CN102797779B

CN102797779B - 一种主动式金属橡胶

Info

Publication number: CN102797779B
Application number: CN201210302048.9A
Authority: CN
Inventors: 郭宝亭; 陈巍
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: CN102797779A

Abstract

本发明公开了一种主动式金属橡胶，所述主动式金属橡胶区别于传统的结构形式，采用不同的金属橡胶截面形式和不同直径的金属丝混搭绕丝，形成不同性能特性的金属橡胶；其中的金属丝部分或全部采用记忆合金金属丝，所述金属橡胶截面形式，可以是矩形截面，也可以是梯形截面；所述不同直径的金属丝混搭，可以是二种直径的金属丝，也可以是三种直径或三种以上的金属丝。金属丝直径种类和金属橡胶截面类型，根据不同的使用需求进行选择、组合，制备工艺与现有工艺基本类似。本发明可以明显提高金属橡胶的可靠性和阻尼、减振特性，使现有金属橡胶的使用范围得到拓展、使用环境可以更加苛刻、使用寿命可以延长；同时，其制备工艺与现有工艺类似，使得加工制造具有较好的通用性和延续性。

Description

一种主动式金属橡胶

技术领域

本发明属于机械振动与减振技术领域，涉及一种主动式金属橡胶。具体的说，是指用在阻尼减振器中的用作弹性阻尼支承的主动式金属橡胶。

背景技术

机械振动，是伴随机械设备工作时产生的一种系统运动状态，多数情况下不利于设备工作时的稳定性和使用寿命。工程中，会采取各种措施降低或避免机械振动的发生。常见的减振措施，均基于弹性支承和阻尼耗功的原理设计、应用。

在众多的减振结构和措施中，金属橡胶以其成本低、适应性强、减振效果突出等特点，在工程中受到推崇，有着广泛的应用前景。但在某些动力机械，如航空发动机中，由于使用条件苛刻，对减振结构的可靠性和耐久性提出了更高的要求。

传统的金属橡胶，是通过单一直径金属丝绕丝、编织、压制成型实现的。虽然减振效果突出，但在航空发动机高温、高频的条件下工作时，其可靠性和耐久性仍显不足。此外，传统金属橡胶中的金属丝均为常规的金属制成，使得金属橡胶不具有主动伺服特性，使用传统金属橡胶作为支承结构时，不利于减小支承对象动态特性的变化范围，影响了稳定性，导致使用寿命较短。若使用记忆合金金属丝替代传统金属橡胶中的常规金属丝，由于随着使用环境和工作温度的变化，记忆合金会发生变形，从而改变自身及金属橡胶整体的刚度特性，可以实现支承结构对于支承对象的随动伺服特性有利于减小支承对象动态特性的变化范围，增强稳定性，进而可以延长使用寿命。同时，金属橡胶本身受到的损耗也会减小，提高其本身的耐用性。若能改进传统金属橡胶，在保持原有有点大基础上，使其性能获得提高，从而满足航空发动机的减振要求，将具有重大的工程意义。

发明内容

本发明的目的，是提出一种新型主动式金属橡胶，在保持传统金属橡胶优点的基础上，可以提高金属橡胶的可靠性和耐久性，从而满足航空发动机对金属橡胶减振器的要求，拓展了金属橡胶的应用范围。

为达到上述目的，本发明提供一种新型主动式金属橡胶，所述主动式金属橡胶通过金属丝绕丝、编织、压制成型，其特征在于：所述主动式金属橡胶中，通过组合、搭配至少两种不同直径的金属丝进行混搭绕丝；所述至少两种不同直径的金属丝中，直径最大的金属丝为主丝，相邻主丝之间是相切的，所述主丝之间的间隙中填充有直径较小的金属丝；不同直径的金属丝进行混搭绕丝时，混搭金属丝缠绕截面为矩形或梯形；所述至少两种不同直径的金属丝中，至少有一种直径的金属丝为记忆合金金属丝。优选地，所述至少两种不同直径的金属丝中，全部或部分金属丝为记忆合金金属丝。

本发明的主动式金属橡胶，使用记忆合金金属丝全部或部分替代传统金属橡胶中的常规金属丝，利用记忆合金金属丝随着使用环境和工作温度的变化，记忆合金会发生变形的特性，从而改变自身及金属橡胶整体的刚度特性，实现支承结构对于支承对象的随伺服特性。有利于减小支承对象动态特性的变化范围，增强稳定性，进而可以延长使用寿命。同时，金属橡胶本身受到的损耗也会减小，提高其本身的耐用性。

