CN101093008A - 夹层为金属橡胶的复合阻尼材料 - Google Patents

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Abstract

夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，它涉及金属复合减振材料。它解决了现有橡胶材料耐腐蚀能力差、工作温度区间窄、耐油、湿性差、易老化和真空挥发，以及不适合用于长期运行设备和高、低温和真空等工作环境的减振；在真空环境下橡胶材料挥发易造成对敏感设备的污染和侵蚀的问题。本发明的金属橡胶层(102)夹在基层(101)和约束层(103)之间，金属橡胶层(102)的下表面与基层(101)的上表面和金属橡胶层(102)的上表面和约束层(103)的下表面由粘接剂(104)粘接成一体，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼材料。本发明以金属橡胶材料替代传统的橡胶材料，具有耐腐蚀，不老化，耐高低温和真空不挥发等优异特性。适用于制作不同结构的减振部件。

Description

夹层为金属橡胶的复合阻尼材料
技术领域
本发明涉及复合减振材料，尤其是涉及夹层为金属橡胶的复合阻尼材料。
背景技术
随着运载火箭、卫星、导弹、舰艇等高技术产业的飞速发展，***的功能日渐多样化，结构也日益大型化和复杂化，***的性能和精度要求也越来越严格，结构的动力学特性也变得更加复杂。其大功率推进装置，旋转机械，以及工作过程中剧烈的流体摩擦成为结构振动的激振源。激励通常具有宽频带和随机的特性，能够引起结构的多共振峰谐振现象，造成***运行的精度、效能下降，产生大量噪声，结构疲劳损伤，甚至引发灾难性的后果。以阻尼材料为基础的阻尼增强减振技术能够有效的增加结构的阻尼水平，在宽频率范围内抑制结构的振动，吸收噪声。具体措施有两种：一是将需要进行减振处理的部位直接制成由基层、阻尼层和约束层构成的阻尼增强结构件，能够使结构件自身即具有高阻尼，减振和降噪的功能；二是在振动的传递路径上，如卫星上的天线、敏感设备，舰艇管路，推进装置外壳等结构的表面上安装一定厚度的阻尼层或约束阻尼结构来增加结构的阻尼水平。而传统阻尼增强结构中采用橡胶阻尼材料。普通橡胶材料耐腐蚀能力差、工作温度区间窄，耐湿耐油性差，易老化和真空挥发，不适合用于长期运行设备的减振以及高、低温和真空等恶劣工作环境。并且，在真空环境下橡胶材料挥发易造成对敏感设备的污染和侵蚀。
发明内容
本发明为了解决现有普通橡胶材料耐腐蚀能力差、工作温度区间窄、耐湿耐油性差、易老化和真空挥发，以及不适合用于长期运行设备和高、低温及真空等工作环境条件下的减振；并且，在真空环境下橡胶材料挥发易造成对敏感设备的污染和侵蚀的问题，现提供一种夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，解决上述问题的具体技术方案如下：
本发明包含基层、金属橡胶层和约束层，金属橡胶层夹在基层和约束层之间，金属橡胶层、基层和约束层连成一体，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼材料。
基层和约束层可以是金属材料或碳纤维材料。
金属橡胶以金属丝为原材料，经成形工艺成形后，具有与普通橡胶类似的粘弹性，在外载荷作用下通过金属丝之间的摩擦吸收和耗散能量。金属橡胶材料具备阻尼性能好、重量轻、耐腐蚀能力强、工作温度环境范围广，耐湿耐油、不老化和真空不易挥发的特点。因此，以金属橡胶材料替代普通橡胶材料能够极大的扩展减振技术的应用范围。
本发明以金属橡胶材料替代传统的橡胶材料，扩展了夹层阻尼增强结构的适用范围。金属橡胶夹层阻尼增强结构具有耐腐蚀，不老化，耐高低温和真空不挥发等优异特性。金属橡胶夹层阻尼增强结构能够安装于已有结构表面，对已有结构进行减振，而不用更改原结构的设计，不降低结构的强度和可靠性。金属橡胶夹层阻尼增强结构也能够制成独立的具有减振能力的结构部件，而且减振结构轻量化和减振性能好。金属橡胶夹层阻尼增强结构具有应用方式多样化，适用于制作不同结构的减振部件。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是图1A-A的剖视图和具体实施方式一复合阻尼材料的结构示意图，图3是具体实施方式二复合阻尼材料的结构示意图，图4是图3B-B的剖视图，图5是具体实施方式三复合阻尼材料的结构示意图，图6是具体实施方式四复合阻尼材料的结构示意图，图7是具体实施方式五复合阻尼材料的结构示意图，图8具体实施方式六复合阻尼材料的结构示意图，图9是图8的截面结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2描述本实施方式。本实施方式由基层101、金属橡胶层102和约束层103组成，金属橡胶层102夹在基层101和约束层103之间，金属橡胶层102的下表面与基层101的上表面和金属橡胶层102的上表面和约束层103的下表面由环氧粘接剂104在一定温度和压力下固化连成一体，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼材料。
