CN104696427A - 一种大角刚度涡桨发动机橡胶隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有失效保护措施的一种大角刚度涡桨发动机橡胶隔振器。技术方案包括安装基座1、前盖板4、后盖板5、与安装基座通过卡槽连接的四个安装板2，上下对称设置在前盖板4与安装板2之间，以及后盖板5与安装板2之间的橡胶块3，套筒6套接在连接螺杆7外，连接螺杆7贯穿前盖板4和后盖板5，封装螺帽8螺接在连接螺杆7位于后盖板5的一侧，螺纹保护套9螺接在连接螺杆7位于后盖板5的端部。

Description

一种大角刚度涡桨发动机橡胶隔振器

技术领域

本发明属于一种航空发动机安装使用的隔振缓冲装置，涉及航空、航天以及船舶领域动力装置的隔振安装。

背景技术

航空涡桨发动机工作产生的振动会对飞机整机振动环境和乘坐舒适性产生较大影响，可通过发动机隔振安装***有效抑制其振动向飞机的传递。在由多个橡胶隔振装置组成的隔振***中，各隔振装置利用橡胶元件的超弹性及可产生较大变形的性能为隔振装置提供刚度特性；利用橡胶材料分子链与其相互之间的不可恢复的变形耗散振动能量为隔振装置提供阻尼特性；而隔振装置中的金属元件则为隔振装置提供上下端口连接和结构支承。

由涡桨发动机和多个隔振装置组成的隔振***是具有三向六自由度振动特性，同时发动机接头处各向载荷有较大差别，尤其在发动机主安装节处，航向载荷较其他方向较大，所以此处隔振装置应具特定的三向各异刚度特性，以匹配整个发动机安装***的传载要求和隔振性能要求。同时，由于航空发动机安装接头位置的空间局限性，其位置不易调整，而目前隔振***采用的布局形式在俯仰方向角刚度较差，不利于俯仰振动的抑制。

发明内容

发明目的：提供具有失效保护措施的一种大角刚度涡桨发动机橡胶隔振器。

技术方案：一种涡桨发动机大角刚度橡胶隔振装置，为近似平面对称的支座式金属橡胶结构，包括安装基座1、前盖板4、后盖板5、与安装基座通过卡槽连接的四个安装板2，上下对称设置在前盖板4与安装板2之间，以及后盖板5与安装板2之间的橡胶块3，套筒6套接在连接螺杆7外，连接螺杆7贯穿前盖板4和后盖板5，封装螺帽8螺接在连接螺杆7位于后盖板5的一侧，螺纹保护套9螺接在连接螺杆7位于后盖板5的端部。

有益效果：

1、依据涡桨发动机安装结构特点及工作特性，要求发动机隔振安装***在俯仰平面具有较大的角刚度，以抑制俯仰振动，在安装布局不易调整的情况下，本发明专门设计了具有较大角刚度的隔振装置来提高整个隔振***角刚度特性，能够有效减小发动机的俯仰振动，提高整个隔振***性能；

2、航空发动机、辅助动力装置等安装用的隔振装置应设计有失效保护措施，以保障动力设备因隔振装置意外破坏失效后的可靠安装，即飞机关键接头部位的破损安全措施。本发明所涉及的隔振装置利用闭合式金属组件结构，将弹性元件封装至隔振装置内部位置，即使橡胶元件撕裂、脱落，隔振装置仍能保证整个***的安全连接，属于一种有效的安全保护措施；

3、隔振装置整体结构采用安装基座加弹性组件的布局形式，增强了隔振元件的可更换性与可维修性，同时利用多个小尺寸橡胶元件并联的方式代替大尺寸橡胶元件实现高承载能力，减小了模具尺寸、降低了开模成本；

4、同时该隔振装置的安装基座设置了多个孔型结构及槽型结构，既满足了橡胶组件安装的定位要求，也为隔振装置与发动机扭矩补偿装置的连接设置了专用接口，同时采用结构拓扑优化，减轻了结构重量；

5、由于飞机发动机周围工作温度较高，要求隔振装置中的橡胶元件耐热性能要好，同时为了保障飞机在极寒区域的环境适应性，隔振装置橡胶元件还应具备较好的耐低温性能，因此本发明所涉及的隔振装置选用耐高低温高阻尼硅橡胶来制备橡胶元件，有效地提高了隔振装置的环境适应性。

附图说明

图1a为本发明示意图一；

图1b为本发明示意图二；

图2为本发明剖面图；

图3为本发明安装基座1及弹性组件（包括安装板2、橡胶块3以及前盖板4或下后盖板5中的一个）示意图；

其中，1-安装基座，2-安装板，3-橡胶块，4-前盖板，5-后盖板，6-套筒，7-连接螺杆，8-封装螺帽，9-螺纹保护套，10-环状凸台，11-⊥型凸台，12-卡槽结构，13-矩形凸台，14-加强筋，15-斜面凸台，16-底端凸台，17-圆孔，18-螺纹段，19-开口圆形通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图3。

