CN110425368A - 一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍 - Google Patents

一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍 Download PDF

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Abstract

一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍,所述的环抱式金属骨架为一体式结构，在环抱式金属骨架两端加工有第一柱塞孔和第二柱塞孔；粘弹性聚氨酯层衬垫的两端加工有凸起的第一柱塞和第一柱塞；其凸起的第一柱塞和第一柱塞如蘑菇状；粘弹性聚氨酯层衬垫两端凸起的第一柱塞和第一柱塞与环抱式金属骨架的第一柱塞孔和第二柱塞孔配合，将粘弹性聚氨酯层衬垫安装于环抱式金属骨架的内侧，环抱式金属骨架为长条形金属板，环抱式金属骨架由长条形金属板加工而成。该发明耐高温、耐腐蚀、耐油的特性，具有良好的耐磨性能和减振特性，结构简单，加工容易，安装方便刚度与弹性好，内衬更换方便，应用于航空发动机管路***的固定支撑装置技术领域中。

Description

一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍
技术领域
本发明是涉及航空发动机管路***的固定支撑装置技术领域中的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍。
背景技术
目前，卡箍是航空发动机管路***中起增强管路刚度、紧固管路位置的固定支撑装置。长期以来，由航空发动机的振动引起的管路***失效一直是影响航空发动机整机可靠性的重要问题之一。卡箍的结构以及卡箍的内衬材料是影响管路***的振动特性的主要因素之一。卡箍不仅要满足固定管路、降低振动传递率等条件，还要满足耐高温、耐腐蚀等恶劣的环境要求。
传统的卡箍根据结构不同分为刚性卡箍和刚性卡箍加弹性内衬材料两种。刚性卡箍直接与管路接触，主要起固定作用，无法对管路振动进行有效减振，刚性卡箍性能无法满足航空、航天相关标准。目前，在航空、航天领域中，大多数卡箍选用刚性卡箍加高分子橡胶材料或金属橡胶材料作为内衬结构。高分子橡胶材料的耐高温、耐腐蚀和耐油性能较差，在特殊环境下使用寿命受限。金属橡胶材料，是由若干根盘绕成螺旋状金属丝随机缠绕叠加挤压成的网格状结构体，克服了高分子橡胶材料的不足，但是加工工艺复杂，成品重量较大，价格较高，由于卡箍在航空发动机上使用数量较多，采用金属橡胶材料的卡箍不能满足航空发动机轻量化设计的设计要求。另外，金属橡胶减振特性不够明显，优化其刚度特性和阻尼特性较为困难。
专利号200920007331.2公开了一种无支架塑料外护管聚氨酯泡沫保温管二步法发泡台架，该专利存在的问题是，采用聚氨酯泡沫无法形成良好的粘弹性层，由于航空发动机的振动强烈，该聚氨酯泡沫结构无法进行航空发动机管路的减振与固定支撑。
专利号201120209014.6公开了浇注型聚氨酯输料管内管的粘接连接工艺专用卡箍，该专利存在的问题是，专用卡箍在浇注型聚氨酯输料管内管的粘接连接时，只起到固定作用，无法提供减振，且专用卡箍没有安装粘弹性内衬材料。
专利号201520287960.0公开了一种卡箍式拔脱防护装置，该专利存在的问题是，聚氨酯材料包裹在不锈钢卡箍的外圆面上，只起到防护作用。聚氨酯材料与不锈钢卡箍的组合无法提供减振与固定支撑。
现有技术中卡箍结构，传统航空发动机卡箍分瓣式结构，加工复杂，安装不便；传统高分子橡胶材料的耐高温、耐腐蚀和耐油性能较差，无法适应恶劣的航空发动机工作环境；传统的金属橡胶材料加工工艺复杂，成品重量较大，价格较高，减振特性不够明显，改变其刚度特性和阻尼特性较为困难；高分子橡胶材料和金属橡胶材料耐磨性和弹性较差，使用寿命受限，无法在极端恶劣环境中使用。针对上述卡箍结构中存在的技术问题，研究设计一种基于新型粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍结构，从而克服现有技术所存在的问题是十分必要的。因此，研制开发一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍一直是急待解决的新课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，用于解决现有结构中存在的技术问题，该发明结构可靠、加工简单、安装方便、适用于恶劣的航空、航天设备使用环境，可广泛应用于各类民用设备中的管路固定与管路减振降噪当中。
本发明的目的是这样实现的：一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍,包括环抱式金属骨架、粘弹性聚氨酯层衬垫，所述的环抱式金属骨架为一体式结构，在环抱式金属骨架两端加工有第一柱塞孔和第二柱塞孔；粘弹性聚氨酯层衬垫的两端加工有凸起的第一柱塞和第二柱塞；其凸起的第一柱塞和第二柱塞如蘑菇状；粘弹性聚氨酯层衬垫两端凸起的第一柱塞和第二柱塞与环抱式金属骨架的第一柱塞孔和第二柱塞孔配合，将粘弹性聚氨酯层衬垫安装于环抱式金属骨架的内侧；