本发明的主动式金属橡胶通过组合、搭配不同直径的金属丝和不同的金属丝缠绕截面形式，实现可靠性和耐久性的提升。所述不同金属丝直径，可以是两种，可以是三种，…，可以是n种，其中，n为自然数；所述不同的金属丝缠绕截面形式，可以是矩形，可以是梯形。为叙述简便，本发明中取金属丝直径种类n=2和n=3作为发明内容和实施例说明，n取更大数值的实施方式与此类似。

所述主动式金属橡胶，其截面可以是矩形排列二直径金属丝混搭；所述主动式金属橡胶，其截面可以是矩形排列三直径金属丝混搭；所述主动式金属橡胶，其截面可以是梯形排列二直径金属丝混搭；所述主动式金属橡胶，其截面可以是梯形排列三直径金属丝混搭。

传统金属橡胶制备，采用单一直径金属丝，以矩形截面形式绕制。在常温、常压、低频机械减振中，可以取得理想的减振效果和使用寿命。但单一直径金属丝之间存在较大的间隙（间隙的大小与截面形式和金属丝直径相关），间隙的存在影响金属橡胶的可靠性；矩形截面形式中，每根金属丝同时与四根金属丝相邻，其摩擦面数量较少（较梯形截面），从而限制的阻尼特性的提升。在高温、高压、高频的使用条件下，容易过早发生失效。本发明所述结构，提出了梯形截面形式，增加了主丝摩擦面数量，大大增强了阻尼特性；同时，用不同直径的金属丝填充于主丝之间的空隙处，大大提高了金属橡胶的可靠性，使之可以应用于高温、高压、高频的条件下。

本发明的主动式金属橡胶，其优点是：与传统金属橡胶相比，使用记忆合金金属丝全部或部分替代传统金属橡胶中的常规金属丝，利用记忆合金金属丝随着使用环境和工作温度的变化，记忆合金会发生变形的特性，从而改变自身及金属橡胶整体的刚度特性，实现支承结构对于支承对象的随伺服特性。有利于减小支承对象动态特性的变化范围，增强稳定性，进而可以延长使用寿命。同时，金属橡胶本身受到的损耗也会减小，提高其本身的耐用性。本发明的主动式金属橡胶保持了结构简单、成本低廉、性能优异的特点；在此基础上，其可靠性和耐久性得到了大幅提升，可应用于航空发动机等使用条件苛刻的动力机械减振结构中。

附图说明

图1现有金属橡胶结构立体图；

图2现有金属橡胶截面图；

图3本发明的矩形排列二直径金属丝混搭截面；

图4本发明的矩形排列三直径金属丝混搭截面；

图5本发明的梯形排列二直径金属丝混搭截面；

图6本发明的梯形排列三直径金属丝混搭截面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

通过不同金属丝直径种类和金属橡胶截面形式的搭配、组合，此外，通过部分或全部使用记忆合金金属丝，给出四个实施例加以说明。

作为对比，传统金属橡胶如图1所示；其截面形式为矩形，如图2所示，截面包含单一直径金属丝1。截面中，任意一根金属丝1-1，与其下层金属丝1-2之间的中心连线1-3，为垂直线。其中的金属丝全部为常规的金属丝。

实施例一：矩形排列二种直径金属丝混搭

本发明提供一种主动式金属橡胶，所述结构如图3所示，包含两种不同直径的金属丝1、2。截面形式为矩形，金属丝1为主丝，金属丝2填充于金属丝1的空隙中。此时，金属丝1同时与8根金属丝接触，亦即有8个摩擦面，阻尼特性得到增强；同时，金属橡胶整体的结构动力特性得到提高，也提高了恶劣使用条件下的可靠性。金属丝1、2中，可以有一种金属丝使用记忆合金金属丝，也可以两种直径的金属丝都采用记忆合金金属丝。通过使用记忆合金金属丝，利用记忆合金金属丝随着使用环境和工作温度的变化，记忆合金会发生变形的特性，从而改变自身及金属橡胶整体的刚度特性，实现支承结构对于支承对象的随伺服特性。有利于减小支承对象动态特性的变化范围，增强稳定性，进而可以延长使用寿命。同时，金属橡胶本身受到的损耗也会减小，提高其本身的耐用性。

实施例二：矩形排列三种直径金属丝混搭

本发明提供一种主动式金属橡胶，所述结构如图4所示，包含三种不同直径的金属丝1、2和3。截面形式为矩形，金属丝1为主丝，金属丝2填充于金属丝1的空隙中，金属丝3填充于金属丝2之间的空隙及金属丝1与金属丝2之间的空隙。此时，金属丝1拥有更多的摩擦面数目，阻尼特性及可靠性较实施例一更好。金属丝1、2、3中，可以有一种或两种金属丝使用记忆合金金属丝，也可以三种直径的金属丝都采用记忆合金金属丝。

