[发明专利]一种混凝土泵车臂架用复合材料接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土泵车臂架用复合材料接头，属于混凝土泵车臂架连接技术领域。

背景技术

混凝土泵车是一种用于输送和浇注混凝土的专用机械，可以将混凝土沿管道连续输送到浇注现场，逐步成为建筑施工中不可缺少的关键设备。目前市场常用泵车臂架一般由4臂节至6臂节依次首尾相连构成，工作时臂架部分伸展较大，在力学上属悬臂梁结构，受力比较复杂，对复合材料臂节结构连接是极大考验。

由于复合材料较大的比强度、比刚度特性，是一种轻质高效的材料，国内外已有复合材料臂节技术的探索。CN201210232251.3、CN201010524256.4公开了中联重科股份有限公司生产炭纤维复合材料混凝土泵车臂架生产方法，采用可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在其外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件；将第一过渡组件放入箱型模具内部，向具有第一状态的气囊内部充气，对碳纤维预浸料进行压缩定型，获取第二过渡组件；将第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取碳纤维臂架。未提及接头的结构及生产工艺。CN201010524104.4、CN201010524111.4公开了威海光威复合材料有限公司的碳纤维臂架生产方法，采用芯模，臂架为中空结构，制造碳纤维臂架的原材料铺放在芯模外表面上，原材料外部用真空膜包覆，真空膜两端密封在芯模的两端，真空膜上设有抽气孔，整个模具放入热压罐内，利用压缩空气加压,用电加热管进行加热固化成型。未提及接头的结构及生产工艺。US20040843187公开了消防车臂节采用纤维缠绕臂节管的生产工艺，外层采用纤维缠绕工艺，内层采用耐磨氨基甲乙酯，每一臂节段由氨基甲乙酯管外面缠绕碳纤维，接头结构为套管式结构，未提及接头的生产工艺。

已有技术中一般采用复合材料直接用螺栓连接，或为了提高局部强度，采用复合材料采用金属轴套嵌入连接位置，之后再用螺栓连接，不足之处在于：前者(1)对螺栓连接孔处纤维破坏严重，降低承力效果；(2)由于复合材料局部在加工过程受损伤，易于发生局部分层破坏。后者(1)金属轴套嵌入位置定位不准，(2)在承载较大的力的时候，可能由于局部材料强度不足产生破坏，承载量能力低于本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述不足，提供一种混凝土泵车臂架用复合材料接头，本发明具有轻质高效、不仅可以节约材料、降低成本，而且成形工艺简单、精准；并且具有可设计型强的优点，使复合材料连接安全可靠性等优点。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的。

本发明的混凝土泵车臂架用复合材料接头，该接头为复合材料夹层结构，包括复合材料蒙皮、芯材和金属榫头；金属榫头嵌入到芯材内且金属榫头的一个端面与芯材的端面齐平，复合材料蒙皮位于芯材和金属榫头外面；其中芯材起到定型作用，金属榫头和复合材料蒙皮是主要承载部件。

所述复合材料接头可有多种横截面形式，如矩形截面、五边形截面、三角形、梯形。

所述接头中金属榫头为钢、钛、铝中的一种或其中任意两种的合金。

所述芯材为泡沫芯材，可为PVC芯材、PMI芯材、聚氨酯芯材、三聚氰胺芯材、BALSA木的一种或任意两种以上的组合。

所述复合材料蒙皮为树脂基复合材料，其中纤维采用玻璃纤维或碳纤维的一种或组合；树脂采用聚氨酯基树脂、乙烯基酯基树脂或环氧树脂或以及上述树脂的改进型。

所述金属榫头的侧面沿圆周方向有凹槽，用于缠绕玻璃纤维或碳纤维；凹槽个数可单个或多个且尺寸可相同或不同，凹槽外铺单向或多轴玻璃纤维或碳纤维，形成局部格栅定向增强为复合材料蒙皮，用于增强臂节的连接强度和刚度。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明的接头通过树脂基复合材料、芯材及榫头结构尺寸的变化，可以最大限度的以较小的质量成本获得较高的结构功效。

本发明采用机加工芯材定型定位，使榫头安装位置更精准，接头可与被连接件之一采用真空灌注工艺一次成型，工艺实施更为简单。本发明采用内衬金属件榫头，由于直接连接金属破坏应力大于复合材料，由金属榫头及缠绕其上的碳纤维、玻璃纤维或多轴玻璃纤维或碳纤维编织物制成的复合材料格栅蒙皮承载，连接强度增大，使连接更加安全可靠。

本发明采用按照设计角度铺放碳纤维、玻璃纤维或其多轴玻璃纤维或碳纤维编织物制成的复合材料满足目标强刚度指标，采用真空灌注工艺一次成型，工艺简单，易于实施。由于复合材料的结构可设计性，使结构紧凑型，轻质高效。

本发明的接头可用于混凝土泵车及其他具有类似臂架的机械。

附图说明