專利名稱：渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，即渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要部件，即用于該種發(fā)動(dòng)機(jī)一級(jí)風(fēng)扇葉片的橡膠阻尼塊。
國(guó)外同類產(chǎn)品，如CFM56-3型發(fā)動(dòng)機(jī)就使用著這種橡膠阻尼塊，所采用的材質(zhì)是聚醚型聚氨酯材料。這種材料雖具有足夠的強(qiáng)度和剛性，但耐高溫性能有限。好在它在此種發(fā)動(dòng)機(jī)中的工作溫度較低，因此尚能夠適應(yīng)。然而，隨著新一代機(jī)型的不斷涌現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越緊湊。當(dāng)這種發(fā)動(dòng)機(jī)高速起動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，渦扇葉片會(huì)產(chǎn)生巨大的離心力。據(jù)測(cè)算，這時(shí)候橡膠阻尼塊所承受的力將達(dá)到10000多牛頓；在這樣強(qiáng)大的力的作用下，橡膠阻尼塊將發(fā)生包括剪切、拉伸、扭轉(zhuǎn)、振動(dòng)等各種形式的復(fù)雜變形，導(dǎo)致橡膠材料生熱和疲勞。而且，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)加速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)境溫度會(huì)上升到160～180℃，瞬間可能達(dá)到200℃。在這種情況下，聚氨酯材料顯然是不能承受的。為此，曾改用耐高溫性能較好的丁腈橡膠和氟橡膠，但是，在地面裝機(jī)作加速臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，一般在發(fā)動(dòng)機(jī)工作50～60小時(shí)后，橡膠阻尼塊就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的形變和局部粉碎性破壞。
也就是說(shuō)，根據(jù)本實(shí)用新型提出者銳意研究的結(jié)果，要滿足上述新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的使用條件，不僅僅要求采用新型的高科技配合工藝，使制造橡膠阻尼塊的橡膠材料本身具有高剛度(減少變形量)、適當(dāng)韌性(提供減振作用)、耐疲勞和較高的耐溫等級(jí)，更重要的是務(wù)求橡膠阻尼塊在受力時(shí)，應(yīng)力能均勻分散分布，防止局部應(yīng)力集中。為此，必需對(duì)橡膠阻尼塊的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，遂達(dá)成本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的其特征是，在該阻尼塊的對(duì)機(jī)軸螺栓嵌合端的凹形曲面上設(shè)置金屬增強(qiáng)片。這是因?yàn)椋@一部分是整個(gè)橡膠阻尼塊斷面上最薄的部分，在受力時(shí)應(yīng)變大，容易發(fā)生應(yīng)力局部集中，導(dǎo)致橡膠材料早期疲勞損壞。這一現(xiàn)象，單靠橡膠材質(zhì)的改進(jìn)是無(wú)法克服的，必需在這一部位設(shè)置金屬增強(qiáng)片，借以提高這一部位的剛度，減少受力時(shí)的變形量，并將應(yīng)力均勻分散到整個(gè)橡膠阻尼塊。此外，金屬增強(qiáng)片將橡膠的疲勞生熱迅速傳播散逸掉，更有利于提高橡膠阻尼的耐熱性及其使用壽命。
為了使金屬增強(qiáng)片與橡膠阻尼塊實(shí)體能緊密結(jié)合，不致在橡膠與金屬片的結(jié)合處因留有預(yù)應(yīng)力隱患而成為整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，所述的金屬增強(qiáng)片應(yīng)具有與阻尼塊對(duì)機(jī)軸螺栓嵌合端的凹形曲面相應(yīng)的彎曲構(gòu)形。該金屬增強(qiáng)片的厚度宜為0.3～1.2mm，最佳為0.5～1mm，金屬片過(guò)薄，起不到足夠的增強(qiáng)作用；金屬片過(guò)厚，阻尼減振效果減弱，而且阻尼塊的單件質(zhì)量增大，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，是很不利的。
由于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的工作環(huán)境比較復(fù)雜，空蝕作用強(qiáng)烈，所以所述的金屬增強(qiáng)片宜為耐腐蝕性優(yōu)良的不銹鋼金屬片，以確保產(chǎn)品經(jīng)久耐用。
同樣，為了確保所述的金屬增強(qiáng)片能與橡膠阻尼塊牢固粘結(jié)，應(yīng)采用在橡膠阻尼塊的硫化過(guò)程中使金屬增強(qiáng)片與橡膠粘結(jié)成一整體的熱硫化粘結(jié)工藝。在此粘結(jié)工藝中，可以采用眾所周知的橡膠與金屬粘結(jié)技術(shù)，包括采用各種金屬表面處理技術(shù)、涂復(fù)特定的膠粘劑(例如Chemlok205、Chemlok220、JQ-1等)以及在橡膠內(nèi)部配合增粘劑(例如粘合劑A、粘合劑RH等)等技術(shù)。
