[发明专利]一种碳纤维复合材料泵车臂架及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，包括：碳纤维悬臂筒、悬臂大端连接件和悬臂小端连接件；所述碳纤维悬臂筒的外形为鱼腹梁结构；所述悬臂筒的一端为大端，另一端为小端；垂直于所述碳纤维悬臂筒的臂长方向，所述碳纤维悬臂筒的截面外形尺寸从所述大端连续渐缩至所述小端；所述悬臂大端连接件与所述大端固定连接；所述悬臂小端连接件与所述小端固定连接。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，所述碳纤维悬臂筒的侧壁及底部均分别设置有夹层；所述夹层填充有泡沫芯材；所述碳纤维悬臂筒的侧壁与所述底部相连接的部位设置有圆弧过渡区；所述圆弧过渡区为实心结构。

3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，所述圆弧过渡区的半径与所述碳纤维悬臂筒两侧壁间的距离的比值范围为1:10至1:5。

4.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，所述泡沫芯材为PMI泡沫芯子。

5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，所述PMI泡沫芯子设置有斜边坡角；所述斜边坡角的设置长度为所述PMI泡沫芯子垂直于所述碳纤维悬臂筒的臂长方向的截面图形中所述碳纤维悬臂筒两侧壁间距离长度的1/8至1/4。

6.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，所述悬臂大端连接件的结构包括：通过至少一个轴桶套管以焊接的方式固定连接的两块金属板、复合材料纤维纱、和通过真空加温、加压固化工艺成型在所述金属板上的复合材料层；两块所述金属板上均分别以匀布的方式设有镂空孔；位于所述金属板上相对设置的两个所述镂空孔均分别穿设有所述复合材料纤维纱；所述复合材料纤维纱与金属板外侧复合材料层共同固化成型，所述复合材料纤维纱两端裸露在金属板外侧的连接长度不少于10cm；

所述悬臂小端连接件的外形尺寸小于所述悬臂大端连接件；所述悬臂小端连接件的部件组成结构与所述悬臂大端连接件相同。

7.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，所述轴桶套管设置数量为偶数个时，相邻两个所述轴桶套管凸起于所述金属板侧壁的部位间缠绕有复合材料纤维纱；缠绕在两个所述轴桶套管的凸起部位间的复合材料纤维纱与所述金属板上的复合材料层共同固化成型。

8.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料泵车臂架，其特征在于，两块所述金属板上对称设置有至少一个法兰安装孔；所述法兰安装孔的四周对称设置有多个螺纹连接孔；所述金属板上对称设置有至少一处镂空槽。

9.一种碳纤维复合材料泵车臂架的制备方法，其特征在于，所述方法包括碳纤维悬臂筒的制备方法和悬臂端部连接件的制备方法，分别制备臂架大端连接件与臂架小端连接件；并采用碳纤维预浸布整体铺层以及内压成型的方式，将所述悬臂大端连接件和悬臂小端连接件分别与所述碳纤维悬臂筒的一端固定连接并固化成型；其中，所述悬臂端部连接件的制备方法包括如下步骤：

步骤S1：制备高强材料的金属面板；所述金属面板上预留轴桶套管连接孔、法兰安装孔及镂空孔；所述金属面板上均匀布设有用于穿插连续纤维束的贯通孔；相邻两个所述贯通孔的孔间距不小于50mm；所述金属面板的外表面经喷砂工艺处理；

步骤S2：制备轴桶套管；

步骤S3：在两块外形相同的所述金属面板的轴桶套管连接孔部位之间，以焊接的方式连接所述轴桶套管；所述轴桶套管连接孔与所述轴桶套管同轴线设置；所述轴桶套管的两端均分别外露于所述金属面板的外侧端面；

步骤S4：在每对对向设置的贯通孔处，均分别采用复合材料纤维纱将两个贯通孔依次贯穿；所述复合材料纤维纱位于所述贯通孔外侧端头部位的长度不少于100mm；

步骤S5：在相邻两根所述轴桶套管外露于所述金属面板外侧端面，且位于同侧的两端以环绕的方式缠裹包覆连续碳纤维复合材料；所述连续碳纤维复合材料缠绕后的厚度范围为3至5mm；

所述碳纤维悬臂筒及臂架整体的制备方法包括如下步骤：

步骤1：采用一定壁厚的可熔泡沫材质制备外形与碳纤维悬臂筒内腔尺寸相适配的成型模具，并在模具外侧包裹充气袋；

步骤2：将上述制备的大端连接件、小端连接件与成型模具外侧充气袋进行连接，形成臂架整体内形结构；

步骤3：在所述内形结构的外表面敷设单向碳纤维树脂预浸布;其中，位于所述内形结构顶部和底部敷设的多层碳纤维树脂预浸布中，纤维长度方向与碳纤维悬臂筒臂长方向相一致的碳纤维树脂预浸布占总敷设层数的比例不少于60%；位于所述内形结构侧壁敷设的多层碳纤维树脂预浸布中，相邻两层碳纤维树脂预浸布的碳纤维长度方向呈45度交叉状敷设所占总敷设层数的比例不少于60%，且纤维长度方向与碳纤维悬臂筒臂长方向相一致的碳纤维树脂预浸布占总敷设层数的比例不少于10%；在所述内形结构的侧壁及底部敷设的多层碳纤维树脂预浸布中间均分别夹设泡沫芯材；相邻两块碳纤维树脂预浸布搭接的宽度不小于30mm；相邻两块碳纤维树脂预浸布的搭接部位位于非圆弧过渡区域；

步骤4：在臂架大端连接件尾部位置通过预留加压孔，在碳纤维预浸布铺设完成后，可通过加压孔向充气袋内部进行加压；

步骤5：制备臂架外阴模具，将铺设完成的碳纤维复合材料臂架置于外阴模具中间位置合模，通过真空加温、内加压的方式进行成型固化。