“剛性材料在內(nèi)，彈性材料在外”，這種消振器吸收的工作本質(zhì)是通過橡膠材料吸收結(jié)構(gòu)振動，而不是直接吸收流量脈動，振動控制效果有限。
[0003]此外，研宄表明，管路內(nèi)壁的粗糙度對管路內(nèi)部流體流動狀態(tài)有直接影響，流體掠過粗糙元時，粗糙元間的部分流體會被截留，形成細(xì)小旋渦，粗糙元以及其間截留流體對流動起阻塞作用，從而增大管路摩阻系數(shù)，導(dǎo)致管路流固耦合作用過程中的摩擦耦合的影響增大，尤其是在高頻范圍內(nèi)，摩擦耦合的影響會變得十分明顯；管內(nèi)流體高速流動時，內(nèi)壁粗糙度增大后，管路內(nèi)油液的流動狀態(tài)更為復(fù)雜，而且易于向不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，形成復(fù)雜湍流，進(jìn)而加強了管路的振動。
[0004]目前，廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的鋼絲編織軟管是由內(nèi)膠層、中膠層、一至四層鋼絲編織增強層以及外膠層組成，鋼絲纏繞層層數(shù)越多，管徑越小，膠管的耐壓力越高。已有的設(shè)計，例如:中國發(fā)明專利CN1786541A公開了一種耐壓硅橡膠軟管，內(nèi)膠層和外膠層的主體材料都是硅橡膠，在制造工藝上通過預(yù)硫化處理進(jìn)行改進(jìn)，得到耐壓性好的橡膠軟管，但是軟管內(nèi)徑小，且只適合于應(yīng)用在食品、制藥行業(yè)中。中國專利CN1995791A公開了一種新型硅橡膠軟管，該軟管采用不銹鋼圈加固，使軟管強度得到加強，但是，軟管的彈性因此得到抑制，吸收脈動性差。美國授權(quán)專利US4285534公開了一種吸收脈動的軟管，該軟管兩端設(shè)置節(jié)流材料，并在管內(nèi)設(shè)置有節(jié)流裝置，從而使流量脈動得到抑制，但是流體通過節(jié)流口時會造成能量損失，影響效率。以上所述專利，都沒有涉及對管路內(nèi)壁粗糙度進(jìn)行優(yōu)化。
[0005]【實用新型內(nèi)容】本實用新型的目的在于提供一種仿照獵豹心臟出口血管結(jié)構(gòu)制成的既耐高壓又能吸收流量脈動的仿生式液壓管。
[0006]本實用新型的具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種仿生式液壓管，該液壓管是四層的圓管，其沿徑向由內(nèi)向外依次為內(nèi)層、中層A2、中層B3及外層，并且相鄰兩層相互粘接；其中內(nèi)層是碳納米管；所述中層A2是經(jīng)線和瑋線編織成的編織網(wǎng)管；所述中層B3是鋼絲網(wǎng)管；所述外層是橡膠材料。所述中層B3的鋼絲網(wǎng)管，其鋼絲網(wǎng)是不銹鋼鋼絲或鋁合金鋼絲或鈦合金鋼絲；上述中層B3的鋼絲網(wǎng)管可以是I層鋼絲網(wǎng)，也可以是由內(nèi)而外編織成的1-4層鋼絲網(wǎng)。包裹在中層B3鋼絲網(wǎng)管外的外層為橡膠防護(hù)層；或者在中層A2外面設(shè)有取代中層B3與橡膠防護(hù)層的常見的剛性液壓管路，如不銹鋼合金、鋁合金、鈦合金管路。此外，本發(fā)明各層采用具有一定粘彈性的膠水粘接而成，使各層成為一個整體，具有更好的整體性能。
[0008]本實用新型的液壓管本體可以具有8mm至70mm的外徑，以及2mm至1mm的厚度。
軟管的選用可按一般軟管的選用方法進(jìn)行選擇。
[0009]獵豹可在瞬間從靜止到時速每小時70公里的狀態(tài)只需要4秒時間，在這個過程中，獵豹心臟出口血管承受著高頻高壓的血液流量壓力脈動。獵豹心臟出口血管之所以能承受高頻高壓的血液流量壓力脈動，是因為獵豹心臟出口血管由內(nèi)膜、中膜、外膜三層組成。內(nèi)膜由內(nèi)皮、內(nèi)皮下層和內(nèi)彈性膜構(gòu)成。內(nèi)皮下層較厚，其中含有膠原纖維、彈性纖維和少量的平滑肌，各細(xì)胞的活動受外來神經(jīng)支配或受擴散到各細(xì)胞的激素的影響。內(nèi)彈性膜與中膜的彈性膜相粘接。中膜有40?70層彈性膜。研宄發(fā)現(xiàn)，正是由于這一結(jié)構(gòu)，獵豹在劇烈運動時，雖然體內(nèi)血壓驟然升高，脈動幅值和頻率急速增加，但是由于血管良好的光滑性和粘彈性，使血液流動過程中，沿程阻力小，而且吸收脈動能力強，同時在血管擴張、血壓迅速升高時，膠原纖維產(chǎn)生極大張力阻礙血管進(jìn)一步擴張，使血管可以在壓力突然升高的情況下不會破裂。