CN104632885A - 一种橡胶弹性轴承 - Google Patents

Abstract

一种橡胶弹性轴承，包括一个金属的大接头(1)，一个金属的小接头(2)，若干层球形金属隔片(3)及若干层橡胶(4)，金属大接头及金属小接头与金属隔片之间通过橡胶层粘接在一起，相邻的金属隔片通过橡胶层粘接在一起，所有金属隔片同一截面的外缘近似处于一条直线或折线上。本发明具有使弹性轴承增加压缩刚度和径向刚度的同时减小扭转刚度和弯曲的特点，有助于提高橡胶弹性轴承的动态性能和疲劳寿命。

Description

一种橡胶弹性轴承

技术领域

本发明属橡胶弹性元件减振降噪技术领域，涉及对直升机旋翼系统所用弹性轴承的结构改进。

背景技术

直升机旋翼系统中均采用减振装置，通过减振装置可以降低直升机桨叶的振动，提高桨叶寿命，避免地面共振和空中共振的发生，共振直接影响直升机的安全性和乘坐舒适性，严重时可导致直升机解体。

橡胶弹性轴承是构成旋翼系统减振装置的关键功能构件之一，要求橡胶弹性轴承具有大的压缩刚度和径向刚度来抵抗桨叶产生的离心力和径向载荷，同时要有小的扭转刚度和弯曲刚度来衰减桨叶旋转过程中的扭转载荷和挥舞载荷，减小桨叶动载荷向机身的传递，达到减振降噪的目的。

由于橡胶弹性轴承是由多层球形金属隔片及橡胶层交替层叠构成的结构，其接口尺寸决定了金属大接头及小接头的结构形式，要使弹性轴承具有大的压缩刚度和径向刚度，同时保持较小的扭转刚度和弯曲刚度是一对矛盾,对中间部分的金属隔片及橡胶层的设计就显得尤为重要，特别是对于大吨位、机动性能要求高的直升机尤其如此。

发明内容

本发明的目的是：提出一种可用于直升机旋翼系统的具有高压缩刚度和径向刚度，同时具有较小扭转刚度和弯曲刚度同时具有长寿命的橡胶弹性轴承。

本发明的技术方案是：一种橡胶弹性轴承，包括一个金属的大接头1，一个金属的小接头2，若干层同球心的球形的金属隔片3及若干层橡胶层4，金属大接头1及金属小接头2与金属隔片3之间通过橡胶层4粘接在一起，相邻的金属隔片3通过橡胶层4粘接在一起，所有金属隔片3的外缘轴线均通过金属隔片3球面的球心，其特征在于：在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，所有金属隔片3的外缘均位于近似同一条直线或折线上。

在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，当金属隔片3的外缘均位于近似同一条直线时，该直线与金属隔片3中心轴线的夹角α在15°～45°之间。

在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，当金属隔片3的外缘均位于近似同一条折线时，小接头2一端的折线段与金属隔片3中心轴线的夹角α在5°～30°之间，折线角θ在0°～45°之间。折线角θ的顶点位于第一层金属隔片3与最后一层金属隔片3之间的任意一层金属隔片3或橡胶层4上。

本发明的优点是：该结构的轴承能够满足直升机旋翼系统在大载荷、高机动条件下的减振要求，具有大的压缩刚度和径向刚度及较小的扭转刚度和弯曲刚度，同时具有长的使用寿命。

将金属隔片外缘设计为近似处于一条直线上，能保证轴承具有较高的轴向刚度和径向刚度，同时具有较小的扭转刚度和弯曲刚度，对轴承承受大的离心载荷、侧向载荷及弯曲载荷等叠加载荷条件下的疲劳有利，当金属隔片外缘设计为近似处于一条折线上时，能明显减小接头折线段一端各胶层在叠加载荷条件下的疲劳差异，有助于胶层的等受命设计，但会损失部分侧向刚度，在承受大的侧向载荷时，在折线角过度部位的胶层容易提前出现疲劳。其外形具体采用何种设计，应根据轴承实际承受侧向载荷的大小而定。

附图说明

图1是橡胶弹性轴承的正视图。

图2是橡胶弹性轴承的左视图。

图3是橡胶弹性轴承的上视图。

图4是图1的A-A剖视图。

图5是橡胶弹性轴承隔片外缘采用变角度设计的截面图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实例性的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

参考图1～图5，橡胶层4弹性轴承包括一个金属的大接头1，一个金属的小接头2，若干层同球心的球形的金属隔片3及若干层橡胶层4，其中图1～图4为同一种结构的弹性轴承，在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，其所有金属隔片3的外缘近似处于一条直线上，图5所有金属隔片3处于一条折线上。

当金属隔片3同一截面外缘相同特征点的近似处于一条直线上时，该直线与隔片中心轴线的夹角α在15°～45°之间，夹角α不宜过大，否则会导致小接头2胶层提前破坏；当金属隔片3同一截面外缘近似为一条折线时，小接头2一端的折线段与隔片中心轴线的夹角α在5°～30°之间，折线角θ在0°～45°之间，折线角θ不宜过大，否则会造成径向失稳。

