一种包胶卡环及其制备方法与流程

本发明特别地公开一种航空机轮活动轮缘固定用包胶卡环，属于航空机轮活动轮缘固定技术范围。

背景技术：

活动轮缘是无内胎航空机轮结构件之一，它安装在轮毂上外侧一端，通过卡环限位，从而将轮胎可靠地固持在机轮上。卡环通常是由一对半卡环组成。两个半卡环是完全相同的，常用铝合金锻件机械加工成圆环状件再沿径向一分为二剖切开得到的。在半卡环的两个环端还设有螺钉孔，当轮胎、活动轮缘、半卡环装配到位后，通过耳片、螺钉和保险丝，将两个半卡环锁定在轮毂上，以免轮胎瘪胎半卡环从轮毂上的卡环槽拖出飞掉活动轮缘和轮胎，导致飞行事故。半卡环的剖面是一个半圆头和一条支腿，半圆头卡入轮毂上的卡环槽，支腿与半圆头相接的直面靠在轮毂外径上，支腿与半圆头连接的斜面撑靠活动轮缘外侧内孔斜切面。半卡环夹持在活动轮缘和轮毂之间，半卡环一面与活动轮缘配合或贴合，一面与轮毂配合或贴合。本人对产品使用、试验进行研究发现，由于轮胎在飞机起飞着陆过程中负荷变化，半卡环并不是静止不动的，而是随之有微小的轴向晃动(窜动)，因而在接触部位造成微动损伤(磨蚀)，这是造成轮毂卡环槽，以及活动轮缘和半卡环本身过早出现疲劳裂纹的重要因素，这是现有技术存在的不足，需要引起注意和进行改进。

美国专利2856980号披露一种斜面卡环支撑活动轮缘的结构，防止卡环脱出，卡环外面倒角约30°，活动轮缘孔口有相应倒角。美国专利5086821号公开卡环圆头侧面与轮毂卡环槽侧壁为斜面贴合，斜面角为45±20°，以减小对轮毂卡环槽磨损。美国专利5259430号公告斜面卡环支撑活动轮缘，利用楔块联接原理增加锁紧力，铝合金材料斜角为15-25°，防止和消除卡环脱出和磨损。美国专利6550510号公开复合半径连接的卡环槽和相应的卡环形状，以减小应力尖峰，提高轮毂疲劳寿命。

中国专利201520763584.8公开一种机轮结构为不同公差的活动轮缘与卡环斜面支撑，斜角为30-60°活动轮缘的斜角公差5-30′取负值，卡环斜角公差5-30′取正值，藉此使支撑力作用点升高，胎压作用力臂减小，以提高轮缘承受爆破压力。

纵观这些公开技术都涉及活动轮缘卡环固定，但没有涉及，即使个别涉及，也不适应，或不能解决活动轮缘卡环接触微动磨蚀损伤问题。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在磨蚀的不足，本发明提出一种包胶半卡环及其制备方法。

本发明提出的包胶半卡环由半卡环和包覆在半卡环配合面上的橡胶胶面层组成。橡胶胶面层采用硫化工艺粘接固定在半卡环与轮毂、活动轮缘相配合的配合面上。半卡环内圆周表面的一端有径向隆起的半圆状的圆环头，并且该圆环头位于所述半卡环的内表面；该圆环头的半径与轮毂圆周表面的卡环槽的半径相同。所述圆环头的圆弧表面与半卡环内圆周内表面之间光滑过渡相接；并且该圆环头的圆弧表面与半卡环内圆周内表面之间相接处的过渡半径为0.5～2mm。所述半卡环的外表面由斜面与平面组成，该斜面位于半卡环有圆环头的一端，并与所述隆起的圆环头的表面以弧面光滑过渡相接；该斜面与航空机轮轴线之间的夹角为30°～60°。所述的橡胶胶面层包覆在所述半卡环的圆环头表面、半卡环的内表面和半卡环的外表面的斜面上。

包胶半卡环横剖面为近似梯形或近似三角形，所述近似梯形或近似三角形的底边是由半圆弧线段和直线段组成。所述半圆弧线和直线相交处以转接圆弧弧线连接，转接半径为0.5～2mm，轮毂凹槽口处有相应倒角。

