CN112211937B - 一种非平面剪切弹性叠层隔振器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于直升机动力学振动控制技术领域，公开了一种非平面剪切弹性叠层隔振器。设计了曲面的橡胶金属叠层的环状结构，分为弧形环状结构、类椭圆形环状结构、沙漏型环状结构，在相同的隔振器空间内，通过增加或减少橡胶件的体积比，达到调整弹性叠层隔振器刚度，即优化隔振效果的目的，此外通过非平面的金属和橡胶连接，将橡胶和金属的接触面积增大，在改变叠层隔振器刚度的同时，提高了结构的寿命。
Description
技术领域
本发明属于直升机动力学振动控制技术领域，具体涉及一种非平面剪切弹性叠层隔振器。
背景技术
直升机本身的载荷特性导致机体的振动水平较其他飞行器高，从而需要设计高效可靠的振动控制技术以降低机体的振动水平。普遍应用的振动控制方法是被动振动控制和主动的振动控制技术。被动振动控制技术种类较多，成本低，可靠性高。
弹性叠层隔振器由金属支架和橡胶弹性件层叠而成，分为沿叠层方向的垂向和切向两种应用形式，针对切向即剪切方向的作用形式，增加其刚度调整范围，对振动控制有积极的作用。受限于材料工艺，只改变材料，难以小范围微调刚度，且由于橡胶弹性件变形大，可能诱发金属支架和橡胶弹性件的分层失效，因此需进一步提升结构寿命，由此对结构进行设计，提出该型非平面剪切弹性叠层隔振器。
发明内容
本发明的目的：本发明设计了曲面的橡胶金属叠层的环状结构，分为弧形环状结构、类椭圆形环状结构、沙漏型环状结构，在相同的隔振器空间内，通过增加或减少橡胶件的体积比，达到调整弹性叠层隔振器刚度，即优化隔振效果的目的，此外通过非平面的金属和橡胶连接，将橡胶和金属的接触面积增大，在改变叠层隔振器刚度的同时，提高了结构的寿命。
本发明的技术方案：
一种非平面剪切弹性叠层隔振器，包括：金属支架、多层金属层和多层橡胶层；
所述金属支架为圆柱状，金属支架一侧端面沿轴向开有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽底部沿轴向开有通孔，所述通孔连接圆柱形凹槽底部和金属支架另一侧端面；
所述多层金属层和多层橡胶层均为环状且环面宽度相同，多层金属层和多层橡胶层在金属支架的圆柱形凹槽侧壁内交替叠层设置；
所述金属层和橡胶层接合面为曲面。
优选地，所述多层金属层截面形状为类椭圆状四边形；所述类椭圆状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边；
所述多层橡胶层截面形状为与金属层截面形状相匹配的沙漏状四边形，所述沙漏状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边。此时可以进一步提高隔振器刚度。
优选地，所述多层金属层和多层橡胶层的截面形状均为相同的镰刀状四边形，所述镰刀状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧度相同的弧边。
优选地，所述多层金属层的截面形状为类椭圆状四边形和镰刀状四边形混合，类椭圆状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。此时可以微调隔振器的刚度。
优选地，所述多层橡胶层的截面形状为沙漏状四边形和镰刀状四边形混合，沙漏状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。此时可以微调隔振器的刚度。
优选地，所述多层橡胶层截面形状为类椭圆状四边形；所述类椭圆状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边；
所述多层金属层截面形状为与橡胶层截面形状相匹配的沙漏状四边形，所述沙漏状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边。此时可以进一步降低隔振器刚度。
优选地，所述多层金属层的截面形状为沙漏状四边形和镰刀状四边形混合，沙漏状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。此时可以微调隔振器的刚度。
优选地，所述多层橡胶层的截面形状为类椭圆状四边形和镰刀状四边形，类椭圆状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。此时可以微调隔振器的刚度。
优选地，使用时，通过螺杆和连接接头夹持两个隔振器，螺杆穿过两个隔振器的通孔，连接接头设置在两个隔振器中间，所述连接接头为圆环状，且连接接头内环端面两侧均设有环形凸台，所述环形凸台插入圆柱形凹槽内用于安装定位；所述通孔直径小于圆柱形凹槽直径用于对隔振器过度变形进行限位保护。
本发明的有益技术效果：本发明大幅优化常规的橡胶剪切弹性层压件，降低了结构应力，提升了的寿命。增加了结构刚度的调整形式，本发明的优点是：
1、结构多变，适用于不同刚度的需求；
2、寿命提高，适用于大应力区；
3、结构空间紧凑，满足使用需求。
附图说明
图1非平面剪切弹性叠层隔振器轴测图；
图2增大体积非平面剪切弹性叠层隔振器剖面图；
图3减小体积非平面剪切弹性叠层隔振器剖面图；
图4作用工作示意图；
