渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊的製作方法
2023-06-20 04:56:31
專利名稱：渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及航空發動機，即渦扇發動機中的一個重要部件，即用於該種發動機一級風扇葉片的橡膠阻尼塊。
國外同類產品，如CFM56-3型發動機就使用著這種橡膠阻尼塊，所採用的材質是聚醚型聚氨酯材料。這種材料雖具有足夠的強度和剛性，但耐高溫性能有限。好在它在此種發動機中的工作溫度較低，因此尚能夠適應。然而，隨著新一代機型的不斷湧現，發動機的轉速越來越高，結構也越來越緊湊。當這種發動機高速起動旋轉時，渦扇葉片會產生巨大的離心力。據測算，這時候橡膠阻尼塊所承受的力將達到10000多牛頓；在這樣強大的力的作用下，橡膠阻尼塊將發生包括剪切、拉伸、扭轉、振動等各種形式的複雜變形，導致橡膠材料生熱和疲勞。而且，當發動機加速度運轉時，環境溫度會上升到160～180℃，瞬間可能達到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，在地面裝機作加速臺架試驗時，一般在發動機工作50～60小時後，橡膠阻尼塊就會出現嚴重的形變和局部粉碎性破壞。
也就是說，根據本實用新型提出者銳意研究的結果，要滿足上述新一代渦扇發動機的使用條件，不僅僅要求採用新型的高科技配合工藝，使製造橡膠阻尼塊的橡膠材料本身具有高剛度(減少變形量)、適當韌性(提供減振作用)、耐疲勞和較高的耐溫等級，更重要的是務求橡膠阻尼塊在受力時，應力能均勻分散分布，防止局部應力集中。為此，必需對橡膠阻尼塊的結構加以改進，遂達成本實用新型。
本實用新型是這樣實現的其特徵是，在該阻尼塊的對機軸螺栓嵌合端的凹形曲面上設置金屬增強片。這是因為，這一部分是整個橡膠阻尼塊斷面上最薄的部分，在受力時應變大，容易發生應力局部集中，導致橡膠材料早期疲勞損壞。這一現象，單靠橡膠材質的改進是無法克服的，必需在這一部位設置金屬增強片，藉以提高這一部位的剛度，減少受力時的變形量，並將應力均勻分散到整個橡膠阻尼塊。此外，金屬增強片將橡膠的疲勞生熱迅速傳播散逸掉，更有利於提高橡膠阻尼的耐熱性及其使用壽命。
為了使金屬增強片與橡膠阻尼塊實體能緊密結合，不致在橡膠與金屬片的結合處因留有預應力隱患而成為整個產品結構中的薄弱環節，所述的金屬增強片應具有與阻尼塊對機軸螺栓嵌合端的凹形曲面相應的彎曲構形。該金屬增強片的厚度宜為0.3～1.2mm，最佳為0.5～1mm，金屬片過薄，起不到足夠的增強作用；金屬片過厚，阻尼減振效果減弱，而且阻尼塊的單件質量增大，對航空發動機來講，是很不利的。
由於渦扇發動機內部的工作環境比較複雜，空蝕作用強烈，所以所述的金屬增強片宜為耐腐蝕性優良的不鏽鋼金屬片，以確保產品經久耐用。
同樣，為了確保所述的金屬增強片能與橡膠阻尼塊牢固粘結，應採用在橡膠阻尼塊的硫化過程中使金屬增強片與橡膠粘結成一整體的熱硫化粘結工藝。在此粘結工藝中，可以採用眾所周知的橡膠與金屬粘結技術，包括採用各種金屬表面處理技術、塗復特定的膠粘劑(例如Chemlok205、Chemlok220、JQ-1等)以及在橡膠內部配合增粘劑(例如粘合劑A、粘合劑RH等)等技術。
某渦扇發動機設計製造單位曾對裝配了本實用新型風扇葉片用橡膠阻尼塊的渦扇發動機與裝配了用同一種橡膠材料製造但未設置金屬增強片的橡膠阻尼塊的渦扇發動機作了地面加速臺架試驗，對比結果是未設置金屬增強片的橡膠阻尼塊在不足100小時時，即告破損；而設置了金屬增強片的本實用新型橡膠阻尼塊，在試驗達到300小時時也不破壞，其效果是顯而易見的。
下面結合實施例對本實用新型做進一步說明，但本實用新型決不局限於該實施例。
採用可聚合性丙烯酸類單體原位增強技術配製以高強度、高硬度為特徵的特殊丁腈橡膠混煉膠，供模壓製造橡膠阻尼快本體用。另外，將厚度分別為0.5mm和1mm的不鏽鋼片冷軋衝切成如圖3所示具有與阻尼塊對機軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]相應的彎曲構形，作為本實用新型所述的金屬增強片[2]。該不鏽鋼金屬增強片經表面脫脂處理後，依次塗復Chemlok 205和Chemlok 220各一層，待膠粘劑層充分乾燥後，用相應結構的模具，以熱壓硫化法製成具有
圖1所示立體結構的兩種渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊[1]。其中不鏽鋼金屬增強片[2]經熱壓硫化粘結在橡膠阻尼塊[1]的對機軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]上。此兩種產品的性能和效果見表1，由表1可見，產品完全符合發動機設計部門的要求。
表1
權利要求1.一種渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，在該阻尼塊[1]的對機軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]上設置金屬增強片[2]。
2.如權利要求1所述的渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，所述的金屬增強片[2]具有與阻尼塊對機軸螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]相應的彎曲構形。
3.如權利要求1或2所述的渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，所述的金屬增強片[2]的厚度為0.3～1.2mm。
4.如權利要求1或2所述的渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，所述的金屬增強片[2]的厚度為0.5～1mm。
5.如權利要求1或2所述的渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，所述的金屬增強片[2]為不鏽鋼金屬片。
6.如權利要求1或2所述的渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，所述的金屬增強片[2]是在橡膠阻尼塊[1]的硫化過程中與阻尼塊橡膠材料粘結成一整體。
專利摘要一種渦扇發動機風扇葉片用橡膠阻尼塊，其特徵是，在該阻尼塊的對機軸螺栓嵌合端的凹形曲面上設置不鏽鋼金屬增強片，該不鏽鋼金屬增強片是在橡膠阻尼塊的硫化過程中與阻尼塊橡膠材料粘結成一整體，其厚度為0.3～1.2mm，最佳為0.5～1mm。使用金屬增強片後，產品的使用壽命有明顯提高。
文檔編號F01D5/16GK2575305SQ0226068
公開日2003年9月24日 申請日期2002年10月15日 優先權日2002年10月15日
發明者李敏 申請人:上海橡膠製品研究所