包胶半卡环的半卡环为轻合金材料。胶面层厚度为1～1.5mm，胶料为丁腈橡胶。包胶半卡环外面倒角为30°～60°，与活动轮缘内孔口处相同倒角面配合。装配后圆环头与轮毂外端外圆上的卡环槽有0.5～1mm的压缩量。

本发明提出的制备所述包胶半卡环的具体过程是：

步骤1，备胶料。

备胶料时，对胶料返炼4～8min，薄通3～5次。按所需厚度调整辊距出片，并裁剪为与包胶半卡环零件尺寸相当的胶片条。

步骤2，备半卡环。

所述的备半卡环是对加工得到的半卡环坯料进行表面处理。制半卡环时，对表面镀黄铜和吹砂。吹砂工艺参数：砂粒直径为0.2～0.5mm，风压0.3～0.8mpa。

步骤3，涂胶液。给进过表面处理的半卡环包胶部位表面涂刷胶液两遍。具体是：在半卡环需要包胶的表面均匀涂刷第一遍胶液。涂后晾干20～30min。放入烘箱干燥后取出。在涂刷的第一遍胶液表面涂刷第二遍胶液；晾干20～30min后置于烘箱干燥后取出。所涂胶液为jq-1胶液；所述的烘箱干燥是在90～120℃干燥20～30min。

步骤4，模压硫化。包括预热、装料、合模、硫化。将模具安放在硫化机上预热到硫化温度的80％。将剪裁好的胶片条放入模具型腔，具体是在下模9外圆面上的凹槽和外圆面上贴放上胶片条；在胶片条上放入半卡环；在半卡环需要包胶的表面贴放胶片条。

在装有胶片条和半卡环的上模与下模合模。合模后将模具温度升高到硫化温度，预压1～2次排气，加压保温硫化。得到包胶半卡环的半成品。

所述胶料为丁腈橡胶，所述的模压硫化参数是：温度145～165℃，时间25～40min，压力6～10mpa。

所述模具包括上模和下模。下模的上表面有一凸出的半圆柱面，该半圆柱面两侧的下模表面分别为所述半卡环内圆周表面的型面和圆环头的型腔。所述的下表面有与下模上表面的半圆柱面配合的半圆柱面凹槽，该圆柱面凹槽两侧壁的表面为外扩的斜面。上模和下模闭合后形成了两个对称的所述半包胶卡环的型腔。

步骤5，修边。对得到的包胶半卡环半成品进行整修后得到包胶半卡环成品。

本发明采用半卡环斜角以增加锁紧力，增加活动轮缘稳固性，以免受载后轴向移动和倾翻，尤其是重载和飞机转弯时。在半卡环配合面包覆一层橡胶，减缓微动撞击，消除接触微动磨蚀损伤。

本发明中，将橡胶胶面层采用硫化工艺粘接固定在半卡环与轮毂、活动轮缘相配合的配合面上，装配后受压胶面层产生的橡胶弹力使卡环圆环头紧卡在轮毂外圆上的凹槽内定位而没有轴向活动游隙，即使出现微小窜动，有胶面层的缓冲，避免金属对金属接触撞击，可有效解决半卡环接触微动磨蚀损伤问题。采用合理的斜角支撑，可既保证活动轮缘胎角座强度、刚度，又保证活动轮缘固持可靠，采用胶面层摩擦力大，也增加了接触面固定力，有助于减小或消除使用中半卡环接触微动磨蚀损伤问题。因此，本发明结构合理，简便易行，改善提高了航空机轮疲劳强度，从而改善提高了产品的使用寿命、安全性和经济效益。

附图说明

附图1是本发明与航空机轮的配合示意图。

附图2是包胶半卡环与航空机轮装配局放大图。

附图3是卡环的结构示意图。

附图4是包胶半卡环的结构示意图。

附图5是附图4横截面图。

附图6是半卡环的横截面图；其中：6a中半卡环的横截面近似梯形，6b中半卡环的横截面近似三角形。

附图7是本发明模具的结构示意图。

附图8是附图8的横剖面图。图中：

1.半卡环；2.胶面层；3.半圆环面；4.半内圆柱面；5.半外圆锥面。6.轮毂；7.活动轮缘；8.卡环。

具体实施方式

本实施例是一种用于飞机主起落架的航空机轮的包胶卡环，由两个半卡环1和包覆在各半卡环配合面上的胶面层2组成。所述的胶面层是通过硫化工艺将橡胶粘接固定在半卡环1与轮毂和活动轮缘相配合的配合面上。