编号说明：1-金属支架，2-沙漏状四边形橡胶层，3-类椭圆状四边形金属层，4-镰刀状四边形金属层，5-镰刀状四边形橡胶层，6-螺杆，7-连接接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种非平面剪切弹性叠层隔振器是直升机隔振系统的重要环节，其使用形式如图4所示，通过螺杆6和连接接头7，夹持一组隔振装置，用以承受较大的压缩载荷，其方向按照图4中f所示，施加剪切方向作用力F，产生剪切变形，提供刚度。
隔振装置如图1所示，包括：金属支架1、多层金属层3和多层橡胶层2；金属支架为圆柱状，金属支架一侧端面沿轴向开有圆柱形凹槽，圆柱形凹槽底部沿轴向开有通孔，通孔连接圆柱形凹槽底部和金属支架另一侧端面；多层金属层和多层橡胶层均为环状且环面宽度相同，多层金属层和多层橡胶层在金属支架的圆柱形凹槽侧壁内交替叠层设置；金属层和橡胶层接合面为曲面。
通过弧形环状层4、5、类椭圆形橡胶层3、沙漏型环状层2、5的组合，达到调整隔振器刚度的目的，其另一个优势在于：制造橡胶材料达到设计刚度较为困难，成本高，通过结构外形的优化，可以达到快速调整隔振器刚度的目的。
环状结构根据实际情况，可以改为矩形环状结构或其他外形的环状结构。
如图2中内径r与内径R，存在差值，该差值起到限位的作用，达到保护隔振器不频繁发生大变形和即使隔振器失效也存在结构安全连接。
本发明的作用机理：
图2为增大橡胶体积，将原平直分布的橡胶带更改为如图2中的3所示的曲面形状，如需减小橡胶体积，可改为图3所示的5所示曲面形状。并可以改为3、5两种结构配合的形式。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述隔振器包括：金属支架、多层金属层和多层橡胶层；
所述金属支架为圆柱状，金属支架一侧端面沿轴向开有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽底部沿轴向开有通孔，所述通孔连接圆柱形凹槽底部和金属支架另一侧端面；所述通孔直径小于圆柱形凹槽直径；
所述多层金属层和多层橡胶层均为环状且环面宽度相同，多层金属层和多层橡胶层在金属支架的圆柱形凹槽侧壁内交替叠层设置；
所述金属层和橡胶层接合面为曲面；
使用时，通过螺杆和连接接头夹持两个隔振器，螺杆穿过两个隔振器的金属支架圆柱形凹槽底部通孔，连接接头设置在两个隔振器中间，所述连接接头为圆环状，且连接接头内环端面两侧均设有环形凸台，所述环形凸台插入圆柱形凹槽内用于安装定位；所述通孔直径小于圆柱形凹槽直径用于对隔振器过度变形进行限位保护。
2.根据权利要求1所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层金属层截面形状为类椭圆状四边形；所述类椭圆状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边；
所述多层橡胶层截面形状为与金属层截面形状相匹配的沙漏状四边形，所述沙漏状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边。
3.根据权利要求1所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层金属层和多层橡胶层的截面形状均为相同的镰刀状四边形，所述镰刀状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧度相同的弧边。
4.根据权利要求1所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层金属层的截面形状为类椭圆状四边形和镰刀状四边形混合，类椭圆状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。
5.根据权利要求4所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层橡胶层的截面形状为沙漏状四边形和镰刀状四边形混合，沙漏状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。
6.根据权利要求1所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层橡胶层截面形状为类椭圆状四边形；所述类椭圆状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边；
所述多层金属层截面形状为与橡胶层截面形状相匹配的沙漏状四边形，所述沙漏状四边形沿金属支架径向为两条直边，沿金属支架轴向为两条弧边。
7.根据权利要求1所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层金属层的截面形状为沙漏状四边形和镰刀状四边形混合，沙漏状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。
8.根据权利要求7所述的一种非平面剪切弹性叠层隔振器，其特征在于：所述多层橡胶层的截面形状为类椭圆状四边形和镰刀状四边形，类椭圆状四边形和镰刀状四边形的弧边弧度相同。
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