一种内壁具有超滑及柔软特性的纳米仿生液压管制造技术

一种内壁具有超滑及柔软特性的纳米仿生液压管，该液压管是四层的圆管，其沿径向由内向外依次为内层、中层A、中层B及外层，并且相邻两层相互粘接；其中所述内层是采用碳纳米管纳米材料的光滑层；所述中层A是由经线和纬线编织成的编织网管；所述中层B是钢丝网管；所述外层是橡胶管。本实用新型专利技术管路内壁的纳米涂层具有明显的减摩作用，使其摩擦极小，因此，湍流现象大大减小，由此而引发的液压管路流固耦合振动减小；管路内壁柔软结构提高了吸收流量脉动和振动的效果，因此，具有更好的抗震效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本技术涉及一种液压管路的液压管，尤其是应用在高压液压系统主泵出口及执行机构连接处的液压管。
技术介绍
目前，随着液压系统向高速高压化方向发展，液压系统振动问题日益严重，而且带来的故障率及失效率也大幅度提升，其已经成为限制其向高速高压化方向发展的主要瓶颈之一。轴向柱塞泵是液压系统的心脏，泵出口流量脉动是液压系统振动的主要来源之一，并通过管路传播，造成下游系统强烈振动，吸收泵口流量脉动是减小液压系统振动的一种很有效的方式，但是，吸收流量脉动的振动控制效果，要比在流量脉动激发流固耦合振动后，再去控制振动更为直接有效，因此，泵口管路在减小泵的脉动方面起着至关重要的作用。例如，安装减震喉是大部分高压液压系统主泵出口消振的一个有效措施，这种方式在一定程度上减小了泵口流量脉动带来的危害，就结构而言，减震喉是一种内部集成了多层钢丝的液压胶管，橡胶材料和钢丝所具有的弹性性能可以更好地吸收振动能。此外，液压系统在工作过程中，受到外界负载干扰，会在液压缸、液压马达等执行机构中形成强迫振动，进而在管路系统中形成强烈振动，在执行机构高压口安装液压胶管及管路消振器是减小这部分振动的一个常见措施。由于现有的液压胶管的材料及结构为“刚性材料与弹性材料交叉混合编织”，主要依赖弹性材料减振，受到结构强度限制，弹性材料的刚度较大，吸收脉动和振动的能力有限，管路消振器一般包在钢管或高强度胶管外表面上，其材料及结构为“刚性材料在内，弹性材料在外”，这种消振器吸收的工作本质是通过橡胶材料吸收结构振动，而不是直接吸收流量脉动，振动控制效果有限。此外，研宄表明，管路内壁的粗糙度对管路内部流体流动状态有直接影响，流体掠过粗糙元时，粗糙元间的部分流体会被截留，形成细小旋涡，粗糙元以及其间截留流体对流动起阻塞作用，从而增大管路摩阻系数，导致管路流固耦合作用过程中的摩擦耦合的影响增大，尤其是在高频范围内，摩擦耦合的影响会变得十分明显；管内流体高速流动时，内壁粗糙度增大后，管路内油液的流动状态更为复杂，而且易于向不稳定状态发展，形成复杂湍流，进而加强了管路的振动。目前，广泛应用于液压系统的钢丝编织软管是由内胶层、中胶层、一至四层钢丝编织增强层以及外胶层组成，钢丝缠绕层层数越多，管径越小，胶管的耐压力越高。已有的设计，例如:中国专利技术专利CN1786541A公开了一种耐压硅橡胶软管，内胶层和外胶层的主体材料都是硅橡胶，在制造工艺上通过预硫化处理进行改进，得到耐压性好的橡胶软管，但是软管内径小，且只适合于应用在食品、制药行业中。中国专利CN1995791A公开了一种新型硅橡胶软管，该软管采用不锈钢圈加固，使软管强度得到加强，但是，软管的弹性因此得到抑制，吸收脉动性差。美国授权专利US4285534公开了一种吸收脉动的软管，该软管两端设置节流材料，并在管内设置有节流装置，从而使流量脉动得到抑制，但是流体通过节流口时会造成能量损失，影响效率。以上所述专利，都没有涉及对管路内壁粗糙度进行优化。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种仿照猎豹心脏出口血管结构制成的既耐高压又能吸收流量脉动的仿生式液压管。本技术的具体技术方案如下:—种仿生式液压管，该液压管是四层的圆管，其沿径向由内向外依次为内层、中层A2、中层B3及外层，并且相邻两层相互粘接；其中内层是碳纳米管；所述中层A2是经线和玮线编织成的编织网管；所述中层B3是钢丝网管；所述外层是橡胶材料。所述中层B3的钢丝网管，其钢丝网是不锈钢钢丝或铝合金钢丝或钛合金钢丝；上述中层B3的钢丝网管可以是I层钢丝网，也可以是由内而外编织成的1-4层钢丝网。