基层101为需要减振的结构外壳，结构发生振动时，带动金属橡胶发生变形，金属橡胶内部发生摩擦，吸收和耗散能量，从而达到减振、降噪的目的。金属橡胶阻尼层102外安装约束层103能够加剧阻尼材料的变形，提高减振效果。使用粘接剂的金属橡胶夹层阻尼结构适用于一般的工作环境，金属橡胶的多孔性能够提供优于普通橡胶的降噪效果。
具体实施方式二：结合图3描述本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同点在于它还包含有焊接孔106和焊点105，基层101和约束层103上设有焊接孔106，金属橡胶层102的下表面与基层101的上表面和金属橡胶层102的上表面和约束层103的下表面由若干个焊点105焊接为一体。其它与具体实施方式一相同。本实施方式中采用焊接方式，适用于高、低温和真空等恶劣的工作环境。
具体实施方式三：结合图5描述本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同点在于基板101为中空板，一个侧面开有口，金属橡胶层102制成平板状，填充于中空板101之内，再将开口处封闭，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼板材。板振动时带动金属橡胶阻尼层102发生变形消耗能量。整个结构可作为具有减振功能的结构件。金属橡胶填充板适于作为具有减振能力的支撑结构，以及制成能够提供弹性和阻尼的夹持结构。
具体实施方式四：结合图6描述本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同点在于基层101为管件，金属橡胶层102包覆于管件基层101的外壁上，约束层103包覆在金属橡胶层102的外表面上，约束层103的边缘处由铆钉或螺栓107使金属橡胶层102紧附于管件基层101和约束层103的外内壁上，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼管。管件的振动和产生的噪声由金属橡胶耗散、吸收。金属橡胶夹层阻尼管可作为具有减振能力的支撑结构与其他结构连接。使用金属橡胶夹层阻尼管亦可组成具有减振和降噪能力的管路***。
具体实施方式五：结合图7描述本实施方式。本实施方式它还包含有螺栓107，基层101为支座状、金属橡胶层102和约束层103为法兰形状，法兰形状金属橡胶层102的外壁设计有锥度，法兰盘上设有通孔，套于支座状基层101的外壁上，法兰形状约束层103内表面具有与法兰形状金属橡胶层102的外壁相配合的斜面，法兰形状约束层103套于法兰形状金属橡胶层102的外壁上，由螺栓107将支座基层101、法兰形状的金属橡胶层102和法兰形状约束层103固定为一体，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼支座。螺栓107的下压力通过约束层103的锥面产生径向分量，使法兰形状金属橡胶层102紧贴于支座状基层101的直筒部分。来自于安装基础的振动能量通过法兰形状金属橡胶层102耗散，减小传递到支座以上的结构的振动。
具体实施方式六：结合图8描述本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同点在于基层101为空心弹性筒状、金属橡胶层102为筒状和约束层103为杆状，筒状金属橡胶层102的空心截面设有辐射凹槽，筒状金属橡胶层102填充于空心弹性筒状基层101的空心内，杆状约束层103截面设有辐射肋条108，杆状约束层103置于金属橡胶阻尼筒102的空心内，杆状约束层103的截面积大于筒状金属橡胶层102的空心截面积(筒状金属橡胶层102的弹性较大，可使杆状约束层103与其紧密配合)，筒状金属橡胶层102外壁紧贴于空心弹性筒状基层101的内壁，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼杆结构。
金属橡胶弹性减振杆发生振动时，使筒状金属橡胶层102发生变形耗散能量，杆状约束层103能够加剧筒状金属橡胶层102的变形耗能。金属橡胶弹性减振杆适于作为具有减振能力的支撑结构，以及制成能够提供弹性和阻尼的夹持结构，如铁轨弹条等。弹性减振杆的构造中不包括粘接剂和紧固件，因此其具有更加优异的耐老化性和可靠性。