某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造單位曾對(duì)裝配了本實(shí)用新型風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)與裝配了用同一種橡膠材料制造但未設(shè)置金屬增強(qiáng)片的橡膠阻尼塊的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)作了地面加速臺(tái)架試驗(yàn)，對(duì)比結(jié)果是未設(shè)置金屬增強(qiáng)片的橡膠阻尼塊在不足100小時(shí)時(shí)，即告破損；而設(shè)置了金屬增強(qiáng)片的本實(shí)用新型橡膠阻尼塊，在試驗(yàn)達(dá)到300小時(shí)時(shí)也不破壞，其效果是顯而易見(jiàn)的。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型決不局限于該實(shí)施例。
采用可聚合性丙烯酸類單體原位增強(qiáng)技術(shù)配制以高強(qiáng)度、高硬度為特征的特殊丁腈橡膠混煉膠，供模壓制造橡膠阻尼快本體用。另外，將厚度分別為0.5mm和1mm的不銹鋼片冷軋沖切成如圖3所示具有與阻尼塊對(duì)機(jī)軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]相應(yīng)的彎曲構(gòu)形，作為本實(shí)用新型所述的金屬增強(qiáng)片[2]。該不銹鋼金屬增強(qiáng)片經(jīng)表面脫脂處理后，依次涂復(fù)Chemlok 205和Chemlok 220各一層，待膠粘劑層充分干燥后，用相應(yīng)結(jié)構(gòu)的模具，以熱壓硫化法制成具有


圖1所示立體結(jié)構(gòu)的兩種渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊[1]。其中不銹鋼金屬增強(qiáng)片[2]經(jīng)熱壓硫化粘結(jié)在橡膠阻尼塊[1]的對(duì)機(jī)軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]上。此兩種產(chǎn)品的性能和效果見(jiàn)表1，由表1可見(jiàn)，產(chǎn)品完全符合發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)部門的要求。
表1
權(quán)利要求1.一種渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，在該阻尼塊[1]的對(duì)機(jī)軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]上設(shè)置金屬增強(qiáng)片[2]。
2.如權(quán)利要求1所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，所述的金屬增強(qiáng)片[2]具有與阻尼塊對(duì)機(jī)軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]相應(yīng)的彎曲構(gòu)形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，所述的金屬增強(qiáng)片[2]的厚度為0.3～1.2mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，所述的金屬增強(qiáng)片[2]的厚度為0.5～1mm。
5.如權(quán)利要求1或2所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，所述的金屬增強(qiáng)片[2]為不銹鋼金屬片。
6.如權(quán)利要求1或2所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，所述的金屬增強(qiáng)片[2]是在橡膠阻尼塊[1]的硫化過(guò)程中與阻尼塊橡膠材料粘結(jié)成一整體。
專利摘要一種渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片用橡膠阻尼塊，其特征是，在該阻尼塊的對(duì)機(jī)軸螺栓嵌合端的凹形曲面上設(shè)置不銹鋼金屬增強(qiáng)片，該不銹鋼金屬增強(qiáng)片是在橡膠阻尼塊的硫化過(guò)程中與阻尼塊橡膠材料粘結(jié)成一整體，其厚度為0.3～1.2mm，最佳為0.5～1mm。使用金屬增強(qiáng)片后，產(chǎn)品的使用壽命有明顯提高。
文檔編號(hào)F01D5/16GK2575305SQ0226068
公開(kāi)日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者李敏 申請(qǐng)人:上海橡膠制品研究所