实施例三：梯形排列二直径金属丝混搭

本发明提供一种主动式金属橡胶，所述结构如图5所示，包含两种不同直径的金属丝1和2。截面形式为梯形，金属丝1为主丝，金属丝2填充于金属丝1的空隙中。任取相邻两层中相切的金属丝1-1和1-4，其中心连线1-5为非垂直线。此时，仅考虑主丝之间的接触面，单根主丝有6个接触面；加上金属丝2的影响，单根主丝共有12个接触面。较实施例一中，接触面更多，因而其可靠性、阻尼特性更好。另外，梯形截面中，主丝之间的搭配方式，使得其结构稳定性也优于矩形截面。金属丝1、2中，可以有一种金属丝使用记忆合金金属丝，也可以两种直径的金属丝都采用记忆合金金属丝。

对比而言，相同数目的金属丝直径时，梯形截面比矩形截面性能更优。

实施例四：梯形排列三直径金属丝混搭

本发明提供一种主动式金属橡胶，所述结构如图6所示，包含三种不同直径的金属丝1、2和3。截面形式为梯形，金属丝1为主丝，金属丝2填充于金属丝1的空隙中，金属丝3填充于金属丝2之间的空隙及金属丝1与金属丝2之间的空隙。原理同前，该种结构的金属橡胶特性较实施例一、实施例二、实施例三均好。金属丝1、2、3中，可以有一种或两种金属丝使用记忆合金金属丝，也可以三种直径的金属丝都采用记忆合金金属丝。

总结上述四种实施例，本发明所提主动式金属橡胶性能规律为：（1）相同数量的金属丝直径种类时，梯形截面比矩形截面的金属橡胶阻尼特性、可靠性、稳定性、耐久性好；（2）相同截面形式时，金属丝直径种类越多，金属橡胶的阻尼特性、可靠性、耐久性越好；（3）本发明所提出的主动式金属橡胶，其使用性能优于传统金属橡胶，并保持了传统金属橡胶结构简单、成本低等特点，适合进一步在航空发动机等机械减振结构中推广；（4）通过使用记忆合金金属丝，利用记忆合金金属丝随着使用环境和工作温度的变化，记忆合金会发生变形的特性，从而改变自身及金属橡胶整体的刚度特性，实现支承结构对于支承对象的随伺服特性。有利于减小支承对象动态特性的变化范围，增强稳定性，进而可以延长使用寿命。同时，金属橡胶本身受到的损耗也会减小，提高其本身的耐用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims

1.一种主动式金属橡胶，所述主动式金属橡胶通过金属丝绕丝、编织、压制成型，其特征在于：

所述主动式金属橡胶中，通过组合、搭配至少两种不同直径的金属丝进行混搭绕丝；所述至少两种不同直径的金属丝中，直径最大的金属丝为主丝，相邻主丝之间是相切的，所述主丝之间的间隙中填充有直径较小的金属丝；

不同直径的金属丝进行混搭绕丝时，混搭金属丝缠绕截面为矩形或梯形；

所述至少两种不同直径的金属丝中，至少有一种直径的金属丝为记忆合金金属丝。

2.根据权利要求1所述的金属橡胶，其特征在于，所述至少两种不同直径的金属丝中，全部或部分金属丝为记忆合金金属丝。

3.根据权利要求1或2所述的金属橡胶，其特征在于，所述混搭金属丝缠绕截面为矩形，相邻两层主丝之间，任意相切的两个主丝中心连线为垂直线。

4.根据权利要求1或2所述的金属橡胶，其特征在于：所述混搭金属丝缠绕截面为梯形，相邻两层主丝之间，任意相切的两个主丝中心连线为非垂直线。

5.根据权利要求1或2所述的金属橡胶，其特征在于：所述至少两种不同直径的金属丝混搭绕丝，是两种直径的金属丝混搭。

6.根据权利要求1或2所述的金属橡胶，其特征在于：所述至少两种不同直径的金属丝混搭绕丝，是三种直径的金属丝混搭。

7.根据权利要求1或2所述的一种金属橡胶，其特征在于：所述混搭金属丝缠绕截面是矩形排列二直径金属丝混搭截面。

8.根据权利要求1或2所述的一种金属橡胶，其特征在于：所述混搭金属丝缠绕截面是矩形排列三直径金属丝混搭截面。

9.根据权利要求1或2所述的一种金属橡胶，其特征在于：所述混搭金属丝缠绕截面是梯形排列二直径金属丝混搭截面。

10.根据权利要求1或2所述的一种金属橡胶，其特征在于：所述混搭金属丝缠绕截面是梯形排列三直径金属丝混搭截面。