[发明专利]一种碳纤维复合材料泵车臂架及其制备方法

说明书

本发明涉及泵车臂架技术领域，公开了一种碳纤维复合材料泵车臂架及其制备方法，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；所述方法包括：制备碳纤维悬臂筒及悬臂大端连接件和悬臂小端连接件；并采用内加压一体成型方式进行碳纤维固化成型；本发明解决现有混凝土泵车臂架自重大、低疲劳寿命及易腐蚀的技术问题。

技术领域

本发明涉及泵车臂架技术领域，尤其涉及一种碳纤维复合材料泵车臂架及其制备方法。

背景技术

随着工程机械的不断发展以及高层建筑的迫切需求，越来越多的混凝土输送工作需要采用混凝土泵车完成，激励其朝向轻量化、超长化的方向发展。传统混凝土泵车臂架采用高强度的钢板拼焊而成，高强钢板自重大、低疲劳寿命、易腐蚀，不利于长臂架泵车的开发。臂架越长，重力载荷引起的失稳破坏风险越高，泵车所需要的底盘质量越重，相应的工程占地面积也随之扩大。应用轻质高强、耐腐蚀抗疲劳、易成型可设计的复合材料制备泵车臂架可有效降低泵车的重心位置，降低泵车的重量要求与燃油消耗，同时提高绩效比。为充分发挥复合材料的承载潜力，基于复合材料力学理论可根据臂架不同位置的受力状态进行相应的结构设计，满足泵车臂架轻量化、超长化的设计要求。复合材料通常具有质轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、易成型的技术优点，但未曾在泵车臂架设计领域获得广泛的应用。

因此，研发一种碳纤维复合材料泵车臂架及其制备方法，用于解决上述至少一种技术问题成为一种必需。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有混凝土泵车臂架自重大、低疲劳寿命及易腐蚀的技术缺点，而提出的一种碳纤维复合材料泵车臂架及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种碳纤维复合材料泵车臂架，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述泡沫芯材为PMI泡沫芯子。

优选的，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。

优选的，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的两端在穿过所述镂空孔后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的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。

优选的，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完成固化成型。