包裹在中层B3钢丝网管外的外层为橡胶防护层；或者在中层A2外面设有取代中层B3与橡胶防护层的常见的刚性液压管路，如不锈钢合金、铝合金、钛合金管路。此外，本专利技术各层采用具有一定粘弹性的胶水粘接而成，使各层成为一个整体，具有更好的整体性能。本技术的液压管本体可以具有8mm至70mm的外径，以及2mm至1mm的厚度。软管的选用可按一般软管的选用方法进行选择。猎豹可在瞬间从静止到时速每小时70公里的状态只需要4秒时间，在这个过程中，猎豹心脏出口血管承受着高频高压的血液流量压力脉动。猎豹心脏出口血管之所以能承受高频高压的血液流量压力脉动，是因为猎豹心脏出口血管由内膜、中膜、外膜三层组成。内膜由内皮、内皮下层和内弹性膜构成。内皮下层较厚，其中含有胶原纤维、弹性纤维和少量的平滑肌，各细胞的活动受外来神经支配或受扩散到各细胞的激素的影响。内弹性膜与中膜的弹性膜相粘接。中膜有40?70层弹性膜。研宄发现，正是由于这一结构，猎豹在剧烈运动时，虽然体内血压骤然升高，脉动幅值和频率急速增加，但是由于血管良好的光滑性和粘弹性，使血液流动过程中，沿程阻力小，而且吸收脉动能力强，同时在血管扩张、血压迅速升高时，胶原纤维产生极大张力阻碍血管进一步扩张，使血管可以在压力突然升高的情况下不会破裂。所以，仿照猎豹心脏出口血管结构，本技术提供一种内壁具有超滑及柔软特性的纳米仿生液压管，该液压管分内、中、外三层。内层选用微尺度纳米材料一一碳纳米管作为涂覆材料，采用粘接工艺将纳米材料站接到橡胶材料面向流体的内壁表面。碳纳米管表面具有超滑特性，大大降低了管路内壁的粗糙度，能够大幅度减小湍流的影响，从而减小流量脉动。中层A2是由经线和玮线编织成的弹性吸收脉动层，其能够在很大程度上吸收管路内的流量脉动，经线选用涤纶材料，涤纶材料的优点是强度较高、回弹能力较强，能够较大范围地抵抗管路内壁的变形，玮线选用聚氨酯材料，聚氨酯的优点是弹性强，可有效吸收流量脉动，上述经玮线编织在一起，可保证该中层A2有足够的回弹性能和高吸收脉动性能；中层B3与外层分别选用钢丝和橡胶材料，钢丝由橡胶包裹，与传统液压胶管相似，使橡胶软管具有足够的强度，且钢丝不会暴露在空气中，避免腐蚀。本技术与现有技术相比具有如下优点:1.管路内壁具有超滑结构，大幅度减小了内壁摩擦，因此湍流现象大大减小，因此减小了由于摩擦耦合引起的液压管路耦合振动；2.吸收流量脉动和振动的效果更强，具有更好的抗震效果；3.本技术的中层A2和内层也可以单独成为一体，将其内嵌安装在刚性液压管路内壁，比传统的刚性液压管具有更好的吸收脉动能力。【附图说明】图1为本技术立体结构示意简图。图2为本技术的主视剖面示意图。图3为本技术的中层结构示意图。【具体实施方式】在图1、图2及图3所示的仿生式液压管示意简图中，本液压管是四层的圆管，其沿径向由内向外依次为内层1、中层A2、中层B3以及外层4，并且相邻的两层相互粘合；其中内层是碳纳米管，所述中层A2是由经线2.1和玮线2.2采取缎纹编织方式制成的编织网管；所述内层和中层A2之间粘贴铜基薄膜，然后将内层烧结在铜基薄膜上；所述中层B3是不锈钢丝网管，中层A2与中层B3通过橡胶粘合剂A(六甲氧基甲基嘧胺)粘接在一起；所述外层是橡胶管，中层B3与外层通过橡胶粘合剂A(六甲氧基甲基嘧胺)粘接在一起。【主权项】1.一种内壁具有超滑及柔软特性的纳米仿生液压管，其特征是:该液压管是四层的圆管，其沿径向由内向外依次为内层、中层A、中层B及外层，并且相邻两层相互粘接；其中内层是碳纳米管；所述中层A是由经线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内壁具有超滑及柔软特性的纳米仿生液压管，其特征是：该液压管是四层的圆管，其沿径向由内向外依次为内层、中层A、中层B及外层，并且相邻两层相互粘接；其中内层是碳纳米管；所述中层A是由经线和纬线编织成的编织网管；所述中层B是钢丝网管；所述外层是橡胶管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭长虹，李东，权凌霄，陈艳品，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北;13