一种抗拉压高刚度筒式减振器的制作方法

本发明属于减振器设计技术，涉及一种抗拉压高刚度筒式减振器。

技术背景

直升机发动机与机身主要通过主轴和分布在发动机四周的支撑杆来连接，发动机在工作过程中产生的振动很大部分通过支撑杆传递到机身，目前国内的直升机发动机与机身的连接均为刚性金属撑杆，而国外则已大量采用柔性撑杆，即在刚性撑杆的中间设置弹性减振器或隔振器，采用柔性撑杆可以大幅降低飞行状态下发动机振动对机身的影响，显著改善机身的振动水平和乘坐舒适性。由于发动机重量较大，绝大部分载荷由撑杆承担，采用柔性撑杆时对减振器的刚度要求较高，在非工作状态下，柔性撑杆处于受压状态，即采用的减振器承担发动机的大部分自重，飞行工作状态下，柔性撑杆处于受拉状态，此时的减振器承担大部分机身载荷，因此要求采用的减振器同时具有较高的抗拉和抗压能力，同时具有过载限位保护能力和较小的尺寸。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种具有相同轴向拉伸刚度和轴向压缩刚度，且在过载条件下具有限位保护的抗拉压高刚度筒式减振器。

本发明的技术方案是：

一种抗拉压高刚度筒式减振器，包括壳体1，以及安装于壳体1的外筒2、内筒3和橡胶弹性体4，内筒3外侧和外筒2内侧分别均匀布置有若干个加强扇形筋板，内筒3和外筒2之间通过橡胶弹性体4填充连接，扇形加强筋板嵌入橡胶弹性体4内。

优选地，内筒3外侧绕中心轴oo’周向均布扇形加强筋板的数量n1≥2，内筒3沿中心轴oo’轴向均匀布置的扇形加强筋板的数量n2≥1。

优选地，外筒2内侧绕中心轴oo’周向均布的扇形加强筋板数量n3≥2，外筒2沿中心轴oo’轴向均匀布置的扇形加强筋板数量n4≥1。

优选地，中心轴oo’周向上两相邻扇形加强筋板之间的夹角α大于单个扇形加强筋板的扇形夹角β。

优选地，扇形加强筋板根部的厚度h1不小于端部厚度h2。

优选地，内筒3扇形加强筋板和外筒2的扇形加强筋板的面积相等。

优选地，内筒3外侧绕中心轴线oo’周向均布的扇形加强筋板数量n1和外筒2内侧绕中心轴线oo’周向均布的扇形加强筋板数量n3数量相等。

优选地，内筒3扇形加强筋板和外筒2的扇形加强筋板沿中心轴oo’轴向依次相互交错布置，内筒3和外筒2沿中心轴oo’轴向任意两相邻加强筋板之间的距离相等。本发明的技术效果是：提供了一种抗拉压高刚度筒式减振器，该减振器结构具有轴向刚度可设计范围宽、过载限位保护、结构简单紧凑、外形尺寸小、安装维护简单等特点，用于直升机发动机柔性撑杆可显著减小机身的振动，能够产生较大的经济效益。

附图说明

图1是本发明外形轮廓示意图；

图2是本发明轴向中心截面示意图；

图3是内筒加强筋板b-b截面示意图；

图4是外筒加强筋板c-c截面示意图；

图5是加强筋板e部位的局部放大示意图；

图6是实施实例的正视图和中截面剖面图；

图7是实施实例的横截面b-b剖视图；

图8是实施实例的横截面c-c剖视图；

图9是实施实例内筒等轴侧视图和外筒局部等轴侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

首先根据减振器的承载载荷大小及安装接口尺寸要求确定减振器的轴向刚度范围和基本外形尺寸直径、长度等。

开展减振器的初步结构方案设计，选定内筒、外筒、壳体、橡胶弹性体的材料，对不同结构设计方案进行轴向刚度的有限元分析计算，直至计算刚度初步满足设计刚度要求。

如图1-5所示，开展减振器的结构优化设计，在满足减振器刚度的前提下，研究周向加强筋板数量n1、n3和轴向加强筋板数量n2和n4、结构尺寸(d11、d12、d13、d21、d22、d23、α、β、h1、h2、h、h)、橡胶体口型结构及材料之间的相互匹配关系，尺寸设计过程中应注意β≥α、h1≥h2，绕减振器中心的周向加强筋板数量n1≥2，n3≥2，n1＝n3,且绕减振器中心轴oo’周向均匀分布。轴向加强筋板数量n2≥1，n4≥1，且n2和n4至少有一个大于或等于2，n2和n4可以相等，也可以不相等，轴向加强筋板沿减振器中心轴线oo’均匀分布。优化目标是减振器在满足刚度技术要求的前提下，承受相同载荷时，橡胶体的最大应变最小、结构的整体质量最小。

通过优化确认减振器的结构后，进行内筒、外筒、壳体结构在极限载荷条件下的强度校核分析，对内筒外侧及外筒内侧加强筋板边缘及过度尖角部位进行圆角过度处理，以便进一步减小局部应力集中，外筒外径应出留足够的尺寸加工余量，内筒、外筒和橡胶弹性体经硫化后构成整体硫化件，整体硫化件与壳体通过过盈配合构成最终的减振器，过盈配合装配前应对硫化件外径进行精加工处理，过盈配合余量及表面粗糙度需进行详细计算，过盈配合产生的摩擦力在极限载荷状态下应保证外筒和壳体之间不会产生相对滑动。

实施实例：一种拉压高刚度筒式减振器结构及中截面如图6所示，横截面结构示意图如图7、图8所示。内筒和外筒为0cr17ni4cu4nb不锈钢材料，壳体为2a70铝合金材料，橡胶弹性体材料为绍尔硬度55的天然橡胶材料；筒式减振器接口尺寸为345mm；内筒和外筒的周向加强筋板数量均为3，内筒沿轴向oo’方向的加强筋板数为3，外筒沿轴向oo’方向的加强筋板数为2；外筒结构尺寸d11为φ60mm，d12为φ52mm，d13为φ25mm；内筒结构尺寸d21为φ50mm，d22为φ23mm，d23为φ20mm；内筒、外筒加强筋板根部的厚度h1为5mm，端部的厚度h2为2mm，筋板的周向长度h为15mm；内筒或外筒沿轴向两相邻加强筋板的距离h为60mm，内筒和外筒沿轴向两相邻加强筋板的距离为30mm；两相邻扇形加强筋板之间的夹角α为65°，单个扇形加强筋板形成的扇形夹角β为55°。

技术特征：

技术总结
本发明属于减振技术，涉及一种抗拉压高刚度筒式减振器，包括壳体(1)，以及安装于壳体(1)的外筒(2)、内筒(3)和橡胶弹性体(4)，其特征在于：内筒(3)外侧和外筒(2)内侧均匀布置有若干个加强扇形筋板，内筒(3)和外筒(2)之间通过橡胶弹性体(4)填充连接，扇形加强筋板嵌入橡胶弹性体(4)内。本发明具有轴向刚度大、刚度可设计性强、拉压限位保护、结构简单、使用维护方便、成本低等特点。

技术研发人员：陈高升;冯林兆;赖亮庆;黄艳华;薛磊;苏正涛;刘嘉
受保护的技术使用者：中国航发北京航空材料研究院
技术研发日：2019.03.05
技术公布日：2019.07.19