半卡环1内圆周表面的一端有径向隆起的半圆状的圆环头，并且该圆环头位于所述半卡环的内表面；该圆环头的半径与轮毂6圆周表面的卡环槽的半径相同。所述圆环头的圆弧表面与半卡环内圆周内表面之间光滑过渡相接；并且该圆环头的圆弧表面与半卡环内圆周内表面之间相接处的过渡半径为0.5～2mm。

所述半卡环的外表面由斜面与平面组成，该斜面位于半卡环有圆环头的一端，并与所述隆起的圆环头的表面以弧面光滑过渡相接；该斜面与航空机轮轴线之间的夹角为30°～60°。

在所述半卡环的圆环头表面、半卡环的内表面和半卡环的外表面的斜面上均包覆有橡胶的胶面层2，形成了包胶半卡环。

所述包胶半卡环的圆环头和包胶半卡环的内表面均为与轮毂6外圆周表面相接触的配合面；所述包胶半卡环的斜面为与活动轮缘内表面相接触的配合面。

所述包胶半卡环圆环头嵌装在轮毂外端外圆周上的凹槽内，与轮毂外端外圆上的凹槽面配合；包胶半卡环内表面与轮毂外端外圆周表面配合。包胶半卡环外表面的斜面与活动轮缘内孔孔口处的倒角形成的斜面配合。

在该包胶半卡环两个端头有螺钉孔3，当所述轮胎、活动轮缘、包胶半卡环装配到位后，通过耳片、螺钉和保险丝，将两个包胶半卡环锁定在轮毂上，以免轮胎瘪胎包胶半卡环脱出飞掉活动轮缘和轮胎。

包胶半卡环横截面为近似梯形或近似三角形，所述近似梯形或近似三角形的底边为该包胶半卡环的内圆周表面。本实施例中，所述包胶半卡环的横截面近似梯形。

包胶半卡环中的半卡环1为轻合金材料。胶面层厚度为1～1.5mm，胶料为丁腈橡胶，通过硫化成型固结在半卡环1上。装配后圆环头与轮毂外端外圆上的卡环槽有0.5～1mm的压缩量。

两个包胶半卡环组合为一个圆环形的卡环。

在对所述半卡环1进行包胶时，先准备好胶料和半卡环，将返炼的胶片放入预热的模具型腔，在胶片上放上半卡环，再在半卡环上面铺放胶片，盖上上模，加压硫化。硫化工艺参数：丁腈橡胶，模压硫化参数是：温度145-165℃，时间25-40min，压力6-10mpa。

本实施例胶料为5180丁腈橡胶，模压硫化参数是：温度153℃，时间25min，压力8mpa。半卡环为铝合金，硫化前进行电镀厚度3～5μ黄铜，然后对表面吹砂处理。吹砂工艺参数：砂粒直径为0.2-0.5mm，风压0.3-0.8mpa。对粘胶表面涂jq-1胶液二遍，涂刷一遍，涂后晾干20-30min，放入烘箱在90-120℃干燥20-30min，再涂第二遍，涂后晾干20-30min，放入烘箱在90-120℃干燥20-30min。

本实施例用于飞机主起落架的航空机轮。所述的航空机轮包括轮毂6、活动轮缘7、卡环8和轴承。轮毂6是一种筒形件，一端带有径向向外伸出的固定轮缘；另一端有径向向内伸出的辐板，并在筒体外圆表面设置有二个周向延伸的凹槽，其中一个为密封圈槽；另一个为卡环槽，用于安装卡环8的圆环头。活动轮缘7是一个一端带有径向向外伸出的轮缘的筒形件，在活动轮缘7外端，也就是有轮缘的一端内孔口处有倒角，因而在活动轮缘7外端内孔口处形成锥面，而且此锥面是截头内圆锥面。在轮毂6固定轮缘、筒体外型面和活动轮缘7之间形成的空间，用来装配航空无内胎充气轮胎。轮胎装配后，活动轮缘与轮毂配合面的气密性，由安装在轮毂外圆周凹槽内的o形密封圈保证。所述卡环8的圆环头安装在轮毂外端外圆周凹槽内，通过该卡环8实现活动轮缘7在轮毂6外圆上的固定。