所以，仿照獵豹心臟出口血管結(jié)構(gòu)，本實用新型提供一種內(nèi)壁具有超滑及柔軟特性的納米仿生液壓管，該液壓管分內(nèi)、中、外三層。內(nèi)層選用微尺度納米材料一一碳納米管作為涂覆材料，采用粘接工藝將納米材料站接到橡膠材料面向流體的內(nèi)壁表面。碳納米管表面具有超滑特性，大大降低了管路內(nèi)壁的粗糙度，能夠大幅度減小湍流的影響，從而減小流量脈動。中層A2是由經(jīng)線和瑋線編織成的彈性吸收脈動層，其能夠在很大程度上吸收管路內(nèi)的流量脈動，經(jīng)線選用滌綸材料，滌綸材料的優(yōu)點是強度較高、回彈能力較強，能夠較大范圍地抵抗管路內(nèi)壁的變形，瑋線選用聚氨酯材料，聚氨酯的優(yōu)點是彈性強，可有效吸收流量脈動，上述經(jīng)瑋線編織在一起，可保證該中層A2有足夠的回彈性能和高吸收脈動性能；中層B3與外層分別選用鋼絲和橡膠材料，鋼絲由橡膠包裹，與傳統(tǒng)液壓膠管相似，使橡膠軟管具有足夠的強度，且鋼絲不會暴露在空氣中，避免腐蝕。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0011]1.管路內(nèi)壁具有超滑結(jié)構(gòu)，大幅度減小了內(nèi)壁摩擦，因此湍流現(xiàn)象大大減小，因此減小了由于摩擦耦合引起的液壓管路耦合振動；
[0012]2.吸收流量脈動和振動的效果更強，具有更好的抗震效果；
[0013]3.本實用新型的中層A2和內(nèi)層也可以單獨成為一體，將其內(nèi)嵌安裝在剛性液壓管路內(nèi)壁，比傳統(tǒng)的剛性液壓管具有更好的吸收脈動能力。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0015]圖2為本實用新型的主視剖面示意圖。
[0016]圖3為本實用新型的中層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]【具體實施方式】在圖1、圖2及圖3所示的仿生式液壓管示意簡圖中，本液壓管是四層的圓管，其沿徑向由內(nèi)向外依次為內(nèi)層1、中層A2、中層B3以及外層4，并且相鄰的兩層相互粘合；其中內(nèi)層是碳納米管，所述中層A2是由經(jīng)線2.1和瑋線2.2采取緞紋編織方式制成的編織網(wǎng)管；所述內(nèi)層和中層A2之間粘貼銅基薄膜，然后將內(nèi)層燒結(jié)在銅基薄膜上；所述中層B3是不銹鋼絲網(wǎng)管，中層A2與中層B3通過橡膠粘合劑A(六甲氧基甲基嘧胺)粘接在一起；所述外層是橡膠管，中層B3與外層通過橡膠粘合劑A(六甲氧基甲基嘧胺)粘接在一起。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)壁具有超滑及柔軟特性的納米仿生液壓管，其特征是:該液壓管是四層的圓管，其沿徑向由內(nèi)向外依次為內(nèi)層、中層A、中層B及外層，并且相鄰兩層相互粘接；其中內(nèi)層是碳納米管；所述中層A是由經(jīng)線和瑋線編織成的編織網(wǎng)管；所述中層B是鋼絲網(wǎng)管；所述外層是橡膠管。
【專利摘要】一種內(nèi)壁具有超滑及柔軟特性的納米仿生液壓管，該液壓管是四層的圓管，其沿徑向由內(nèi)向外依次為內(nèi)層、中層A、中層B及外層，并且相鄰兩層相互粘接；其中所述內(nèi)層是采用碳納米管納米材料的光滑層；所述中層A是由經(jīng)線和緯線編織成的編織網(wǎng)管；所述中層B是鋼絲網(wǎng)管；所述外層是橡膠管。本實用新型管路內(nèi)壁的納米涂層具有明顯的減摩作用，使其摩擦極小，因此，湍流現(xiàn)象大大減小，由此而引發(fā)的液壓管路流固耦合振動減??；管路內(nèi)壁柔軟結(jié)構(gòu)提高了吸收流量脈動和振動的效果，因此，具有更好的抗震效果。
【IPC分類】F16L11-10
【公開號】CN204328267
【申請?zhí)枴緾N201420639578
【發(fā)明人】郭長虹, 李 東, 權(quán)凌霄, 陳艷品
【申請人】燕山大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年10月30日