Claims (7)

1、夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，它包含基层(101)、金属橡胶层(102)和约束层(103)，其特征在于金属橡胶层(102)夹在基层(101)和约束层(103)之间，金属橡胶层(102)、基层(101)和约束层(103)连成一体，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼材料。
2、根据权利要求1所述的夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，其特征在于它还包含有环氧粘接剂层(104)，金属橡胶层(102)的下表面与基层(101)的上表面和金属橡胶层(102)的上表面和约束层(103)的下表面由环氧粘接剂层(104)粘接为一体。
3、根据权利要求1所述的夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，其特征在于它还包含有焊接孔(106)和焊点(105)，焊接孔(106)设在基层(101)和约束层(103)上，金属橡胶层(102)的下表面与基层(101)的上表面和金属橡胶层(102)的上表面和约束层(103)的下表面由若干个焊点(105)焊接为一体。
4、根据权利要求1所述的夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，其特征在于基板(101)为中空板，板的六个面中的一个侧面开有口，其余五个面构成中空板的外壳，金属橡胶层(102)制成平板材料，填充于中空板基板(101)之内，再将开口处封闭，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼板材。
5、根据权利要求1所述的夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，其特征在于它还包含有铆钉或螺栓(107)，基层(101)为管件，金属橡胶层(102)包覆于管件基层(101)的外壁上，约束层(103)包覆在金属橡胶层(102)的外表面上，约束层(103)的边缘处由铆钉或螺栓(107)使金属橡胶层(102)紧附于管件基层(101)和约束层(103)的外内壁上，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼管材。
6、根据权利要求1所述的夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，其特征在于它还包含有螺栓(107)，基层(101)为支座状、金属橡胶层(102)和约束层(103)为法兰形状，法兰形状金属橡胶层(102)的外壁设有锥度，法兰盘上设有通孔，套于支座状基层(101)的外壁上，法兰形状约束层(103)内表面具有与法兰形状金属橡胶层(102)的外壁相配合的斜面，法兰形状约束层(103)套于法兰形状金属橡胶层(102)的外壁上，由螺栓(107)将支座基层(101)、法兰形状的金属橡胶层(102)和法兰形状约束层(103)固定为一体，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼支座。
7、根据权利要求1所述的夹层为金属橡胶的复合阻尼材料，其特征在于基层(101)为空心弹性筒状、金属橡胶层(102)为筒状，约束层(103)为杆状，筒状金属橡胶层(102)的空心截面设有辐射凹槽，筒状金属橡胶层(102)填充于空心弹性筒状基层(101)的空心内，杆状约束层(103)截面设有辐射肋条(108)，杆状约束层(103)置于金属橡胶阻尼筒(102)的空心内，杆状约束层(103)的截面积大于筒状金属橡胶层(102)的空心截面积，筒状金属橡胶层(102)外壁紧贴与空心弹性筒状基层(101)的内壁，制成夹层为金属橡胶的复合阻尼杆。
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