在轮毂6筒体与辐板和榖部所形成的内腔，用来安装盘式刹车装置。

轴承装配在轮毂6榖部，用来将机轮安装固定在起落架轮轴上。

卡环8包括一对包胶半卡环，它是二个完全相同的零件。在包胶半卡环的两个环端设有螺钉孔。卡环8还包括卡环锁紧装置，它由耳片、螺钉和保险丝构成。

当密封圈、轮胎、活动轮缘、包胶半卡环装配到位后，通过耳片、螺钉和保险丝，将两个包胶半卡环锁定在轮毂上，以免轮胎瘪胎半卡环从轮毂上的卡环槽脱离出飞掉活动轮缘和轮胎，导致飞行事故。

本实施例对所述半卡环进行包胶的具体过程是：

步骤1、备胶料。在炼胶机上对胶料返炼，以便破坏其在停放时产生的凝胶，提高胶料的塑性和均匀程度。返炼4～8min，薄通3～5次，使胶料表面柔软、光滑、平整。按所需厚度调整辊距出片，用剪子剪成与包胶半卡环零件尺寸相当的胶片条。本实施例中，胶片尺寸长×宽为230×26mm，厚3mm。

步骤2、备半卡环。所述的备半卡环是对加工得到的半卡环坯料进行表面处理，包括表面镀黄铜和吹砂。为增加橡胶与金属的结合力，先给半卡环需要包胶的表面电镀3～5μ厚度黄铜，再对半卡环需要包胶的表面吹砂处理。吹砂工艺参数：砂粒直径为0.2～0.5mm，风压0.3～0.8mpa。电镀黄铜工艺按现有技术。半卡环需要包胶的表面包括内表面和外倒角面。半卡环为铝合金。

步骤3、涂胶液。给半卡环需要包胶的表面涂刷胶液两遍，以提高胶面层与金属的粘结强度。在半卡环需要包胶的表面均匀涂刷一遍胶液。涂后晾干20～30min。放入烘箱在90～120℃干燥20～30min取出。然后涂刷第二遍胶液，涂后仍然要先晾干后再置于烘箱干燥，参数同第一遍。半卡环需要包胶的表面包括内表面和外斜面。所涂胶液为jq-1胶液。

4、模压硫化。包括预热、装料、合模、硫化。将模具安放在硫化机上预热到硫化温度的80％。将剪裁好的胶片条放入模具型腔，具体是在下模9外圆面上的凹槽和外圆面上贴放上胶片条，然后在胶片条上放入半卡环，再在半卡环需要包胶的表面贴放胶片条。

在装有胶片条和半卡环的下模上盖上上模8，上模与下模合模。合模后将模具温度升高到硫化温度，预压1～2次排气，然后加压保温硫化。模压硫化工艺参数：所述胶料为丁腈橡胶，模压硫化参数是：温度145～165℃，时间25～40min，压力6～10mpa

本实施例胶料为5180丁腈橡胶，模压硫化参数是：温度153℃，时间25min，压力8mpa。

5、修边。硫化后从开模，从模具中取出已硫化有橡胶的半卡环，打磨、清理多余的残胶，去除分模线飞边，得到包胶半卡环成品。

所述模具包括上模8和下模9。所述下模9为半圆柱状，在该下模半圆表面的中部有凸起有半圆状的挡肩，在该挡肩两侧的下模半圆表面上分别有用于安装所述半卡环1圆环头的半环形凹槽，该凹槽一侧的下模半圆表面为与该半卡环支腿的内表面配合的型面。所述上模8亦为半圆柱状。在该上模的下表面有与所述下模上的挡肩配合的半圆环状凹槽；在所述半圆环状凹槽的两侧分别有与所述圆环头外表面配合的斜面。但所述圆环头嵌入下模的型腔后，扣合上模，以实现对所述半卡环的硫化包胶。

所述模具对称设置两个型腔，一次硫化能够完成两个半卡环的包胶。