一種橡膠彈性軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬橡膠彈性元件減振降噪技術(shù)領(lǐng)域，涉及對直升機(jī)旋翼系統(tǒng)所用彈性軸承的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]直升機(jī)旋翼系統(tǒng)中均采用減振裝置，通過減振裝置可以降低直升機(jī)槳葉的振動，提高槳葉壽命，避免地面共振和空中共振的發(fā)生，共振直接影響直升機(jī)的安全性和乘坐舒適性，嚴(yán)重時可導(dǎo)致直升機(jī)解體。
[0003]橡膠彈性軸承是構(gòu)成旋翼系統(tǒng)減振裝置的關(guān)鍵功能構(gòu)件之一，要求橡膠彈性軸承具有大的壓縮剛度和徑向剛度來抵抗槳葉產(chǎn)生的離心力和徑向載荷，同時要有小的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度來衰減槳葉旋轉(zhuǎn)過程中的扭轉(zhuǎn)載荷和揮舞載荷，減小槳葉動載荷向機(jī)身的傳遞，達(dá)到減振降噪的目的。
[0004]由于橡膠彈性軸承是由多層球形金屬隔片及橡膠層交替層疊構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其接口尺寸決定了金屬大接頭及小接頭的結(jié)構(gòu)形式，要使彈性軸承具有大的壓縮剛度和徑向剛度，同時保持較小的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度是一對矛盾，對中間部分的金屬隔片及橡膠層的設(shè)計就顯得尤為重要，特別是對于大噸位、機(jī)動性能要求高的直升機(jī)尤其如此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提出一種可用于直升機(jī)旋翼系統(tǒng)的具有高壓縮剛度和徑向剛度，同時具有較小扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度同時具有長壽命的橡膠彈性軸承。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種橡膠彈性軸承，包括一個金屬的大接頭1，一個金屬的小接頭2，若干層同球心的球形的金屬隔片3及若干層橡膠層4，金屬大接頭I及金屬小接頭2與金屬隔片3之間通過橡膠層4粘接在一起，相鄰的金屬隔片3通過橡膠層4粘接在一起，所有金屬隔片3的外緣軸線均通過金屬隔片3球面的球心，其特征在于:在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，所有金屬隔片3的外緣均位于近似同一條直線或折線上。
[0007]在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，當(dāng)金屬隔片3的外緣均位于近似同一條直線時，該直線與金屬隔片3中心軸線的夾角α在15°?45°之間。
[0008]在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，當(dāng)金屬隔片3的外緣均位于近似同一條折線時，小接頭2 —端的折線段與金屬隔片3中心軸線的夾角α在5°?30°之間，折線角Θ在0°?45°之間。折線角Θ的頂點位于第一層金屬隔片3與最后一層金屬隔片3之間的任意一層金屬隔片3或橡膠層4上。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:該結(jié)構(gòu)的軸承能夠滿足直升機(jī)旋翼系統(tǒng)在大載荷、高機(jī)動條件下的減振要求，具有大的壓縮剛度和徑向剛度及較小的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，同時具有長的使用壽命。
[0010]將金屬隔片外緣設(shè)計為近似處于一條直線上，能保證軸承具有較高的軸向剛度和徑向剛度，同時具有較小的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，對軸承承受大的離心載荷、側(cè)向載荷及彎曲載荷等疊加載荷條件下的疲勞有利，當(dāng)金屬隔片外緣設(shè)計為近似處于一條折線上時，能明顯減小接頭折線段一端各膠層在疊加載荷條件下的疲勞差異，有助于膠層的等受命設(shè)計，但會損失部分側(cè)向剛度，在承受大的側(cè)向載荷時，在折線角過度部位的膠層容易提前出現(xiàn)疲勞。其外形具體采用何種設(shè)計，應(yīng)根據(jù)軸承實際承受側(cè)向載荷的大小而定。