一种涡桨发动机大角刚度橡胶隔振装置，为近似平面对称的支座式金属橡胶结构，包括安装基座1、前盖板4、后盖板5、与安装基座通过卡槽连接的四个安装板2，上下对称设置在前盖板4与安装板2之间，以及后盖板5与安装板2之间的橡胶块3，套筒6套接在连接螺杆7外，连接螺杆7贯穿前盖板4和后盖板5，封装螺帽8螺接在连接螺杆7位于后盖板5的一侧，螺纹保护套9螺接在连接螺杆7位于后盖板5的端部。

所述安装基座1为底座带四个开口圆形通孔的⊥型凸台11结构；安装基座1的底部设置有一外径为80mm的环状凸台10，环状凸台10及底座设置有内径为60mm的通孔；所述安装基座1利用底部环状凸台10与四个螺栓穿过底座四个U形孔19固定在发动机上，其中安装基座1底部环状凸台10与与发动机主安装台面上的圆形凹槽紧配合、各通孔与螺栓间隙配合，以保障剪切载荷和拉伸载荷由不同部件承受。

所述安装基座1的⊥型凸台11顶部沿螺杆左右对称设置有两个圆形孔，并在⊥型凸台11内部设置了用于连接发动机扭矩补偿器的槽、孔结构等专用接口；⊥型凸台11平面上下并列设置有一边长为90mm的方形通孔和一长90mm宽40mm的矩形通孔；装配完成后，连接螺杆7及套筒6贯穿该方形孔，二者直径尺寸均小于方形孔截面尺寸，以满足隔振装置振动位移要求。

所述安装基座1与安装板2的连接部位设置有相匹配的卡槽结构12，用于安装板2及弹性组件在安装基座1上的固定；安装基座1的⊥型凸台11经拓扑优化后，在垂面、侧面均设置有不同截面尺寸的孔，以减轻安装基座1以及整个隔振装置的重量。

所述四块安装板2为一侧平面、另一侧斜面的矩形板，斜面一侧设置有左右对称的矩形凹槽结构以及前后两端对称的矩形凸台13；用于与安装基座1的卡槽结构12定位配合，利用凸台与卡槽的配合形式可有效提高弹性组件与安装基座之间连接的可靠性。

所述四个橡胶块3为一定厚度的矩形块，其中靠近螺杆顶部一侧的一组橡胶块3侧面设置有加强筋14，用于提高其自身刚度，以满足沿发动机推力方向一侧的承载要求；所述橡胶块3为耐高温高阻尼橡胶材料在一定工艺条件下压模硫化制成，能够在-50℃—100℃的温度范围内保持良好的力学性能；

所述前盖板4与后盖板5为一侧平面、另一侧设置有沿中线对称斜面凸台15的平板结构，平面一侧设置有均匀分布的四个矩形槽，斜面一侧中部为一定宽度的矩形槽，前盖板4与后盖板5底面中部分别设置有直径为16mm、24mm圆形通孔，以满足套筒6及连接螺杆7的安装要求，安装完成后，套筒顶端凸台与前盖板4底部平齐、连接螺杆7高出套筒6约20mm；所述连接螺杆7中段为光滑圆杆，端部有长度为25mm的螺纹段18，再通过封装螺帽8将整个隔振装置进行封装，实际使用时，将螺纹保护套9和封装螺帽8卸掉后，通过螺纹段18将该隔振装置固定在发动机架的安装接头处的螺栓孔内，并用测力扳手对预紧力按照一定要求进行控制。

所述设置于安装板2及后盖板5之间的橡胶块3与二者的连接采用专用粘合剂在170℃下硫化而成；

所述套筒6外部为各段具有不同直径的凸台，套筒6与后盖板5通过底端凸台16及圆孔17定位安装；所述连接螺杆中段为光滑圆杆，端部有一定长度螺纹，通过封装螺帽将整个隔振装置进行封装，再装上螺纹保护套9，在运输过程中对螺纹段18进行保护；

所述螺纹保护套9为顶部封闭、底部开孔、长约25mm的套筒式结构，顶部向下5-10mm处设置有外六方凸台，用于安装时的拧紧；隔振装置实际使用时，依次将螺纹保护套9和封装螺帽8卸掉后，使隔振装置通过连接螺杆7的螺纹段18与发动机架主安装接头相连；

所述安装基座1通过底座四个U形孔19以及底部环状凸台10结构与发动机前安装面上的安装平台相配合，将该型隔振装置固定在发动机上，并采取一定的锁紧措施。用于发动机与发动机安装架的连接，与隔振***中其他隔振装置共同隔离发动机振动向飞机的传递。

具体安装步骤如下：

1、首先设计专用的模具，安装板2及前盖板4、后盖板5经表面喷砂处理后，在与橡胶块3粘接的表面均匀涂抹专用的橡胶与金属粘接剂。再将金属材质的两块安装板2、盖板与两个橡胶块3填至模具中并在特定工艺条件下进行高温硫化，制成由三者共同组成的橡胶夹层金属板结构，本说明书中称之为弹性组件；