本发明中的橡胶层4弹性轴承适用于大载荷的直升机旋翼系统，其小接头2的球面半径在40mm～80mm之间，大接头1的球面半径在90mm～130mm之间。

弹性轴承所用的金属隔片3材料通常选用不锈钢材料，通常采用冲压形式实现球面形状，为了保证球面的精确性及隔片厚度的均匀性，可采用多次冲压成型。

隔片的外缘要进行卷边处理用于成型定位，卷边外缘的轴线应通过隔片球面的球心，否则会导致胶层的厚薄不均，对橡胶层4弹性轴承的寿命不利。

弹性轴承的金属大接头1球面、金属小接头2球面、各层金属隔片3应保持相同的球心，金属隔片3之间的橡胶层4厚度应保持尽量均匀，有利于保证动态特性及使用寿命。

当弹性轴承的各层橡胶层4性能一致时，橡胶层4的厚度应遵循从小接头2向大接头1逐渐增加或阶梯增加的趋势，但为了保证弹性轴承的成型工艺性和抗疲劳性能，橡胶层4的最小厚度不应小于0.6mm，最大厚度不大于3mm。

当弹性轴承的各层橡胶4层性能不一致时，各橡胶层4的厚度可以设计为相同厚度，也可设计成从小接头2向大接头1逐渐增加或阶梯增加的厚度，但靠近小接头2的橡胶层4的模量应高于靠近大接头1橡胶层4的模量，这样有利于实现各橡胶层4的等寿命。

金属隔片3外缘半径从小接头2向大接头1逐渐增大，在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，当金属隔片3的外缘近似处于一条直线上时，有利与提高弹性轴承的径向刚度。

在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，当所有金属隔片3外缘处于一条折线上时，可减小AB段各胶层间的面积差异有利与减小各胶层的疲劳寿命差异，在设计指标允许的条件下增加小接头2的面积有利于提高弹性轴承的使用寿命。

构成橡胶层4弹性轴承的胶层为天然橡胶层4，其硬度(绍尔硬度)在45度～70度之间。

实施例一

如图4所示，一种橡胶弹性轴承，包括一个金属的大接头1，一个金属小接头2，24层球形金属隔片3，25层橡胶层4。在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，金属隔片3外缘相同特征点的连线近似为一条直线，直线与中心轴线的夹角α为25°。金属大接头1的球面半径(SR2)为111.35mm，金属小接头2的球面半径(SR1)为63.5mm，球形隔片的厚度为0.8mm，各金属隔片3外缘均进行卷边处理，卷边与球面的过度部位进行倒角处理，卷边外缘轴线通过球面球心，各隔片的中心处均开有直径为10mm的通孔。金属大接头1和小接头2均为钛合金材料，金属隔片3为不锈钢材料，各胶层均为硬度55度(绍尔硬度)的天然橡胶层4。胶层的厚度在0.7mm～2.2mm之间，从小接头2向大接头1呈阶梯增加，各金属隔片3同一截面的外缘近似处于一条直线上。

实施例二

如图5所示，一种橡胶弹性轴承，包括一个金属大接头1，一个金属小接头2，24层球形金属隔片3，25层橡胶层4，在通过金属隔片3中心轴线的任一截面上，金属隔片3外缘相同特征点的连线近似为一条折线，直线与中心轴线的夹角α为13°，折线角θ为3.5°。金属大接头1的球面半径(SR2)为111mm，金属小接头2的球面半径(SR1)为63.5mm，球形隔片的厚度为0.8mm，各金属隔片3外缘均进行卷边处理，卷边与球面的过度部位进行倒角处理，卷边外缘轴线通过球面球心，各隔片的中心处均开有直径为10mm的通孔。金属大接头1和小接头2均为钛合金材料，金属隔片3为不锈钢材料，各胶层均为硬度55度(绍尔硬度)的天然橡胶层4。胶层的厚度在0.7mm～2.2mm之间，且从小接头2向大接头1呈阶梯增加。在本实例中，为了减小各胶层间的面积差异从而减小各胶层的疲劳寿命差异，增加了小接头2胶层的面积，各金属隔片3同一截面的外缘近似处于一条折线上，这样AB段各胶层间的面积差异就要小于实例一中相应胶层间的面积差异，有利于实现AB段各胶层的等受命。但是此种结构会损失弹性轴承的径向刚度，特别是当过度角较大时，不利于弹性轴承的径向稳定性。

Claims (4)

1.一种橡胶弹性轴承，包括一个金属的大接头(1)，一个金属的小接头(2)，若干层同球心的球形的金属隔片(3)及若干层橡胶层(4)，金属大接头(1)及金属小接头(2)与金属隔片(3)之间通过橡胶层(4)粘接在一起，相邻的金属隔片(3)通过橡胶层(4)粘接在一起，所有金属隔片(3)的外缘轴线均通过金属隔片(3)球面的球心，其特征在于：在通过金属隔片(3)中心轴线的任一截面上，所有金属隔片(3)的外缘均位于近似同一条直线或折线上。

2.根据权利要求1所述的橡胶弹性轴承，其特征在于：在通过金属隔片(3)中心轴线的任一截面上，当金属隔片(3)的外缘均位于近似同一条直线时，该直线与金属隔片(3)中心轴线的夹角α在15°～45°之间。

3.根据权利要求1所述的橡胶弹性轴承，其特征在于：在通过金属隔片(3)中心轴线的任一截面上，当金属隔片(3)的外缘均位于近似同一条折线时，小接头(2)一端的折线段与金属隔片(3)中心轴线的夹角α在5°～30°之间，折线角θ在0°～45°之间。

4.根据权利要求3所述的橡胶弹性轴承，其特征在于：折线角θ的顶点位于第一层金属隔片(3)与最后一层金属隔片(3)之间的任意一层金属隔片(3)或橡胶层(4)上。