所述的环抱式金属骨架为长条形金属板，环抱式金属骨架由长条形金属板加工而成，根据不同的管路直径，加工为符合管路直径的圆弧，且在圆弧内部加工有用于安装粘弹性聚氨酯层的第一柱塞孔和第二柱塞孔；在环抱式金属骨架两侧的终端，分别有第一直线延长段和第二直线延长段，第一直线延长段和第二直线延长段重叠在一起，环抱式金属骨架两侧的第一直线延长段和第二直线延长段的末端配合加工有第一固定安装孔和第二固定安装孔，在加工时且保证第一固定安装孔和第二固定安装孔同心；
所述的粘弹性聚氨酯层衬垫为长条形的聚氨酯层，在粘弹性聚氨酯层衬垫两端有凸起的如蘑菇状的第一柱塞和第二柱塞，两个有凸起的如蘑菇状的第一柱塞和第二柱塞间距与环抱式金属骨架两端的第一柱塞孔和第二柱塞孔的间距尺寸一致；
所述的环抱式金属骨架的材料由0Cr18Ni9不锈钢制成；
所述的粘弹性聚氨酯层衬垫的材料为粘弹性聚氨酯材料；
所述的粘弹性聚氨酯材料其面密度一般约为0.464kg/m2，拉伸强度为37Mpa，弹性模量为23GPa，耐温达到-80-50℃；
所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍与普通卡箍在振动台上进行减振性能对比，通过试验测试得到，基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍振动传递率下降高达80%，整体振动水平下降5分贝以上；
所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的工作原理是，该发明的粘弹性聚氨酯层衬垫材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐油的特性，具有良好的耐磨性能和减振特性，可在300℃温度下长期工作，使用寿命长，加工容易，更换方便，适用于航空发动机恶劣的工作环境；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的金属骨架设计成环抱式结构，具有结构简单，加工容易，安装方便等特点；安装粘弹性聚氨酯层后，与管路的贴合度更好；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的环抱式结构可提高卡箍的整体强度，环抱式金属骨架的厚度较传统的卡箍金属骨架大为减小；另外采用粘弹性聚氨酯层内衬材料，其重量较传统金属橡胶大为减轻，故基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍整体重量较轻，适用于使用卡箍数量较多的航空发动机管路***的安装固定；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的结构简单，安装粘弹性聚氨酯层衬垫后，具有很好的刚度与弹性，且金属骨架与内村的分离式安装结构，保证内衬更换方便；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍由于存在粘弹性聚氨酯层内衬，通过调节卡箍固定安装孔中螺栓的拧紧力矩，可明显改变卡箍的支撑刚度，进而改变卡箍支撑管路***的固有频率，即可方便的改变管路***的振动特性，保证管路***的振动可靠性，降低卡箍承受飞机及航空发动机的振动影响；
所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的使用及安装方法是，一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍在使用时，张开环抱式金属骨架两侧的直线延长段，将其套在管路外壁，闭合抱紧，用螺栓穿过固定安装孔，将一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍固定在机体上，即可完成基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的安装。
本发明的要点在于它的结构及工作原理及使用操作方法。
一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明的粘弹性聚氨酯层衬垫材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐油的特性，具有良好的耐磨性能和减振特性，可在300℃温度下长期工作，使用寿命长，加工容易，更换方便，适用于航空发动机恶劣的工作环境。
（2）本发明卡箍的金属骨架设计成环抱式结构，具有结构简单，加工容易，安装方便等特点。安装新型粘弹性聚氨酯层后，与管路的贴合度更好。
（3）本发明卡箍的环抱式结构可提高卡箍的整体强度，金属骨架的厚度较传统的卡箍金属骨架大为减小。另外采用新型粘弹性聚氨酯层内衬材料，其重量较传统金属橡胶大为减轻，故基于新型粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍整体重量较轻，适用于使用卡箍数量较多的航空发动机管路***的安装固定。
（4）本发明卡箍的结构简单，安装新型粘弹性聚氨酯层衬垫后，具有很好的刚度与弹性，且金属骨架与内村的分离式安装结构，保证内衬更换方便。