2、将两块上述弹性组件中安装板2与安装基座1通过凸台及凹槽结构相配合；

3、将套筒6穿过安装基座1凸台平面的方形孔，安装在前盖板4与后盖板5之间，具有较大直径圆台一端与前盖板4的底孔相配合，套筒6圆台外侧圆柱段穿过后盖板5的底孔，圆台外端面与后盖板5底部平齐。

4、将连接螺杆7***套筒6内部，沿套筒6轴线，从上到下依次穿过前盖板4的底孔、安装基座1凸台平面的方形孔以及后盖板5的底孔，连接螺杆7高出套筒6约20mm；

5、将封装螺帽8拧至连接螺杆7上，拧至封装螺帽8底部与后盖板5顶部平齐时，再将封装螺帽8向下拧1mm,使隔振装置承受一定预紧力；

6、将螺纹保护套9拧至已装配好的连接螺杆7上，对其螺纹段18进行保护；

7、装配完成。

8、该隔振装置在发动机上安装时，将安装基座1底部环状凸台10与发动机安装台面圆形凹槽相配合，再将四个螺栓通过四个U形孔19拧紧至安装台面上与之相对应的四个螺栓孔中，实现隔振装置与发动机的连接；

9、将隔振装置连同发动机向飞机发动机架上固定时，首先将螺纹保护套9、封装螺帽8依次卸下，再采用测力扳手将连接螺杆拧至发动机架上对应螺栓孔内，并按技术要求通过测力扳手给隔振装置施加一定预紧力。

10、安装完毕。

Claims (10)

1.一种大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，为近似平面对称的支座式金属橡胶结构，其特征在于，包括安装基座[1]、前盖板[4]、后盖板[5]、与安装基座通过卡槽连接的四个安装板[2]，上下对称设置在前盖板[4]与安装板[2]之间，以及后盖板[5]与安装板[2]之间的橡胶块[3]，套筒[6]套接在连接螺杆[7]外，连接螺杆[7]贯穿前盖板[4]和后盖板[5]，封装螺帽[8]螺接在连接螺杆[7]位于后盖板[5]的一侧，螺纹保护套[9]螺接在连接螺杆[7]位于后盖板[5]的端部。

2.根据权利要求1所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述安装基座[1]为底座[12]带四个开口圆形通孔的⊥型凸台[11]结构。

3.根据权利要求2所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，

所述安装基座[1]的底部设置有一外径为80mm的环状凸台[10]结构，环状凸台[10]及底座[12]设置有内径为60mm的通孔；

所述安装基座[1]的⊥型凸台[11]顶部沿螺杆轴线左右对称设置有两个圆形孔，并在⊥型凸台[11]内部设置了用于连接发动机扭矩补偿器的槽和孔结构；

所述安装基座[1]的⊥型凸台[11]平面上下并列设置有一边长为90mm的方形通孔和一长90mm宽40mm的矩形通孔。

4.根据权利要求1所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述安装基座[1]与安装板[2]连接的部位设置有相匹配的卡槽结构[12]。

5.根据权利要求2所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述安装基座[1]的⊥型凸台[11]在垂面、侧面均设置有不同截面尺寸的孔。

6.根据权利要求4所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述四块安装板[2]为一侧平面、另一侧斜面的矩形板，斜面一侧设置有上下对称的矩形凹槽结构以及左右两端对称的矩形凸台[13]，与安装基座[1]的卡槽结构[12]配合。

7.根据权利要求1所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述橡胶块[3]为一定厚度的矩形块，其中靠近螺栓头一侧的一组橡胶块[3]侧面设置有加强筋[14]。

8.根据权利要求1所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述前盖板[4]与后盖板[5]均为一侧平面、另一侧设置有沿中线对称斜面凸台[15]的平板结构，平面一侧设置有均匀分布的四个矩形槽，前盖板[4]与后盖板[5]底面中部分别设置有直径为16mm、24mm圆形通孔；

设置于安装板[2]与前盖板[4]之间，及安装板[2]与后盖板[5]之间的橡胶块[3]与安装板[2]、前盖板[4]、后盖板[5]的连接采用专用粘合剂在170℃的高温硫化过程中形成；

所述套筒[6]外部为各段具有不同直径的凸台，套筒[6]与后盖板[5]通过底端凸台[16]及圆孔[17]来定位安装。

9.根据权利要1所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述连接螺杆[7]中段为光滑圆杆，端部有一定长度螺纹段[18]，通过封装螺帽将整个隔振装置进行封装，隔振装置实际使用时，依次将螺纹保护套[9]和封装螺帽[8]卸掉后，使隔振装置通过连接螺杆[7]的螺纹段[18]与发动机架主安装接头相连；

所述螺纹保护套[9]为顶部封闭、底部开孔、长约25mm的套筒式结构，顶部向下5-10mm处设置有外六方凸台。

10.根据权利要1所述的大角刚度涡桨发动机橡胶隔振装置，其特征在于，所述安装基座[1]通过底部环状凸台[10]及四个固定螺栓穿过底座四个U形孔[19]和涡桨发动机前安装面侧向主接头安装台面相配合，将该型隔振装置固定在发动机上。