【附圖說明】
[0011]圖1是橡膠彈性軸承的正視圖。
[0012]圖2是橡膠彈性軸承的左視圖。
[0013]圖3是橡膠彈性軸承的上視圖。
[0014]圖4是圖1的A-A剖視圖。
[0015]圖5是橡膠彈性軸承隔片外緣采用變角度設(shè)計的截面圖。
【具體實施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實例性的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中相同或相似的標(biāo)號表示相同或相似的元件。下面參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0018]參考圖1?圖5，橡膠層4彈性軸承包括一個金屬的大接頭1，一個金屬的小接頭2，若干層同球心的球形的金屬隔片3及若干層橡膠層4，其中圖1?圖4為同一種結(jié)構(gòu)的彈性軸承，在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，其所有金屬隔片3的外緣近似處于一條直線上，圖5所有金屬隔片3處于一條折線上。
[0019]當(dāng)金屬隔片3同一截面外緣相同特征點的近似處于一條直線上時，該直線與隔片中心軸線的夾角α在15°?45°之間，夾角α不宜過大，否則會導(dǎo)致小接頭2膠層提前破壞；當(dāng)金屬隔片3同一截面外緣近似為一條折線時，小接頭2—端的折線段與隔片中心軸線的夾角α在5°?30°之間，折線角Θ在0°?45°之間，折線角Θ不宜過大，否則會造成徑向失穩(wěn)。
[0020]本發(fā)明中的橡膠層4彈性軸承適用于大載荷的直升機(jī)旋翼系統(tǒng)，其小接頭2的球面半徑在40mm?80mm之間，大接頭I的球面半徑在90mm?130mm之間。
[0021]彈性軸承所用的金屬隔片3材料通常選用不銹鋼材料，通常采用沖壓形式實現(xiàn)球面形狀，為了保證球面的精確性及隔片厚度的均勻性，可采用多次沖壓成型。
[0022]隔片的外緣要進(jìn)行卷邊處理用于成型定位，卷邊外緣的軸線應(yīng)通過隔片球面的球心，否則會導(dǎo)致膠層的厚薄不均，對橡膠層4彈性軸承的壽命不利。
[0023]彈性軸承的金屬大接頭I球面、金屬小接頭2球面、各層金屬隔片3應(yīng)保持相同的球心，金屬隔片3之間的橡膠層4厚度應(yīng)保持盡量均勻，有利于保證動態(tài)特性及使用壽命。
[0024]當(dāng)彈性軸承的各層橡膠層4性能一致時，橡膠層4的厚度應(yīng)遵循從小接頭2向大接頭I逐漸增加或階梯增加的趨勢，但為了保證彈性軸承的成型工藝性和抗疲勞性能，橡膠層4的最小厚度不應(yīng)小于0.6mm，最大厚度不大于3mm。
[0025]當(dāng)彈性軸承的各層橡膠4層性能不一致時，各橡膠層4的厚度可以設(shè)計為相同厚度，也可設(shè)計成從小接頭2向大接頭I逐漸增加或階梯增加的厚度，但靠近小接頭2的橡膠層4的模量應(yīng)高于靠近大接頭I橡膠層4的模量，這樣有利于實現(xiàn)各橡膠層4的等壽命。
[0026]金屬隔片3外緣半徑從小接頭2向大接頭I逐漸增大，在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，當(dāng)金屬隔片3的外緣近似處于一條直線上時，有利與提高彈性軸承的徑向剛度。
[0027]在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，當(dāng)所有金屬隔片3外緣處于一條折線上時，可減小AB段各膠層間的面積差異有利與減小各膠層的疲勞壽命差異，在設(shè)計指標(biāo)允許的條件下增加小接頭2的面積有利于提高彈性軸承的使用壽命。
[0028]構(gòu)成橡膠層4彈性軸承的膠層為天然橡膠層4，其硬度(紹爾硬度)在45度?70度之間。
[0029]實施例一