（5）本发明由于存在新型粘弹性聚氨酯层内衬，通过调节卡箍固定安装孔中螺栓的拧紧力矩，可明显改变卡箍的支撑刚度，进而改变卡箍支撑管路***的固有频率，即可方便的改变管路***的振动特性，保证管路***的振动可靠性，降低卡箍承受飞机及航空发动机的振动影响。
将广泛地应用于航空发动机管路***的固定支撑装置技术领域中。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的环抱式金属骨架部分结构示意图。
图3是本发明的粘弹性聚氨酯层衬垫部分结构示意图。
图4是本发明与普通卡箍减振能力对比曲线图。
具体实施方式
参照附图，一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍,包括环抱式金属骨架1、粘弹性聚氨酯层衬垫2，所述的环抱式金属骨架1为一体式结构，在环抱式金属骨架1两端加工有第一柱塞孔A和第二柱塞孔B；粘弹性聚氨酯层衬垫2的两端加工有凸起的第一柱塞C和第二柱塞D；其凸起的第一柱塞C和第二柱塞D如蘑菇状；粘弹性聚氨酯层衬垫2两端凸起的第一柱塞C和第二柱塞D与环抱式金属骨架1的第一柱塞孔A和第二柱塞孔B配合，将粘弹性聚氨酯层衬垫2安装于环抱式金属骨架1的内侧。
所述的环抱式金属骨架1为长条形金属板，环抱式金属骨架1由长条形金属板加工而成，根据不同的管路直径，加工为符合管路直径的圆弧E，且在圆弧E内部加工有用于安装粘弹性聚氨酯层的第一柱塞孔A和第二柱塞孔B；在环抱式金属骨架1两侧的终端，分别有第一直线延长段F和第二直线延长段G，第一直线延长段F和第二直线延长段G重叠在一起，环抱式金属骨架1两侧的第一直线延长段F和第二直线延长段G的末端配合加工有第一固定安装孔H和第二固定安装孔I，在加工时且保证第一固定安装孔H和第二固定安装孔I同心。
所述的粘弹性聚氨酯层衬垫2为长条形的聚氨酯层，在粘弹性聚氨酯层衬垫2两端有凸起的如蘑菇状的第一柱塞C和第二柱塞D，两个有凸起的如蘑菇状的第一柱塞C和第二柱塞D间距与环抱式金属骨架1两端的第一柱塞孔A和第二柱塞孔B的间距尺寸一致。
所述的环抱式金属骨架1的材料由0Cr18Ni9不锈钢制成。
所述的粘弹性聚氨酯层衬垫2的材料为粘弹性聚氨酯材料。
所述的粘弹性聚氨酯材料其面密度一般约为0.464kg/m2，拉伸强度为37Mpa，弹性模量为23GPa，耐温达到-80-50℃。
所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍与普通卡箍在振动台上进行减振性能对比，如附图4所示，通过试验测试得到，基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍振动传递率下降高达80%，整体振动水平下降5分贝以上。
所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的工作原理是，该发明的粘弹性聚氨酯层衬垫2材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐油的特性，具有良好的耐磨性能和减振特性，可在300℃温度下长期工作，使用寿命长，加工容易，更换方便，适用于航空发动机恶劣的工作环境；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的金属骨架设计成环抱式结构，具有结构简单，加工容易，安装方便等特点；安装粘弹性聚氨酯层后，与管路的贴合度更好；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的环抱式结构可提高卡箍的整体强度，环抱式金属骨架1的厚度较传统的卡箍金属骨架大为减小；另外采用粘弹性聚氨酯层内衬材料，其重量较传统金属橡胶大为减轻，故基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍整体重量较轻，适用于使用卡箍数量较多的航空发动机管路***的安装固定；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的结构简单，安装粘弹性聚氨酯层衬垫2后，具有很好的刚度与弹性，且金属骨架与内村的分离式安装结构，保证内衬更换方便；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍由于存在粘弹性聚氨酯层内衬，通过调节卡箍固定安装孔中螺栓的拧紧力矩，可明显改变卡箍的支撑刚度，进而改变卡箍支撑管路***的固有频率，即可方便的改变管路***的振动特性，保证管路***的振动可靠性，降低卡箍承受飞机及航空发动机的振动影响。
所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的使用及安装方法是，一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍在使用时，张开环抱式金属骨架1两侧的直线延长段，将其套在管路外壁，闭合抱紧，用螺栓穿过固定安装孔，将一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍固定在机体上，即可完成基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的安装。
图4中P表示本发明的曲线；Q表示现有技术的曲线。

