[发明专利]一种主动式金属橡胶

说明书

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。