专利名称：涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及航空发动机，即涡扇发动机中的一个重要部件，即用于该种发动机一级风扇叶片的橡胶阻尼块。
国外同类产品，如CFM56-3型发动机就使用着这种橡胶阻尼块，所采用的材质是聚醚型聚氨酯材料。这种材料虽具有足够的强度和刚性，但耐高温性能有限。好在它在此种发动机中的工作温度较低，因此尚能够适应。然而，随着新一代机型的不断涌现，发动机的转速越来越高，结构也越来越紧凑。当这种发动机高速起动旋转时，涡扇叶片会产生巨大的离心力。据测算，这时候橡胶阻尼块所承受的力将达到10000多牛顿；在这样强大的力的作用下，橡胶阻尼块将发生包括剪切、拉伸、扭转、振动等各种形式的复杂变形，导致橡胶材料生热和疲劳。而且，当发动机加速度运转时，环境温度会上升到160～180℃，瞬间可能达到200℃。在这种情况下，聚氨酯材料显然是不能承受的。为此，曾改用耐高温性能较好的丁腈橡胶和氟橡胶，但是，在地面装机作加速台架试验时，一般在发动机工作50～60小时后，橡胶阻尼块就会出现严重的形变和局部粉碎性破坏。
也就是说，根据本实用新型提出者锐意研究的结果，要满足上述新一代涡扇发动机的使用条件，不仅仅要求采用新型的高科技配合工艺，使制造橡胶阻尼块的橡胶材料本身具有高刚度(减少变形量)、适当韧性(提供减振作用)、耐疲劳和较高的耐温等级，更重要的是务求橡胶阻尼块在受力时，应力能均匀分散分布，防止局部应力集中。为此，必需对橡胶阻尼块的结构加以改进，遂达成本实用新型。
本实用新型是这样实现的其特征是，在该阻尼块的对机轴螺栓嵌合端的凹形曲面上设置金属增强片。这是因为，这一部分是整个橡胶阻尼块断面上最薄的部分，在受力时应变大，容易发生应力局部集中，导致橡胶材料早期疲劳损坏。这一现象，单靠橡胶材质的改进是无法克服的，必需在这一部位设置金属增强片，借以提高这一部位的刚度，减少受力时的变形量，并将应力均匀分散到整个橡胶阻尼块。此外，金属增强片将橡胶的疲劳生热迅速传播散逸掉，更有利于提高橡胶阻尼的耐热性及其使用寿命。
为了使金属增强片与橡胶阻尼块实体能紧密结合，不致在橡胶与金属片的结合处因留有预应力隐患而成为整个产品结构中的薄弱环节，所述的金属增强片应具有与阻尼块对机轴螺栓嵌合端的凹形曲面相应的弯曲构形。该金属增强片的厚度宜为0.3～1.2mm，最佳为0.5～1mm，金属片过薄，起不到足够的增强作用；金属片过厚，阻尼减振效果减弱，而且阻尼块的单件质量增大，对航空发动机来讲，是很不利的。
由于涡扇发动机内部的工作环境比较复杂，空蚀作用强烈，所以所述的金属增强片宜为耐腐蚀性优良的不锈钢金属片，以确保产品经久耐用。
同样，为了确保所述的金属增强片能与橡胶阻尼块牢固粘结，应采用在橡胶阻尼块的硫化过程中使金属增强片与橡胶粘结成一整体的热硫化粘结工艺。在此粘结工艺中，可以采用众所周知的橡胶与金属粘结技术，包括采用各种金属表面处理技术、涂复特定的胶粘剂(例如Chemlok205、Chemlok220、JQ-1等)以及在橡胶内部配合增粘剂(例如粘合剂A、粘合剂RH等)等技术。
某涡扇发动机设计制造单位曾对装配了本实用新型风扇叶片用橡胶阻尼块的涡扇发动机与装配了用同一种橡胶材料制造但未设置金属增强片的橡胶阻尼块的涡扇发动机作了地面加速台架试验，对比结果是未设置金属增强片的橡胶阻尼块在不足100小时时，即告破损；而设置了金属增强片的本实用新型橡胶阻尼块，在试验达到300小时时也不破坏，其效果是显而易见的。
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型决不局限于该实施例。
采用可聚合性丙烯酸类单体原位增强技术配制以高强度、高硬度为特征的特殊丁腈橡胶混炼胶，供模压制造橡胶阻尼快本体用。另外，将厚度分别为0.5mm和1mm的不锈钢片冷轧冲切成如图3所示具有与阻尼块对机轴螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]相应的弯曲构形，作为本实用新型所述的金属增强片[2]。该不锈钢金属增强片经表面脱脂处理后，依次涂复Chemlok 205和Chemlok 220各一层，待胶粘剂层充分干燥后，用相应结构的模具，以热压硫化法制成具有
图1所示立体结构的两种涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块[1]。其中不锈钢金属增强片[2]经热压硫化粘结在橡胶阻尼块[1]的对机轴螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]上。此两种产品的性能和效果见表1，由表1可见，产品完全符合发动机设计部门的要求。
表1
权利要求1.一种涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，在该阻尼块[1]的对机轴螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]上设置金属增强片[2]。
2.如权利要求1所述的涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，所述的金属增强片[2]具有与阻尼块对机轴螺栓[4]嵌合端的凹形曲面[3]相应的弯曲构形。
3.如权利要求1或2所述的涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，所述的金属增强片[2]的厚度为0.3～1.2mm。
4.如权利要求1或2所述的涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，所述的金属增强片[2]的厚度为0.5～1mm。
5.如权利要求1或2所述的涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，所述的金属增强片[2]为不锈钢金属片。
6.如权利要求1或2所述的涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，所述的金属增强片[2]是在橡胶阻尼块[1]的硫化过程中与阻尼块橡胶材料粘结成一整体。
专利摘要一种涡扇发动机风扇叶片用橡胶阻尼块，其特征是，在该阻尼块的对机轴螺栓嵌合端的凹形曲面上设置不锈钢金属增强片，该不锈钢金属增强片是在橡胶阻尼块的硫化过程中与阻尼块橡胶材料粘结成一整体，其厚度为0.3～1.2mm，最佳为0.5～1mm。使用金属增强片后，产品的使用寿命有明显提高。
文档编号F01D5/16GK2575305SQ0226068
公开日2003年9月24日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者李敏 申请人:上海橡胶制品研究所