Claims (9)

1.一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍,包括环抱式金属骨架、粘弹性聚氨酯层衬垫，其特征在于：所述的环抱式金属骨架为一体式结构，在环抱式金属骨架两端加工有第一柱塞孔和第二柱塞孔；粘弹性聚氨酯层衬垫的两端加工有凸起的第一柱塞和第二柱塞；其凸起的第一柱塞和第二柱塞如蘑菇状；粘弹性聚氨酯层衬垫两端凸起的第一柱塞和第二柱塞与环抱式金属骨架的第一柱塞孔和第二柱塞孔配合，将粘弹性聚氨酯层衬垫安装于环抱式金属骨架的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，其特征在于：所述的环抱式金属骨架为长条形金属板，环抱式金属骨架由长条形金属板加工而成，根据不同的管路直径，加工为符合管路直径的圆弧，且在圆弧内部加工有用于安装粘弹性聚氨酯层的第一柱塞孔和第二柱塞孔；在环抱式金属骨架两侧的终端，分别有第一直线延长段和第二直线延长段，第一直线延长段和第二直线延长段重叠在一起，环抱式金属骨架两侧的第一直线延长段和第二直线延长段的末端配合加工有第一固定安装孔和第二固定安装孔，在加工时且保证第一固定安装孔和第二固定安装孔同心。
3.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，其特征在于：所述的粘弹性聚氨酯层衬垫为长条形的聚氨酯层，在粘弹性聚氨酯层衬垫两端有凸起的如蘑菇状的第一柱塞和第二柱塞，两个有凸起的如蘑菇状的第一柱塞和第二柱塞间距与环抱式金属骨架两端的第一柱塞孔和第二柱塞孔的间距尺寸一致。
4.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，其特征在于：所述的环抱式金属骨架的材料由0Cr18Ni9不锈钢制成。
5.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，其特征在于：所述的粘弹性聚氨酯层衬垫的材料为粘弹性聚氨酯材料。
6.根据权利要求5所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，其特征在于：所述的粘弹性聚氨酯材料其面密度一般约为0.464kg/m2，拉伸强度为37Mpa，弹性模量为23GPa，耐温达到-80-50℃。
7.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍，其特征在于：所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍与普通卡箍在振动台上进行减振性能对比，通过试验测试得到，基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍振动传递率下降高达80%，整体振动水平下降5分贝以上。
8.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍,其特征在于：所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的工作原理是，该发明的粘弹性聚氨酯层衬垫材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐油的特性，具有良好的耐磨性能和减振特性，可在300℃温度下长期工作，使用寿命长，加工容易，更换方便，适用于航空发动机恶劣的工作环境；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的金属骨架设计成环抱式结构，具有结构简单，加工容易，安装方便等特点；安装粘弹性聚氨酯层后，与管路的贴合度更好；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的环抱式结构可提高卡箍的整体强度，环抱式金属骨架的厚度较传统的卡箍金属骨架大为减小；另外采用粘弹性聚氨酯层内衬材料，其重量较传统金属橡胶大为减轻，故基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍整体重量较轻，适用于使用卡箍数量较多的航空发动机管路***的安装固定；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的结构简单，安装粘弹性聚氨酯层衬垫后，具有很好的刚度与弹性，且金属骨架与内村的分离式安装结构，保证内衬更换方便；一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍由于存在粘弹性聚氨酯层内衬，通过调节卡箍固定安装孔中螺栓的拧紧力矩，可明显改变卡箍的支撑刚度，进而改变卡箍支撑管路***的固有频率，即可方便的改变管路***的振动特性，保证管路***的振动可靠性，降低卡箍承受飞机及航空发动机的振动影响。
9.根据权利要求1所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍,其特征在于：所述的一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的使用及安装方法是，一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍在使用时，张开环抱式金属骨架两侧的直线延长段，将其套在管路外壁，闭合抱紧，用螺栓穿过固定安装孔，将一种基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍固定在机体上，即可完成基于粘弹性聚氨酯层的弹性卡箍的安装。
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