[0030]如圖4所示，一種橡膠彈性軸承，包括一個金屬的大接頭I，一個金屬小接頭2，24層球形金屬隔片3，25層橡膠層4。在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，金屬隔片3外緣相同特征點的連線近似為一條直線，直線與中心軸線的夾角α為25°。金屬大接頭I的球面半徑(SR2)為111.35mm，金屬小接頭2的球面半徑(SRl)為63.5mm，球形隔片的厚度為0.8mm，各金屬隔片3外緣均進(jìn)行卷邊處理，卷邊與球面的過度部位進(jìn)行倒角處理，卷邊外緣軸線通過球面球心，各隔片的中心處均開有直徑為10_的通孔。金屬大接頭I和小接頭2均為鈦合金材料，金屬隔片3為不銹鋼材料，各膠層均為硬度55度(紹爾硬度)的天然橡膠層4。膠層的厚度在0.7mm?2.2mm之間，從小接頭2向大接頭I呈階梯增加，各金屬隔片3同一截面的外緣近似處于一條直線上。
[0031]實施例二
[0032]如圖5所示，一種橡膠彈性軸承，包括一個金屬大接頭1，一個金屬小接頭2，24層球形金屬隔片3，25層橡膠層4，在通過金屬隔片3中心軸線的任一截面上，金屬隔片3外緣相同特征點的連線近似為一條折線，直線與中心軸線的夾角α為13°，折線角Θ為3.5°。金屬大接頭I的球面半徑(SR2)為111mm，金屬小接頭2的球面半徑(SRl)為63.5_，球形隔片的厚度為0.8_，各金屬隔片3外緣均進(jìn)行卷邊處理，卷邊與球面的過度部位進(jìn)行倒角處理，卷邊外緣軸線通過球面球心，各隔片的中心處均開有直徑為1mm的通孔。金屬大接頭I和小接頭2均為鈦合金材料，金屬隔片3為不銹鋼材料，各膠層均為硬度55度(紹爾硬度)的天然橡膠層4。膠層的厚度在0.7mm?2.2mm之間，且從小接頭2向大接頭I呈階梯增加。在本實例中，為了減小各膠層間的面積差異從而減小各膠層的疲勞壽命差異，增加了小接頭2膠層的面積，各金屬隔片3同一截面的外緣近似處于一條折線上，這樣AB段各膠層間的面積差異就要小于實例一中相應(yīng)膠層間的面積差異，有利于實現(xiàn)AB段各膠層的等受命。但是此種結(jié)構(gòu)會損失彈性軸承的徑向剛度，特別是當(dāng)過度角較大時，不利于彈性軸承的徑向穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種橡膠彈性軸承，包括一個金屬的大接頭(1)，一個金屬的小接頭(2)，若干層同球心的球形的金屬隔片(3)及若干層橡膠層(4)，金屬大接頭(I)及金屬小接頭(2)與金屬隔片⑶之間通過橡膠層⑷粘接在一起，相鄰的金屬隔片⑶通過橡膠層⑷粘接在一起，所有金屬隔片(3)的外緣軸線均通過金屬隔片(3)球面的球心，其特征在于:在通過金屬隔片(3)中心軸線的任一截面上，所有金屬隔片(3)的外緣均位于近似同一條直線或折線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠彈性軸承，其特征在于:在通過金屬隔片(3)中心軸線的任一截面上，當(dāng)金屬隔片(3)的外緣均位于近似同一條直線時，該直線與金屬隔片(3)中心軸線的夾角α在15°?45°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠彈性軸承，其特征在于:在通過金屬隔片(3)中心軸線的任一截面上，當(dāng)金屬隔片(3)的外緣均位于近似同一條折線時，小接頭(2) —端的折線段與金屬隔片(3)中心軸線的夾角α在5°?30°之間，折線角Θ在0°?45°之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橡膠彈性軸承，其特征在于:折線角Θ的頂點位于第一層金屬隔片(3)與最后一層金屬隔片(3)之間的任意一層金屬隔片(3)或橡膠層(4)上。
【專利摘要】一種橡膠彈性軸承，包括一個金屬的大接頭(1)，一個金屬的小接頭(2)，若干層球形金屬隔片(3)及若干層橡膠(4)，金屬大接頭及金屬小接頭與金屬隔片之間通過橡膠層粘接在一起，相鄰的金屬隔片通過橡膠層粘接在一起，所有金屬隔片同一截面的外緣近似處于一條直線或折線上。本發(fā)明具有使彈性軸承增加壓縮剛度和徑向剛度的同時減小扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲的特點，有助于提高橡膠彈性軸承的動態(tài)性能和疲勞壽命。
【IPC分類】F16F15-08, F16C27-06
【公開號】CN104632885
【申請?zhí)枴緾N201410727993
【發(fā)明人】蘇正濤, 陳高升, 賴亮慶, 蔣洪罡, 米志安, 劉嘉, 王景鶴
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月3日